“雙碳”背景下礦產資源戰略安全研究

吳文盛，梁 富

(1.河北地質大學河北省礦產資源戰略與管理研究基地，河北 石家莊 050031；2.河北地質大學經濟學院，河北 石家莊 050031)

2020年9月，第75屆聯合國大會一般性辯論會上，習近平總書記提出：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”[1]。2020年12月的氣候雄心峰會上，習近平總書記進一步宣布：“到2030年，中國單位GDP二氧化碳排放量將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億m3，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億kW以上”[2]。2022年1月24日中央政治局的集體學習會議上，習近平總書記指出，實現碳達峰和碳中和，是貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展的內在要求，是黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策。這些舉措說明黨中央高度重視“雙碳”目標的落實，也說明“雙碳”目標是我國今后幾十年的發展主題。碳達峰和碳中和目標的實現，離不開礦產資源。非化石能源的使用增加了我國多種礦產需求，因此，保障礦產資源安全具有重要現實意義和戰略意義。

1 “雙碳”目標的實現過程

碳達峰和碳中和目標的實現，本質上還是減碳。化石能源(煤、石油、天然氣)是我國CO2的主要來源，占據90%以上。從化石能源的供應鏈結構來看，實現“雙碳”目標可從消費、生產和能源供應三個環節入手(圖1)。

圖1 “雙碳”實現過程Fig.1 Implementation process of “carbon peak and neutrality”

從消費環節來看，一是碳消費減少，即含碳消費品的減少。一方面減少含碳消費品的消費，從而減少CO2的排放；另一方面減少含碳商品的生產，進而減少含碳原材料的派生需求。例如，汽車使用的油氣，在消費過程中排放CO2，其生產過程也要排放CO2，因此，在消費終端要減少燃油、燃氣的使用，盡量采用非化石能源替代。二是碳匯的增加，通過植樹造林、植被恢復等措施，吸收排放的CO2，從而減少大氣中的CO2。三是通過工程手段，增加碳捕集，并將其封存起來。

從生產環節來看，通過生產結構的升級，減少碳產品的生產。一是減少含碳產品的產量，從而減少化石能源的消費量。我國生產蒸汽、熱水和供應電力的行業占碳排放的44.4%，位居第一；黑色金屬冶煉及壓延加工行業占18.0%，位居第二；非金屬礦產和運輸、倉儲、郵電服務行業占12.5%[3]，位居第三。因此，降低這三大領域CO2的排放量，是生產環節中減碳的關鍵。二是通過技術創新，提高高碳行業(如鋼鐵、石化、建材、建筑、交通、電力熱力等)含碳原材料的轉化率，以降低碳產品中碳含量。三是大力發展零碳產業(如數字化、高附加值化、智能化產業、綠色化產業、循環經濟、文化產業和現代服務等)，改善生產結構，降低含碳生產結構的比例。

從能源供應環節來看，有消費環節用電和生產環節用電，也有生產環節和消費環節用煤和油的供應，因此，要減少化石能源的供應，增加非化石能源的使用。一方面，要增加消費環節和生產環節的電能替代，增加能源供應方面煤炭及石油的使用量，這有利于提高能源的利用率和集中使用碳捕獲技術，進而減少CO2排放；另一方面，要增加非化石能源的使用，改善能源結構。根據我國的“雙碳”目標，每年需要增加1%的非化石能源，風電、太陽能發電總裝機容量平均增加0.66億kW/a。

2 減碳對礦產資源需求的影響

礦產資源為人類提供了95%以上的能源、80%的工業原材料和70%的農業生產資料，為人類社會發展做出了巨大貢獻。減碳會減少化石能源的使用，但這并不意味著經濟下行，而是既要減碳，又要確保經濟增長。因此，對于如何減碳，應上升到國家戰略安全的高度，從長遠和宏觀的視野來考慮，既要減碳，又要確保我國國民經濟健康發展。

