禁售燃油汽車：全球鉛消費的適應性調整及未來需求預測

張繼鵬，代 濤，王高尚，李 丹

(1.中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心，北京 100037；2.中國地質科學院礦產資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；3.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083)

0 引 言

鉛是重要的戰略性礦產資源，在冶金、化工等各種基礎產業中起著重要的作用，廣泛地應用于蓄電池、電纜包皮、鉛板合金、化工顏料等領域。因此，它的中長期需求預測是國家戰略規劃的重要支撐。對未來鉛資源需求的準確把握，是制定合理的鉛產業規劃的前提保證。

目前對鉛資源需求預測開展的研究主要有以下幾個角度。①短期鉛需求預測：國際鉛鋅研究小組主要側重全球及主要國家鉛的短期供需形勢分析，對中長期需求預測較少涉及[1]；安泰科以及各大證券研究所主要對短期鉛市場的供需形勢進行分析，會定期發布鉛行業分析報告[2]；有色金屬協會主要通過有色金屬產業景氣指數來判斷短期鉛行業狀況[3]。②單個國家預測：SHARMA等以印度為研究對象，運用時間序列數據、移動平均、趨勢分析、復合年均增長率等多種方法來預測2030年鉛的需求量[4]；代濤等以中國為研究對象，探索了鉛消費的“S”形消費規律，并以此為基礎，預測了2035年鉛的需求量[5]。目前研究鉛需求的學者很少考慮當前各國陸續提出燃油車禁售的決議對鉛需求造成的影響；而研究禁售燃油車相關政策的學者，又大多是從各國政策對比[6-7]、預測其他國家提出的時間[8-11]、為其他國家制定禁售計劃提出建議[12]等方面入手，分析新能源車的發展前景、阻力情況以及部分國家實現相關禁售決議的可行性，但缺少對鉛需求的定量預測。而對未來較長尺度的鉛需求預測以及適應性調整，必須將兩者同時考慮。因此，本文基于對長期鉛數據積累研究，運用“S”形需求理論，并結合當前提出的燃油車禁售政策以及不斷看好新能源車的方向——鋰、鎳電池會對鉛蓄電池有不同程度壓縮的因素，從而對未來鉛需求進行預測以及做出適應性調整。

1 研究思路與方法

本文以全球各國鉛歷史消費數據為基礎，運用人均礦產資源消費“S”形規律，同時考慮了新能源車的迅速發展可能會對未來鉛需求造成巨大沖擊的情況，綜合各類國家集團當前發展狀況、政策決議等來進行預測。在預測未來鉛需求時，設定了兩種情況：①鉛蓄電池未被大規模替代：運用鉛消費“S”形曲線模型，對全球各類國家集團的鉛需求進行預測；②鉛蓄電池被大規模替代：新能源汽車發展迅速，傳統燃油車被大規模替換，相當一部分的鉛被替換，基于“S”形曲線模型，并考慮未來鉛的替換，從而得到未來各國鉛需求。厘清未來20年全球各集團鉛需求情況，從而為全球未來鉛資源開發、產業發展提供支撐。

本文研究方法是基于人均礦產資源消費的“S”形規律，即通過研究典型國家的能源、鐵、銅、鋁、鉛、鋅、硫、磷、鉀、石墨等資源消費情況，發現從農業社會→工業社會→后工業化社會，人均資源消費與人均GDP呈現全周期“S”形變化關系，即農業社會人均資源消費呈低緩增長趨勢，工業化發展階段呈快速增長趨勢，之后隨著經濟結構的轉變、社會財富積累水平不斷提高和基礎設施日趨完善，各類資源的人均需求陸續達到頂點，不再增長，并趨于下降，同一種礦產資源的幾個關鍵點(礦產資源消費快速增長點、礦產資源消費增速減緩點、礦產資源消費頂點)對應的人均GDP在固定的范圍內[13-21]。以往的研究成果為本文提供了重要參考，并奠定了科學的研究方法基礎。

2 數據來源及國家分類

2.1 數據來源

美國、英國、法國、德國、意大利、日本等發達國家的鉛消費數據來自英國地質調查局(British Geological Survey)以及美國地質調查局(U.S.Geological Survey)；部分國家鉛消費及相關產業數據來自于世界鉛鋅研究小組(International Lead and Zinc Study Group)；各國人口數、GDP總量、人均GDP等數據來自格羅寧根增長和發展中心(Groningen Growth and Development Center)。

