铜、铝需求“S”形规律的三个转变点剖析

陈其慎, 王高尚, 王安建

1)中国地质大学(北京), 北京 100083;

2)中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心, 北京 100037

铜、铝需求“S”形规律的三个转变点剖析

陈其慎1,2), 王高尚2), 王安建2)

1)中国地质大学(北京), 北京 100083;

2)中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心, 北京 100037

本文分析了铜、铝人均消费“S”形轨迹的三个重要转变点; 找出了理论上铝的三个转变点出现时间, 指出铜和铝人均消费的三个重要转变点出现的时间比较接近, 铝略早于铜。以此为基础, 分析了我国未来铜、铝需求趋势, 发现，2020年前后,我国铜和铝将达到需求峰值, 届时需求量均将比目前水平增长1倍。

铜; 铝; 需求顶点; 转变点

铜、铝均是最为重要的有色金属之一, 其需求规律对于开展需求预测, 科学制订行业规划意义重大。在有关金属需求预测的国内外相关研究中, 对铜、铝需求预测的研究远远少于对钢的研究, 对中长期铜、铝需求预测的研究远远少于对短期需求预测的研究, 而有关铜、铝消费规律及驱动因素的研究则更少。由于缺乏规律的指导, 需求预测多采用线性外推法(门翠双, 2003)、回归分析法(李玉萍, 1999)、模糊时间序列分析方法(郑文瑞等, 1999)等方法, 结果往往与实际相差较大, 更甚者能差几倍。陈平华通过回归分析法将全球铜消费增长率、GDP增长率、铜产量增长率、铜价格增长率等进行回归分析, 得出结论认为在影响全球铜的消费增长三大因素中经济增长对铜的消费增长关系最为密切, 而产量及价格因素反而对铜的消费增长影响不大(陈平华, 2004)。也有学者通过铜消费总量与GDP总量的相关性分析得出铜消费量与 GDP有着较强的关系(何金祥, 2006a, b)。姜昌武通过分析西方国家铜消费历史, 提出2020年我国将基本实现工业化, 铜需求量将达到720万吨的顶峰(姜昌武, 2005)。岳强, 陆钟武等人通过对铜消费量与 GDP的年增长率和单位 GDP铜消费量的年下降率的相关性分析认为这两个指标是影响铜消费量变化的两个重要参数。以上研究从不同角度分析了铜、铝需求的影响因素,得出了许多有意义的结论, 但由于研究样本数偏少,缺乏长期系统的分析, 结论不免有一定的局限性。本文作者在《矿产资源与国家经济发展》、《能源与国家经济发展》(王安建等, 2002, 2008)等论著以及《未来20年世界铜铝需求趋势预测》(王高尚, 2003)等文章中通过对众多发达国家 50多年的历史的资源需求与经济社会的关系的系统分析, 提出了能源、铁、铜、铝需求的“S”形规律, 探讨了不同经济发展阶段和不同发展模式下铜、铝需求的影响因素和内在机制(王安建, 2010; 王高尚等, 2002; 高芯蕊等, 2010; 陈其慎等, 2010)。在近期发表的《矿产资源需求理论与模型预测》(王安建等, 2010)文章中,本文作者提出了矿产资源需求“S”形轨迹上的三个重要转变点(起飞点、转折点、零增长点)的理论, 由于篇幅所限, 没有对铜、铝展开论述, 本文将系统解剖铜、铝的“S”形曲线上的三个重要转变点出现时间及其内涵。

1 “S”形规律和三个转变点的简单介绍

研究表明, 从农业社会—工业社会—后工业化社会, 人均资源消费与人均GDP(1990年GK美元,以下同)呈现全周期“S”形变化关系, 即农业社会人均资源消费呈低缓增长趋势, 工业化发展阶段呈快速增长趋势, 之后随着经济结构的转变、社会财富积累水平不断提高和基础设施日趋完善, 各类资源的人均需求陆续达到顶点, 不再增长, 并趋于下降(图 1)。资源消费的起飞点(矿产资源需求开始进入高增长期)、转折点(矿产资源需求增速减缓)和零增长点(矿产资源需求到达顶点)是“S”形轨迹的三个重要转变点, 对应于经济结构的重大转型期的开始。由于不同资源的性质和在国民经济中的用途不同, “S”形曲线的形态和三个转变点的位置也不同。由于不同国家工业化时代、经济发展模式以及消费理念的差异, 造成了“S”形曲线顶点高低的差异(王安建等, 2010)。铜和铝均遵循这种变化规律, 由于两者的使用性质和功能具有相似性, 因此其“S”形轨迹也比较相似, 而与钢和水泥具有较大差异。即便如此, 由于两者进入经济社会的时间不同、具体功能、价值不同, 其“S”形轨迹也有不同之处。