2.1 化石能源集中使用增加銅礦和鋁礦需求

化石能源的集中使用，主要體現在增加清潔能源的使用和提高化石能源的利用率上。一是要盡量多地使用天然氣。天然氣是一種比較安全的清潔能源，轉化率高，可大幅減少CO2的排放。二是煤炭的清潔化使用。煤炭的清潔化使用可體現在煤炭礦區發電，再通過特高壓輸電，減少運輸過程中煤的損耗和燃燒，解決煤利用率不高的問題，以減少CO2的排放，但用特高壓送電，會增加電網、變電站以及增加煤炭的發電機組對銅、鋁的需求。

2.2 新能源的使用增加多種礦產資源需求

新能源主要包括太陽能、風能、水能、核能、生物質能、地熱能、潮汐能等。新能源的使用增加了稀土金屬(釹、鏑、鐠)、稀有金屬(鋰、銣、銫、鈹、鈮、鉭)、稀散金屬(鎵、鍺、銦、碲)、稀貴金屬(鈷、鉑)、有色金屬(銅、鋁、錫、鉬、鎢、鎳)、黑色金屬(錳、鉻)、貴金屬(銀)、放射性(鈾)等的需求。

增加新能源的使用量，尤其是太陽能、風能和核能使用量，會增加與之相關礦產資源的需求量。根據有關學者的相關研究，太陽能光伏和聚光太陽能主要依賴鍺、碲、銦、鎵、錳等元素作為能源轉化的關鍵超導材料[4-5]；風力發電機依賴釹、鏑、鐠等稀土元素作為磁性原料[6]；核能發電主要依賴鈾、鎢、鉭、鉬等高溫材料作為動力來源和保護性材料，此外，核能發電還需要稀土、釩、錫、銀、鈮、鈹、鎳、鈷、鉻元素作為材料[7]。新能源汽車和燃料電池均依賴鎳、鈷、鋰等作為電極材料，燃料電池還依賴鉑作為儲能材料[8]。銅具有高導電性，是電力基礎設施的關鍵材料，幾乎應用于所有的低碳能源技術，如風電的塔筒電纜、機組內部升壓器、機組外部升壓器、風電場內部電纜、電機、開關設備、控制電線和電纜、接地電線和電纜、光伏發電的電纜、新能源汽車的電池、電機、電控方面，都會用到銅的相關材料。

2.3 產業結構轉型增加對礦產資源需求

“雙碳”目標的實現，要對我國不同產業結構進行調整和轉型。產業結構轉型一方面是要扶植戰略性新興產業的發展。戰略性新興產業主要包括新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等產業領域，以重大技術突破和重大發展需求為基礎，對我國經濟社會全局和長遠發展具有重大引領和帶動作用，具有知識技術密集、物質資源消耗少、成長潛力大、綜合效益好等特點。提高戰略性新興產業的生產能力，需要加大鈷、鋰、鈹、鋯、鉿、鈮、鉭、鉑族金屬、氦氣、錸等礦產的勘查[9]。另一方面，減少或代替能耗高的產業。從行業細分來看，電力、黑色金屬礦產、非金屬礦產、運輸倉儲、化工行業是我國碳排放排名前五位的行業。2020年，電力行業煤炭消費量占我國煤炭消費總量的50%以上[10]，在煤礦機械中，熱電聯產機組占50%，平均機齡只有13年，適合煤炭的集中使用，從而發揮規模經濟的作用，并應用捕碳技術，減少CO2的排放量，但這也意味著，煤炭火力發電仍會占據較長時間的主導地位。鋼鐵行業(黑色金屬礦產)作為CO2的高排放行業，碳排放量約占全國碳排放總量的15%，是我國碳排放量最高的制造業[11]，在焦化、燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼和連鑄、軋鋼和自備發電廠等各個環節都會排放CO2，在現有的以煤熱、煤電為主的能源結構下，降碳空間十分有限。非金屬行業中水泥的生產過程碳的排放量也比較大，2020年我國水泥工業碳排放約13.2億t(含電力消耗)，約占建材工業的80%，約占全國的13.5%。水泥工業的碳排放主要來源是生產電耗、燃料燃燒和原材料碳酸鹽分解。按照現行國家標準取值計算，每噸水泥的CO2排放量約為675 kg，其中，生產電耗間接排放約占11%，燃料燃燒直接排放約占31%，原材料碳酸鹽分解直接排放約占58%[12]。由于現有的節能手段及替代石灰石原料技術耗量巨大且替代資源有限，因此減碳空間十分有限。此外，2020年全年，中國鋁土礦-氧化鋁-電解鋁產業鏈的碳排放總量約5.6億t，占國內碳排放總量的6%左右，遠遠高于銅、鋅、鉛等其他有色金屬產業鏈[13]。