2.2 國家分類

全球共有200多個國家和地區，如果僅對部分發達國家的鉛需求情況進行研究不夠全面，但是對各個國家的鉛消費數據逐一進行分析處理，數據量又十分龐大，也很困難。因此本文根據各國經濟發展程度的不同等因素將全球200多個國家(地區)分成五個不同的國家集團。第一類處于后工業化時期的包括美國、德國、英國、日本、加拿大等發達國家；第二類包括葡萄牙、波蘭、智利、希臘、愛沙尼亞等工業化后期的國家；第三類包括中國、墨西哥、巴西等工業化中期的國家；第四類包括印度、菲律賓、印度尼西亞等工業化初期國家；第五類處于前工業化時期的巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等經濟相對落后的國家(表1)。

3 全球鉛消費歷史及規律

3.1 鉛消費領域及消費結構分析

全球鉛消費主要應用在鉛蓄電池領域，因其穩定性較好和價格低廉，自1990年以來，在鉛蓄電池領域占比基本呈上漲趨勢，在2016年鉛蓄電池占比更是高達80%。從鉛蓄電池產品上來看主要分為啟動型、固定型、牽引型、儲能和其他；從電池應用領域來看，主要為汽車、電動車、摩托車、工業用途和其他(圖1)，在交通工具方面的使用高達78%。

3.2 全球鉛消費歷史及格局變化

從1930年到2016年這一較長尺度消費歷史中，全球鉛消費總量從195萬t增長到1 126萬t，增長了近5倍。在這86年間全球鉛消費大致可以分為四個階段(圖2)。

1) 緩慢增長階段。西方國家工業化剛起步，對資源消費較少，各國家集團均處于緩慢增長階段，全球鉛消費增長趨勢基本上由第一類國家集團來拉動，這一時期第一類國家集團鉛消費基本占全球的90%以上。

2) 穩定增長階段。第一類國家集團進入工業化過程，第二類、第三類國家集團也開始工業化起步，對資源需求持續拉動，所以各國家集團資源消費普遍增長。第一類國家集團鉛消費增長貢獻率為41%，第二類、第三類國家集團總計鉛消費增長貢獻率為55%。

3) 低緩增長階段。全球鉛消費年均增長率僅為1.07%。在第一類、第二類國家集團完成工業化期時，其他國家集團工業化程度仍然較低，還沒有拉動鉛消費的增長。

4) 快速增長階段。全球鉛消費大幅上升，年均增長率為3.4%。這一時期，第三類國家集團的鉛消費起了決定性作用，拉動了全球鉛消費，在2016年對全球增長的貢獻率更是達到了86%。

第五類國家集團，主要為巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等經濟相對落后的國家，工業化程度很低，雖然在整個歷史長河中，鉛消費呈緩慢上升趨勢，但是這類國家的鉛消費量一直很低，在2016年仍僅為5.1萬t。

表1 國家分組及主要指標Table 1 National groups and key index

圖1 鉛蓄電池消費結構Fig.1 The lead-acid battery consumption structure

圖2 1930～2016年各類國家集團消費歷史Fig.2 The global groups lead consumption history from 1930 to 2016

3.3 鉛消費的“S”形規律

典型發達國家的鉛消費軌跡符合人均礦產資源消費的“S”形規律，即都要經歷隨著人均GDP的不斷增長，人均鉛消費量先緩慢增長再到快速增長然后達到消費峰值最后緩慢下降的過程，只是不同國家的峰值不同，這是由各國經濟發展模式和工業化時間的不同所致(圖3)。通過對美國、英國、日本、德國、法國等發達國家的分析總結，人均GDP在7 000～8 000美元(1990蓋凱美元，以下同)之間，汽車行業迅速發展，從而拉動了鉛消費的增長，此時人均鉛消費轉折點來臨；隨著人均GDP的不斷增長，達到15 000～17 000美元時，汽車、摩托車、電動車的產量到達頂峰，與此同時鉛的需求量也達到 峰值。另外值得一提的是，美國、英國在人均GDP 7 000美元左右時，出現了消費頂點，這正好對應的是第二次世界大戰期間，鉛被大規模的用來制造汽車、裝備等，拉動了鉛消費，出現了峰值點，排除戰爭因素，也完全符合“S”形規律。

圖3 典型國家人均鉛消費“S”形消費軌跡Fig.3 The “S”-shaped consumption track of per capita lead consumption in typical countries