图1 人均资源消费与人均GDP“S”形规律模式图Fig. 1 Per capita mineral resources consumption and per capita GDP S-shaped rules

2 人均铜消费轨迹的三个转变点剖析

铜消费历史久远, 为了系统全面分析铜需求规律, 本文选取了英、美、法、德、日、韩等16个国家最长 150年尺度的铜及经济社会数据样本, 以期能够全面展示不同类型国家不同经济发展阶段的消费特点。

由于进入工业化发展阶段的时间不同、发展模式不同、产业结构不同, 铜消费的趋势也不同。英国、美国、澳大利亚、加拿大工业化起步早, 铜消费顶点到来时间较早, 均在人均 GDP10000美元左右(图2)。欧洲大陆国家虽然工业化起步较早, 但受两次世界大战的影响, 顶点到来时间较晚, 日本、韩国、中国台湾等国家和地区工业化起步晚, 顶点到来时间同样较晚, 这些国家和地区顶点到来的时间均在人均GDP17000～20000美元之间(图2)。对于中国等正处于工业化发展阶段的国家来说, 英国、美国等缓慢工业化国家借鉴意义不大, 因此, 将重点分析法国、德国、意大利、西班牙、波兰、日本、韩国、中国台湾、中国、印度、巴西、埃及等国家和地区的铜消费规律。本文将这些国家的人均铜消费增幅和人均GDP进行了相关性分析(图3)。分析结果显示, 人均铜消费量和能源、钢铁、水泥类似,也存在三个重要转变点: 起飞点、转折点、零增长点, 分别对应于人均铜需求“S”形曲线的起飞点、转折点和顶点。

2.1 起飞点

起飞点即人均铜消费的高速增长的开始点, 对应于人均消费“S”形轨迹的起飞点。这一点位于人均GDP3000美元时, 与国家工业化起飞阶段完全吻合, 它代表了一个国家从农业社会向工业社会转变,意味着工业化进程、城市化进程均进入加速增长期。从起飞点开始, 加工制造业、建筑业等行业对铜的需求开始迅速增长, 尤其是电力设施建设对铜的需求呈井喷式增长, 因此铜需求进入加速增长期(图3, 图4)。起飞点之前, 基本处于农业社会, 生产力水平极低,主要生产部门以农业、手工业为主, 这一时期,经济增长缓慢, 各经济部门均服务于第一产业第二产业, 人均铜消费量长期处于较低水平。起飞点不仅是铜需求加速增长期的开始, 也是能源、钢、水泥、铝等矿产需求加速增长期的开始, 是判断一个国家矿产资源需求进入高速增长阶段的重要指标。

图2 人均铜消费量与人均GDPFig. 2 Per capita copper consumption and per capita GDP

图3 人均铜消费增幅Fig. 3 Per capita copper consumption amplitude with per capita GDP

2.2 转折点

转折点, 即人均铜消费增幅由大到小的转变点或者说是人均消费开始减速增长的点, 对应于“S”形轨迹的转变点(图 3, 图 4)。这一点位于人均GDP10000～12000美元时, 此时, 第三产业开始占据主导地位, 第二产业增速减缓, 城市化和工业化速度减缓, 虽然电力设施建设对铜的需求趋于饱和,但建筑业以及交通运输、高端机械、仪器制造业对铜的需求仍稳定增长。转折点的人均铜消费增长幅度达到最大值, 意味着即将进入减速增长期。

图4 人均铜消费的三个转变点示意图Fig. 4 Three turning points of per capita copper consumption

2.3 零增长点

零增长点, 即人均铜消费增幅降为零的点, 对应于“S”形曲线上人均铜消费量的顶点(图3, 图4)。这一点位于人均GDP17000～20000美元时, 此时, 工业化和城市化基本完成, 建筑业及交通运输、高端机械、仪器制造业对铜的需求达到最大值, 铜需求达到顶点。不同国家或地区顶点铜消费量大小不同, 由大到小依次为中国台湾、韩国、日本、美国、英国, 这主要是因为中国台湾、韩国、日本等国家和地区经济发展走的是压缩式工业发展模式, 短期内消费大量铜,而英、美等国走的是缓慢工业化发展模式, 铜消费历史长, 短期消费量少。其中, 中国台湾和韩国的人均消费峰值最高, 这一方面与压缩式发展模式有关, 另一方面与其外向型经济占主体的发展方式有关。

