“双碳”背景下矿产资源战略安全研究

吴文盛，梁 富

(1.河北地质大学河北省矿产资源战略与管理研究基地，河北 石家庄 050031；2.河北地质大学经济学院，河北 石家庄 050031)

2020年9月，第75届联合国大会一般性辩论会上，习近平总书记提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”[1]。2020年12月的气候雄心峰会上，习近平总书记进一步宣布：“到2030年，中国单位GDP二氧化碳排放量将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿m3，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿kW以上”[2]。2022年1月24日中央政治局的集体学习会议上，习近平总书记指出，实现碳达峰和碳中和，是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。这些举措说明党中央高度重视“双碳”目标的落实，也说明“双碳”目标是我国今后几十年的发展主题。碳达峰和碳中和目标的实现，离不开矿产资源。非化石能源的使用增加了我国多种矿产需求，因此，保障矿产资源安全具有重要现实意义和战略意义。

1 “双碳”目标的实现过程

碳达峰和碳中和目标的实现，本质上还是减碳。化石能源(煤、石油、天然气)是我国CO2的主要来源，占据90%以上。从化石能源的供应链结构来看，实现“双碳”目标可从消费、生产和能源供应三个环节入手(图1)。

图1 “双碳”实现过程Fig.1 Implementation process of “carbon peak and neutrality”

从消费环节来看，一是碳消费减少，即含碳消费品的减少。一方面减少含碳消费品的消费，从而减少CO2的排放；另一方面减少含碳商品的生产，进而减少含碳原材料的派生需求。例如，汽车使用的油气，在消费过程中排放CO2，其生产过程也要排放CO2，因此，在消费终端要减少燃油、燃气的使用，尽量采用非化石能源替代。二是碳汇的增加，通过植树造林、植被恢复等措施，吸收排放的CO2，从而减少大气中的CO2。三是通过工程手段，增加碳捕集，并将其封存起来。

从生产环节来看，通过生产结构的升级，减少碳产品的生产。一是减少含碳产品的产量，从而减少化石能源的消费量。我国生产蒸汽、热水和供应电力的行业占碳排放的44.4%，位居第一；黑色金属冶炼及压延加工行业占18.0%，位居第二；非金属矿产和运输、仓储、邮电服务行业占12.5%[3]，位居第三。因此，降低这三大领域CO2的排放量，是生产环节中减碳的关键。二是通过技术创新，提高高碳行业(如钢铁、石化、建材、建筑、交通、电力热力等)含碳原材料的转化率，以降低碳产品中碳含量。三是大力发展零碳产业(如数字化、高附加值化、智能化产业、绿色化产业、循环经济、文化产业和现代服务等)，改善生产结构，降低含碳生产结构的比例。

从能源供应环节来看，有消费环节用电和生产环节用电，也有生产环节和消费环节用煤和油的供应，因此，要减少化石能源的供应，增加非化石能源的使用。一方面，要增加消费环节和生产环节的电能替代，增加能源供应方面煤炭及石油的使用量，这有利于提高能源的利用率和集中使用碳捕获技术，进而减少CO2排放；另一方面，要增加非化石能源的使用，改善能源结构。根据我国的“双碳”目标，每年需要增加1%的非化石能源，风电、太阳能发电总装机容量平均增加0.66亿kW/a。

2 减碳对矿产资源需求的影响

矿产资源为人类提供了95%以上的能源、80%的工业原材料和70%的农业生产资料，为人类社会发展做出了巨大贡献。减碳会减少化石能源的使用，但这并不意味着经济下行，而是既要减碳，又要确保经济增长。因此，对于如何减碳，应上升到国家战略安全的高度，从长远和宏观的视野来考虑，既要减碳，又要确保我国国民经济健康发展。