4 全球鉛消費預測及適應性調整

4.1 經濟發展情景設定

鉛需求的預測與未來經濟發展密切相關，因此本文綜合各類集團增長趨勢以及中長期目標等因素設定未來GDP的增長率從而對鉛需求進行預測(表2)。

表2 各類國家集團GDP增長率情況Table 2 GDP growth rate of various national groups

4.2 需求預測

鉛的需求拉動主要是靠鉛蓄電池，目前除汽車以外，鉛酸蓄電池其他領域已經逐漸穩定，未來繼續保持或緩慢下降。與此同時，電纜包皮、鉛板合金、化工顏料等受環境因素的影響，未來也將緩慢下降，并逐步被替代。鉛蓄電池未被大規模替換時，完全符合鉛的“S”形消費規律，但是如果未來新能源車迅速發展，勢必會導致鉛需求的減少，單純的運用“S”形規律，預測不夠準確，因此本文在預測未來需求時，分為以下兩種情況。

4.2.1 鉛蓄電池未被大規模替代

由于鉛是重金屬，對環境有污染以及各地重金屬污染和血鉛問題，因此當前各國國家政策以及輿論導向，似乎都偏向用鋰電池來代替鉛酸電池，但是當前受到許多因素制約?，F階段技術不夠成熟，鋰等電池成本較高，雖然國家出臺相關扶持、補貼政策來促進新能源車的發展，但是不可能一直補貼，這對國家財政也是一個很大的挑戰，因此在逐漸減少國家補貼等政策后，新能源車的普及將面臨更大的難度；受到充電樁等基礎設施的分布限制，當前新能源車的發展不均衡，往往分布在一線城市和二線城市，因此想要大規模替換成鋰電池車，必須解決充電樁等基礎設施；同時也受到電池回收的限制，回收電池中的鋰的難度遠遠高于鉛，許多企業為了降低成本而拒絕回收鋰，如果不進行回收，將對環境造成更大的危害，當前還沒一套成熟的回收體系。另外，如果要對傳統燃油車進行大規模替換，那么相配套的電機、零部件等產業也要進行大規模替換。因此，大多學者預測在未來的一段時間內，鉛蓄電池仍然不會被大規模替代，鉛消費結構不會發生明顯的變化，完全符合“S”形消費軌跡，對未來全球鉛消費有如下預測：

按照上文鉛消費的“S”形規律，以2016年人均鉛消費為基礎，建立以國家集團形式的全球鉛需求模型，分別對全球不同國家集團的未來鉛需求進行預測(圖4)。第一類國家集團在二十世紀七八十年代達到鉛消費頂點之后出現小幅度震蕩但整體上呈現出下降的趨勢，預測到2040年第一類國家集團人均鉛需求量約為2.9 kg；第二類國家集團鉛需求量先于2026年左右到達頂點人均鉛需求量約為1.5 kg，之后緩慢下降，到2040年人均鉛需求量約為1.4 kg；第三類國家集團也有同樣的發展趨勢，不同的是，人均鉛需求量先在2023年達到需求峰值2.7 kg，之后緩慢下降，到2040年，人均鉛需求量約為2.4 kg；第四類國家集團鉛消費從2016年開始緩慢增長，隨后的20年保持著較快的增長，到2040年第四類國家集團人均鉛消費量約為1.2 kg；第五類國家集團整體上經濟發展水平較低，工業化程度較低，在本文預測的時間段內2016～2040年，鉛的消費量仍沒有明顯的增長。預測結果顯示，到2040年全球鉛需求量達1 292萬t，增速明顯放緩(圖5)。

圖4 各類國家集團全球鉛需求預測模型Fig.4 Global lead demand forecast models of various national groups

圖5 基于“S”形消費規律下的全球鉛需求預測Fig.5 Global lead demand forecast based on “S”-shaped consumption law

4.2.2 鉛蓄電池被大規模替代

全球各國為了響應全球氣候變化的新協定，相繼提出禁售燃油車的計劃，如果該計劃能夠嚴格執行，這必將導致對鉛蓄電池被鋰、鎳等電池大規模替換，鉛需求量驟減。目前，這一計劃的推出主要為荷蘭、英國、法國、日本等工業水平較高的發達國家：荷蘭、挪威計劃到2025年所有銷售的汽車均為零排放；德國在會議上通過了自2030年起禁止銷售柴油車和汽油車，只能銷售零排放汽車的決議；英國、法國宣布在2040年禁止銷售燃油汽車；日本也出臺了相關措施來減少燃油車的銷售，同時豐田公司計劃在2050年停售傳統燃油車。在當前特別重視環境問題背景下，預計未來一些發展中國家、欠發達國家也將進一步提出禁售計劃，鉛需求量不斷減少。