铜的转折点、零增长点人均GDP水平均大于钢,这主要是因为钢主要用于基础设施建设和初级产品制造业, 是结构性材料, 因此, 在工业化中期基础设施建设完成, 二产结构出现下降后, 钢需求就开始下降; 而铜主要用于交通、电力和建筑, 是功能性材料, 只有在工业化基本完成以后, 其需求才达到顶点, 因此铜的转折点和零增长点均晚于钢。

3 人均铝消费轨迹的三个转变点剖析

由于铝生产技术突破较晚, 20世纪40年代才开始大规模使用。 因此, 铝进入经济社会的时间大大晚于铜和铁, 这使得各国对铝的消费基本处于同一时代。本文将英、法、美、日、韩等十几个国家和地区的人均铝消费增幅和人均 GDP同样进行了相关性分析(图 6, 图 7)。分析结果显示, 人均铝消费量也存在三个重要转变点: 起飞点、转折点、零增长点, 分别对应于人均铝需求“S”形曲线的起飞点、转折点和顶点。

3.1 起飞点

图5 人均铝消费量及消费增幅Fig. 5 Relationship between per capita aluminum consumption and per capita consumption amplitude with per capita GDP

图6 人均铝消费的三个转变点示意图Fig. 6 Three turning points of per capita copper consumption

图7 不同发展阶段国家(地区)铜、铝需求顶点Fig. 7 Copper and aluminum demand peak of different countries

起飞点即人均铝消费的高速增长的开始点, 对应于人均消费“S”形轨迹的起飞点, 从实际分析结果看, 中国、印度起飞点位于人均GDP3000美元时,日本、韩国、中国台湾位于人均GDP4000～5000美元时, 美国、英国位于人均GDP5000～6000时, 这主要与铝开始大规模使用的时间较晚有关(图 5, 图6)。理论上, 铝消费的起飞点应该位于人均GDP3000美元处, 未来进入工业化发展阶段的国家其铝的起飞点均将位于这一点。由于铝价格较低,不但是功能性材料, 还具备一些结构性的功能, 不但在某些领域可以替代铜, 还可适当替代钢, 因此,从起飞点开始, 其消费量便出现快速增长趋势。

3.2 转折点

转折点, 即人均铝消费增幅由大到小的转变点或者说是人均消费开始减速增长的点, 对应于“S”形轨迹的转变点(图 5, 图 6)。这一点位于人均GDP12000～14000美元, 该点出现的时间晚于铜(人均 GDP10000～12000美元), 显然也主要是与铝进入社会的时间较短有关。我们认为, 如果铜、铝起飞点同时位于人均GDP3000美元, 理论上, 铝的转折点应该接近于铜, 即在人均 GDP10000～12000美元时。铝需求到达转折点时, 电力设施建设趋于饱和, 交通运输设备对铝的需求仍在上升。

3.3 零增长点

零增长点, 即人均铝消费增幅降为零的点, 对应于“S”形曲线上人均铝消费量的顶点(图 5, 图6)。这一点位于人均GDP18000～22000美元时, 此时, 发达国家工业化和城市化基本完成, 交通运输、高端机械制造业对铝的需求达到顶点。不同国家或地区铝需求顶点高低不同, 由大到小依次为韩国、中国台湾、美国、德国、日本、英国, 显然美国、德国铝消费顶点已经明显高于日本, 与钢、水泥和铜消费顶点大小顺序明显不同, 显然也主要是与铝进入社会的时间较晚有关。

铝的起飞点与其它金属相同, 而转折点和零增长点的人均GDP水平均晚于钢和铜。钢是结构性材料, 铝一方面是功能性材料, 同时还具备一些结构性材料的属性, 因此后两个转变点出现的时间晚于钢。与铜相比, 铝既是功能性材料又兼具部分结构性材料的功能, 同时, 铝的价格大大低于铜, 因此,铝的后两个转变点到来的时间应该早于铜, 结果却恰恰相反, 我们认为这主要是因为铝大规模使用的时间远远少于铜。

4 理论上铝的三个转变点分析

上面已将铜和铝的三个重要转变点作了详细讨论, 但仍有一个问题没有解决, 由于铝进入经济社会的时间较晚, 已经完成工业化的国家铝起飞点均高于人均GDP3000美元, 而发展中国家起飞点在人均GDP3000美元, 这就意味着发展中国家未来转折点和零增长点到来的时间也早于已经完成工业化的国家。