2.1 化石能源集中使用增加铜矿和铝矿需求

化石能源的集中使用，主要体现在增加清洁能源的使用和提高化石能源的利用率上。一是要尽量多地使用天然气。天然气是一种比较安全的清洁能源，转化率高，可大幅减少CO2的排放。二是煤炭的清洁化使用。煤炭的清洁化使用可体现在煤炭矿区发电，再通过特高压输电，减少运输过程中煤的损耗和燃烧，解决煤利用率不高的问题，以减少CO2的排放，但用特高压送电，会增加电网、变电站以及增加煤炭的发电机组对铜、铝的需求。

2.2 新能源的使用增加多种矿产资源需求

新能源主要包括太阳能、风能、水能、核能、生物质能、地热能、潮汐能等。新能源的使用增加了稀土金属(钕、镝、镨)、稀有金属(锂、铷、铯、铍、铌、钽)、稀散金属(镓、锗、铟、碲)、稀贵金属(钴、铂)、有色金属(铜、铝、锡、钼、钨、镍)、黑色金属(锰、铬)、贵金属(银)、放射性(铀)等的需求。

增加新能源的使用量，尤其是太阳能、风能和核能使用量，会增加与之相关矿产资源的需求量。根据有关学者的相关研究，太阳能光伏和聚光太阳能主要依赖锗、碲、铟、镓、锰等元素作为能源转化的关键超导材料[4-5]；风力发电机依赖钕、镝、镨等稀土元素作为磁性原料[6]；核能发电主要依赖铀、钨、钽、钼等高温材料作为动力来源和保护性材料，此外，核能发电还需要稀土、钒、锡、银、铌、铍、镍、钴、铬元素作为材料[7]。新能源汽车和燃料电池均依赖镍、钴、锂等作为电极材料，燃料电池还依赖铂作为储能材料[8]。铜具有高导电性，是电力基础设施的关键材料，几乎应用于所有的低碳能源技术，如风电的塔筒电缆、机组内部升压器、机组外部升压器、风电场内部电缆、电机、开关设备、控制电线和电缆、接地电线和电缆、光伏发电的电缆、新能源汽车的电池、电机、电控方面，都会用到铜的相关材料。

2.3 产业结构转型增加对矿产资源需求

“双碳”目标的实现，要对我国不同产业结构进行调整和转型。产业结构转型一方面是要扶植战略性新兴产业的发展。战略性新兴产业主要包括新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业领域，以重大技术突破和重大发展需求为基础，对我国经济社会全局和长远发展具有重大引领和带动作用，具有知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好等特点。提高战略性新兴产业的生产能力，需要加大钴、锂、铍、锆、铪、铌、钽、铂族金属、氦气、铼等矿产的勘查[9]。另一方面，减少或代替能耗高的产业。从行业细分来看，电力、黑色金属矿产、非金属矿产、运输仓储、化工行业是我国碳排放排名前五位的行业。2020年，电力行业煤炭消费量占我国煤炭消费总量的50%以上[10]，在煤矿机械中，热电联产机组占50%，平均机龄只有13年，适合煤炭的集中使用，从而发挥规模经济的作用，并应用捕碳技术，减少CO2的排放量，但这也意味着，煤炭火力发电仍会占据较长时间的主导地位。钢铁行业(黑色金属矿产)作为CO2的高排放行业，碳排放量约占全国碳排放总量的15%，是我国碳排放量最高的制造业[11]，在焦化、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢和连铸、轧钢和自备发电厂等各个环节都会排放CO2，在现有的以煤热、煤电为主的能源结构下，降碳空间十分有限。非金属行业中水泥的生产过程碳的排放量也比较大，2020年我国水泥工业碳排放约13.2亿t(含电力消耗)，约占建材工业的80%，约占全国的13.5%。水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸盐分解。按照现行国家标准取值计算，每吨水泥的CO2排放量约为675 kg，其中，生产电耗间接排放约占11%，燃料燃烧直接排放约占31%，原材料碳酸盐分解直接排放约占58%[12]。由于现有的节能手段及替代石灰石原料技术耗量巨大且替代资源有限，因此减碳空间十分有限。此外，2020年全年，中国铝土矿-氧化铝-电解铝产业链的碳排放总量约5.6亿t，占国内碳排放总量的6%左右，远远高于铜、锌、铅等其他有色金属产业链[13]。