考慮到第一類國家集團和第二類國家集團多為歐美國家，在環境方面的政策法規較為嚴格，以及借鑒部分國家已經提出的燃油車禁售計劃，判斷第一類國家集團能夠在2040年前陸續實現新能源車的完全替換，而第二類國家集團實現完全替換時間略微滯后。第三類國家集團包括中國、墨西哥、巴西等國家，當前中國已經是全球最大的新能源汽車市場，2016年中國新能源汽車生產51.7萬輛、保有量96.6萬輛，均占世界第一位，但是僅占中國汽車總產量1.83%，同時由于充電樁等基礎設施限制，導致新能源車分布不均。而除中國以外其他國家新能源車的發展均不如中國，因此這一類國家集團燃油車的替換仍然有很大一段路要走。第四類國家集團包括印度、菲律賓、印度尼西亞等國家，其中印度計劃在2030年全面禁售燃油車，但是這類國家集團現階段處于經濟增長的高速期，對傳統能源等資源依賴很強，技術水平也相對有限，發展新能源車阻力很大，筆者認為較難實現。第五類國家集團包括巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等國家，人口多，經濟發展和技術水平相對落后，鉛歷史消費量就很低，在2016年鉛消費量僅約5.1萬t，新能源車發展的阻力同樣非常大。根據上述分析，本文基于原有的預測基礎給定合理的替換比例來測算替代后的鉛需求量(表3)，預測結果顯示鉛蓄電池被不同程度的被替代后，鉛需求量大幅降低，第一類國家集團和第二類國家集團最為明顯，全球鉛需求量在2025年、2030年、2035年、2040年分別1 115萬t、1 044萬t、955萬t、787萬t(圖6)。

表3 各類國家集團鉛替換比例及需求量Table 3 Lead replacement ratio and demand ofvarious national groups

圖6 鉛蓄電池被大規模替換情況下的全球鉛需求預測Fig.6 Global lead demand forecast under lead storage batteries large-scale replacement

4.3 適應性調整

上文鉛需求預測結果顯示，當鉛蓄電池發生大規模替換時，到2040年鉛需求將會減少39%，并且在環境等因素的制約下未來可能呈現持續降低的趨勢。因此，必須做出良好的適應性調整，例如傳統鉛蓄電池能量密度低、壽命較短，所以應當加大研發力度，制造能量密度高、深循環性能強的新型鉛蓄電池；目前鉛蓄電池回收企業眾多，尤其是一些小型企業在回收過程中容易造成鉛資源浪費和環境污染，因此要對電池回收企業進行監管，評估其回收能力；一些以鉛資源的開采、加工、制造為主要盈利方式的企業，應該慢慢轉型發展，例如傳統鉛蓄電池制造逐步向新能源電池轉變等，從而適應市場需求等，以保證鉛資源合理利用。

5 結 論

1) 鉛消費符合“S”形消費規律，即隨著人均GDP的增長，人均鉛消費都要經過緩慢增長-快速增長-到達峰值-逐漸降低的過程，當人均GDP在15 000美元左右時，鉛消費達到頂點。

2) 在預測未來鉛需求時，本文綜合考慮當前經濟發展程度以及鉛歷史消費情況等多種因素科學地將200多個國家劃分為五類不同國家集團，從而保證分類合理，為后續需求預測的準確性奠定基礎。

3) 基于“S”形消費規律以及對燃油車禁售計劃的分析，本文得出兩種需求預測結果：當鉛消費結構沒有出現大規模的改變，完全符合“S”形消費規律時，到2025年、2030年、2035年、2040年，全球鉛需求量分別為1 264萬t、1 293萬t、1 308萬t、1 292萬t；鉛蓄電池被大量替代導致鉛消費結構發生變化時，到2025年、2030年、2035年、2040年全球鉛需求鉛分別為1 115萬t、1 044萬t、955、787萬t。

4) 隨著全球環保水平日漸提升，雖然完全禁售燃油汽車還需要一個漫長的歷史過程，但是中國新能源汽車的強勁的發展勢頭，已經逐漸深入人心，必將對全球“棄鉛用鋰”起到引領作用，在這種國際趨勢下，企業應該做出適應性調整，至少應該加大研發高效優質鉛蓄電池的技術創新，同時將鉛產業逐漸提升品質，乃至逐漸轉產到鋰產業，完成產業升級換代。