4.1 越晚进入工业化进程的国家和地区, 其铝消费顶点出现的时间越早

为了分析理论上铝的三个转变点出现的位置,根据工业化所处时代不同, 我们选取了比较典型的美国、日本、中国台湾、韩国进行对比分析。美国最先进入工业化进程, 然后依次为日本、中国台湾和韩国, 中国台湾和韩国工业化所处时代基本一致。

研究结果显示, 越晚进入工业化进程的国家,其铝消费顶点出现的时间越早。这主要是由于在铝大规模使用时, 美国、日本已经进入工业化发展阶段(人均 GDP5000～6000美元), 因而铝的消费峰值点滞后出现, 在人均GDP18000～22000美元; 中国台湾、韩国从工业化起步阶段就开始大量使用铝,这两个国家铜的起飞点在人均 GDP3000～4000美元, 因此, 这铝消费峰值出现的时间提前了, 在人均 GDP17000～20000美元(图 7)。以此判断, 后来进入工业化发展阶段的国家, 其零增长点出现的时间应该与韩国较为接近。结合以上分析, 我们认为,理论上铝消费的转折点和零增长点将会提前到来,分别在人均 GDP10000～12000美元和 16000～20000美元(图6)。

4.2 理论上, 铝需求的三个重要转变点略早于铜出现

上述内容已经说明, 理论上铝的后两个重要转变点出现的时间提前了, 我们认为铝的这两个转变点出现的时间应略早于铜。一方面, 铜和铝的性质和用途比较接近, 具有较强的相互替代性, 他们都主要用于建筑、交通、电力等行业, 这些行业的兴衰直接影响着这两种金属的需求, 由于铝价格明显低于铜, 因此, 铝的后两个转变点应该早于铜; 另一方面, 铝既是功能性材料, 又是结构性材料, 其后两个转变点出现的时间应介于钢（结构性材料）和铜（功能性材料）之间。因此, 铝的后两个转变点出现时间理论上应早于铜。

通过以上分析, 基本可以判断, 理论上, 铜、铝需求的三个重要转变点出现时间较接近, 起飞点为人均 GDP3000美元, 转折点为人均 GDP10000～ 12000美元, 零增长点为人均GDP16000～20000美元, 铝的后两个转变点出现的时间要略早于铜。

5 我国铜、铝消费特点及趋势

在《钢铁、水泥需求“S”形规律的三个转变点剖析》一文中, 作者已经分析了我国未来经济发展趋势, 本文不再赘述。根据我国经济发展趋势, 目前,人均GDP不足7000美元, 尚没有到达铜、铝的转折点; 到2015年, 我国人均GDP将突破11000美元,届时铜、铝需求转折点将到来; 到2020年我国基本实现现代化时, 人均GDP将突破16000美元, 铜和铝需求量均将达到顶点。届时, 铜、铝需求量均将比目前增长近1倍。

6 结语

本文通过对十几个国家上百年的GDP和铜、铝消费量的分析, 分别指出了这两种金属人均消费“S”形规律三个重要转变点出现的时间; 分析了理论上铝的三个转变点出现时间与实际的差异及其影响因素, 指出铜和铝人均消费的三个重要转变点出现的时间接近, 铝略早于铜; 分析了我国未来铜、铝需求趋势, 认为2020年前后, 我国铜和铝将达到需求峰值, 届时需求量均将比目前水平增长1倍。

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An Analysis of the Three Turning Points in the “S-shape” Rule of Copper and Aluminum Demand

CHEN Qi-shen1,2), WANG Gao-shang2), WANG An-jian2)
1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037

This paper analyzes three key transition points for the copper and aluminum per capita consumption S-shape track. It figures out theoretically the time when those three transition points appear for aluminum and also points out that that it shares the same period with aluminum for copper per capita consumption to show the transition points, aluminum comes slightly earlier than copper. Base on this provision, the paper analyzes the copper and aluminum demand tendency in the future for our country and concluded that the demand for copper and aluminum demand will be on the summit around 2020, which will be double by then.

copper; aluminum; demand summit; turning point

F123.2; F201

A

1006-3021(2010)05-659-07

本文由公益性科研院所项目(编号: K1007)、地质调查项目(编号: N0702)和国家开发银行项目(编号: E0811)联合资助。

2010-09-13; 改回日期: 2010-09-15。

陈其慎, 男, 1979年生。助理研究员, 博士研究生。长期从事资源经济学和矿产资源战略研究。通讯地址: 100037, 北京市西城区百万庄大街26号全球矿产资源战略研究中心。电话: 010-68999655。E-mail: chenqishen@126.com。