综上所述，产业结构转换、扶持新兴战略产业发展是大势所趋，这也对我国矿产资源的供需结构提出了新的要求。减少或代替能耗高的产业，主要是减少铁矿、铝土矿、水泥的产量，尽管水泥、电解铝的单位降碳空间有限，短期内钢铁行业的降碳也有限，但通过煤炭的集中使用和用电代替燃煤，可以发挥规模经济效应，并应用碳捕获技术，减少CO2的排放量。我国到2030年左右实现工业化、2035年左右实现社会化，完成工业化和社会化以后，大基建宣告终结，我国对钢铁、铝、水泥等的需求将达到顶峰，这些高耗能的产业也将达到峰值。产业结构转换通过投资和需求拉动来实现，一方面，在2030年前扶持战略新兴产业的发展，推动电力、钢铁、电解铝、水泥等行业减碳；另一方面，2030年后继续支持战略新兴产业的发展，实施高排放行业减碳。

3 矿产资源战略安全

根据世界银行的统计数据测算，我国单位GDP的能耗约99 J/美元，是世界平均水平的1.47倍，单位GDP碳排放量为0.69 kg，是世界平均水平的1.77倍，碳排放强度显著高于世界平均水平[3]。预计到2030年，我国新能源汽车对稀土的需求量将达到31.5万t，当前我国稀土年产量的2～3倍[14]。到2050年，我国风力发电的金属需求量将增长到2000年的230～312倍，光伏技术的金属需求量为2000年的20～137倍[15]。因此，我国的减碳仍有较大的提升空间。

“双碳”目标下的矿产资源战略安全是一个受多因素影响的复杂系统，需要从多个角度出发进行研究，本文主要从加大矿产资源勘查力度、开展多元化国际贸易、建立战略储备制度等三个方面对战略性矿产和关键金属矿产进行讨论。

3.1 加快矿产资源勘查力度

2021年，我国铜矿、锰矿、镍矿对外依存度均超过80%，铬矿接近100%，铝土矿超过50%，铁矿石超过80%[16]。随着我国战略性新兴产业的发展，钛的消费需求将不断增加；随着电动汽车产业逐渐发展，动力电池对镍的需求也逐渐得到重视，该领域被认为是最具发展潜力的镍消费领域。此外，因新能源需求增加还原加强不同矿产资源勘查力度。

1) 对外依存度高的矿产。铜、锰、镍、铬、铁矿石和铝土矿等矿种的对外依存度较高，为了不被“卡脖子”，不仅需要继续进口，还应加强国内勘查。

2) 技术条件制约型关键矿产。目前，我国矿产资源储量较大，但受技术条件或其他条件制约，回收利用率较低，导致产量较小，主要有锂、锡、铷、铍、铌。这类矿产，除了政府要支持集中攻关外，还要支持找矿，增加储量。

3) 市场制约型关键矿产。 由于开发成本较高、市场需求有限，造成难以开发利用的矿产，主要包括铼、镓、钪等稀散矿产。对于这类矿产，除了政府应在税收上给予优惠，在投资上给予补贴，使企业开发利用时有利可图外，还应支持其找矿，保证供需关系平衡。