綜上所述，產業結構轉換、扶持新興戰略產業發展是大勢所趨，這也對我國礦產資源的供需結構提出了新的要求。減少或代替能耗高的產業，主要是減少鐵礦、鋁土礦、水泥的產量，盡管水泥、電解鋁的單位降碳空間有限，短期內鋼鐵行業的降碳也有限，但通過煤炭的集中使用和用電代替燃煤，可以發揮規模經濟效應，并應用碳捕獲技術，減少CO2的排放量。我國到2030年左右實現工業化、2035年左右實現社會化，完成工業化和社會化以后，大基建宣告終結，我國對鋼鐵、鋁、水泥等的需求將達到頂峰，這些高耗能的產業也將達到峰值。產業結構轉換通過投資和需求拉動來實現，一方面，在2030年前扶持戰略新興產業的發展，推動電力、鋼鐵、電解鋁、水泥等行業減碳；另一方面，2030年后繼續支持戰略新興產業的發展，實施高排放行業減碳。

3 礦產資源戰略安全

根據世界銀行的統計數據測算，我國單位GDP的能耗約99 J/美元，是世界平均水平的1.47倍，單位GDP碳排放量為0.69 kg，是世界平均水平的1.77倍，碳排放強度顯著高于世界平均水平[3]。預計到2030年，我國新能源汽車對稀土的需求量將達到31.5萬t，當前我國稀土年產量的2～3倍[14]。到2050年，我國風力發電的金屬需求量將增長到2000年的230～312倍，光伏技術的金屬需求量為2000年的20～137倍[15]。因此，我國的減碳仍有較大的提升空間。

“雙碳”目標下的礦產資源戰略安全是一個受多因素影響的復雜系統，需要從多個角度出發進行研究，本文主要從加大礦產資源勘查力度、開展多元化國際貿易、建立戰略儲備制度等三個方面對戰略性礦產和關鍵金屬礦產進行討論。

3.1 加快礦產資源勘查力度

2021年，我國銅礦、錳礦、鎳礦對外依存度均超過80%，鉻礦接近100%，鋁土礦超過50%，鐵礦石超過80%[16]。隨著我國戰略性新興產業的發展，鈦的消費需求將不斷增加；隨著電動汽車產業逐漸發展，動力電池對鎳的需求也逐漸得到重視，該領域被認為是最具發展潛力的鎳消費領域。此外，因新能源需求增加還原加強不同礦產資源勘查力度。

1) 對外依存度高的礦產。銅、錳、鎳、鉻、鐵礦石和鋁土礦等礦種的對外依存度較高，為了不被“卡脖子”，不僅需要繼續進口，還應加強國內勘查。

2) 技術條件制約型關鍵礦產。目前，我國礦產資源儲量較大，但受技術條件或其他條件制約，回收利用率較低，導致產量較小，主要有鋰、錫、銣、鈹、鈮。這類礦產，除了政府要支持集中攻關外，還要支持找礦，增加儲量。

3) 市場制約型關鍵礦產。 由于開發成本較高、市場需求有限，造成難以開發利用的礦產，主要包括錸、鎵、鈧等稀散礦產。對于這類礦產，除了政府應在稅收上給予優惠，在投資上給予補貼，使企業開發利用時有利可圖外，還應支持其找礦，保證供需關系平衡。