4) 资源短缺型关键矿产。国内没有足够资源储量，需要从国外进口的矿产，主要包括镍、钴、铂族元素和铬等矿产。国内应大力支持找矿，同时支持矿业企业到境外找矿和投资。

5) 增加稀有金属矿的勘查。随着新能源使用的增加，需要增加稀有金属矿的勘查，包括铷、铯、铍、钽。

6) 放射性和稀贵金属矿产的勘查。随着核能的增加，对铀矿的需求也不断增长，随着新能源的使用增加，对铂的使用量也会增加，因此，要加强铀矿、铂矿的勘探。

3.2 发展多元化资源国际贸易

我国是光伏技术所需的镓、锗、钼、铟元素以及新能源汽车技术所需的稀土元素的主要供应国，供应量全球占比分别达到85%、56%、45%、57%与95%；刚果(金)是动力电池技术所需的钴元素的储量大国，供应量全球占比约为64%；南非是全球铬元素的生产大国，约占全球铬供应量的46%；铌元素主要由巴西供应，约占全球供应量的95%；锂元素主要来自澳大利亚和智利，分别占全球供应量的58%和21%[7]。实践证明，任何一个国家的矿产资源都不可能完全满足本国的需要，都需要通过国际贸易来互通有无，但矿产资源的分布与需求不一致，很容易受制于人。

预计到2030年，全球能源系统对镓、铟、钕的需求将分别达到2006年的6.1倍、3.3倍、3.8倍[17]；预计到2050年，银、铂、碲、钴、铟的需求量将分别达到其全球储量的4.4倍、2.9倍、2.7倍、1.9倍、1.7倍；美国能源信息署(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将以年均3%的速率增长，碲和锂的需求增速最高，分别为6.9%和6.2%。根据国际能源署(IEA)2021年的预测，电网的发展拉动对铜、铝的需求，对铜的年需求量从2020年的500万t增长到2040年近1 000万t，铝从900万t增长到1 600万t[19]。

我国部分关键金属仍然极度短缺，例如镍、钴、铂等资源的储量严重不足，高度依赖进口。部分关键金属如铂、碲、铟的储量有限，难以满足全球能源低碳转型的资源需求；钴、铬、铌等关键金属主要由某些政局动荡的国家生产，并且全球供应来源相对集中，加剧了关键金属的供应风险。因此，需要建立多元化的国际贸易通道，避免被“卡脖子”。

为使我国的国际贸易顺利进行，克服国内矿产资源不足的困难，我国应同主要供应国建立友好的关系。这些国家有澳大利亚(铁矿、镍矿)、智利(锂矿、铜矿)、巴西(铌矿、铁矿)、南非(铬矿、锰矿)、刚果(金)(钴矿)、印度尼西亚(镍矿)、俄罗斯、哈萨克斯坦、伊朗、科威特(天然气)等。

3.3 建立完善矿产资源战略储备制度

1) 优势矿种建立矿产地储备制度。优势矿种是指我国具有优势，能够满足国内需求并且可以在一定程度上影响和掌控国际市场的矿产，这类矿产应建立矿产地战略储备制度，如重稀土元素、轻稀土元素、镓、锗、铟、碲、钨、锑、镁、钒、铋、钪、钛、天然石墨等。

2) 把与“双碳”有关的小矿山列入战略性矿产资源。目前，与“双碳”有关的小矿山因储量利用率较低或者污染不能达标或者成本过高而被迫关停，但是，这些矿山前期已经有投入并找到矿，对降碳有利。应把与“双碳”有关的小矿山列入战略性矿产资源系列中，并在技术、政策上给予支持。

3) 允许“三条红线”和保护区内的矿产作为战略性资源。我国是矿产资源大国，但人均矿产资源量却很少，尤其是战略性资源，因此，应把“三条红线”和保护区内的矿产资源作为战略性矿产。我国各种保护区的设立大多是20世纪80年代左右划定的，当时矿产资源开发和保护的矛盾不那么突出，而且政府有补贴，所以，当地政府在划定保护区时缺乏考虑发展与保护的矛盾；在“三条红线”的设置上，未能给发展留下足够的空间，更多的是考虑保护，为此，应对保护区和“三条红线”内的矿产资源允许作为战略性资源来开发[20]。