4) 資源短缺型關鍵礦產。國內沒有足夠資源儲量，需要從國外進口的礦產，主要包括鎳、鈷、鉑族元素和鉻等礦產。國內應大力支持找礦，同時支持礦業企業到境外找礦和投資。

5) 增加稀有金屬礦的勘查。隨著新能源使用的增加，需要增加稀有金屬礦的勘查，包括銣、銫、鈹、鉭。

6) 放射性和稀貴金屬礦產的勘查。隨著核能的增加，對鈾礦的需求也不斷增長，隨著新能源的使用增加，對鉑的使用量也會增加，因此，要加強鈾礦、鉑礦的勘探。

3.2 發展多元化資源國際貿易

我國是光伏技術所需的鎵、鍺、鉬、銦元素以及新能源汽車技術所需的稀土元素的主要供應國，供應量全球占比分別達到85%、56%、45%、57%與95%；剛果(金)是動力電池技術所需的鈷元素的儲量大國，供應量全球占比約為64%；南非是全球鉻元素的生產大國，約占全球鉻供應量的46%；鈮元素主要由巴西供應，約占全球供應量的95%；鋰元素主要來自澳大利亞和智利，分別占全球供應量的58%和21%[7]。實踐證明，任何一個國家的礦產資源都不可能完全滿足本國的需要，都需要通過國際貿易來互通有無，但礦產資源的分布與需求不一致，很容易受制于人。

預計到2030年，全球能源系統對鎵、銦、釹的需求將分別達到2006年的6.1倍、3.3倍、3.8倍[17]；預計到2050年，銀、鉑、碲、鈷、銦的需求量將分別達到其全球儲量的4.4倍、2.9倍、2.7倍、1.9倍、1.7倍；美國能源信息署(EIA)在《世界能源展望2019》中指出[18]，2018—2050年全球可再生能源的消耗量將以年均3%的速率增長，碲和鋰的需求增速最高，分別為6.9%和6.2%。根據國際能源署(IEA)2021年的預測，電網的發展拉動對銅、鋁的需求，對銅的年需求量從2020年的500萬t增長到2040年近1 000萬t，鋁從900萬t增長到1 600萬t[19]。

我國部分關鍵金屬仍然極度短缺，例如鎳、鈷、鉑等資源的儲量嚴重不足，高度依賴進口。部分關鍵金屬如鉑、碲、銦的儲量有限，難以滿足全球能源低碳轉型的資源需求；鈷、鉻、鈮等關鍵金屬主要由某些政局動蕩的國家生產，并且全球供應來源相對集中，加劇了關鍵金屬的供應風險。因此，需要建立多元化的國際貿易通道，避免被“卡脖子”。

為使我國的國際貿易順利進行，克服國內礦產資源不足的困難，我國應同主要供應國建立友好的關系。這些國家有澳大利亞(鐵礦、鎳礦)、智利(鋰礦、銅礦)、巴西(鈮礦、鐵礦)、南非(鉻礦、錳礦)、剛果(金)(鈷礦)、印度尼西亞(鎳礦)、俄羅斯、哈薩克斯坦、伊朗、科威特(天然氣)等。

3.3 建立完善礦產資源戰略儲備制度

1) 優勢礦種建立礦產地儲備制度。優勢礦種是指我國具有優勢，能夠滿足國內需求并且可以在一定程度上影響和掌控國際市場的礦產，這類礦產應建立礦產地戰略儲備制度，如重稀土元素、輕稀土元素、鎵、鍺、銦、碲、鎢、銻、鎂、釩、鉍、鈧、鈦、天然石墨等。

2) 把與“雙碳”有關的小礦山列入戰略性礦產資源。目前，與“雙碳”有關的小礦山因儲量利用率較低或者污染不能達標或者成本過高而被迫關停，但是，這些礦山前期已經有投入并找到礦，對降碳有利。應把與“雙碳”有關的小礦山列入戰略性礦產資源系列中，并在技術、政策上給予支持。

3) 允許“三條紅線”和保護區內的礦產作為戰略性資源。我國是礦產資源大國，但人均礦產資源量卻很少，尤其是戰略性資源，因此，應把“三條紅線”和保護區內的礦產資源作為戰略性礦產。我國各種保護區的設立大多是20世紀80年代左右劃定的，當時礦產資源開發和保護的矛盾不那么突出，而且政府有補貼，所以，當地政府在劃定保護區時缺乏考慮發展與保護的矛盾；在“三條紅線”的設置上，未能給發展留下足夠的空間，更多的是考慮保護，為此，應對保護區和“三條紅線”內的礦產資源允許作為戰略性資源來開發[20]。