銅、鋁需求“S”形規(guī)律的三個轉(zhuǎn)變點剖析

陳其慎, 王高尚, 王安建

1)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心, 北京 100037

銅、鋁需求“S”形規(guī)律的三個轉(zhuǎn)變點剖析

陳其慎1,2), 王高尚2), 王安建2)

1)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心, 北京 100037

本文分析了銅、鋁人均消費“S”形軌跡的三個重要轉(zhuǎn)變點; 找出了理論上鋁的三個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)時間, 指出銅和鋁人均消費的三個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間比較接近, 鋁略早于銅。以此為基礎(chǔ), 分析了我國未來銅、鋁需求趨勢, 發(fā)現(xiàn)，2020年前后,我國銅和鋁將達(dá)到需求峰值, 屆時需求量均將比目前水平增長1倍。

銅; 鋁; 需求頂點; 轉(zhuǎn)變點

銅、鋁均是最為重要的有色金屬之一, 其需求規(guī)律對于開展需求預(yù)測, 科學(xué)制訂行業(yè)規(guī)劃意義重大。在有關(guān)金屬需求預(yù)測的國內(nèi)外相關(guān)研究中, 對銅、鋁需求預(yù)測的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于對鋼的研究, 對中長期銅、鋁需求預(yù)測的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于對短期需求預(yù)測的研究, 而有關(guān)銅、鋁消費規(guī)律及驅(qū)動因素的研究則更少。由于缺乏規(guī)律的指導(dǎo), 需求預(yù)測多采用線性外推法(門翠雙, 2003)、回歸分析法(李玉萍, 1999)、模糊時間序列分析方法(鄭文瑞等, 1999)等方法, 結(jié)果往往與實際相差較大, 更甚者能差幾倍。陳平華通過回歸分析法將全球銅消費增長率、GDP增長率、銅產(chǎn)量增長率、銅價格增長率等進(jìn)行回歸分析, 得出結(jié)論認(rèn)為在影響全球銅的消費增長三大因素中經(jīng)濟(jì)增長對銅的消費增長關(guān)系最為密切, 而產(chǎn)量及價格因素反而對銅的消費增長影響不大(陳平華, 2004)。也有學(xué)者通過銅消費總量與GDP總量的相關(guān)性分析得出銅消費量與 GDP有著較強的關(guān)系(何金祥, 2006a, b)。姜昌武通過分析西方國家銅消費歷史, 提出2020年我國將基本實現(xiàn)工業(yè)化, 銅需求量將達(dá)到720萬噸的頂峰(姜昌武, 2005)。岳強, 陸鐘武等人通過對銅消費量與 GDP的年增長率和單位 GDP銅消費量的年下降率的相關(guān)性分析認(rèn)為這兩個指標(biāo)是影響銅消費量變化的兩個重要參數(shù)。以上研究從不同角度分析了銅、鋁需求的影響因素,得出了許多有意義的結(jié)論, 但由于研究樣本數(shù)偏少,缺乏長期系統(tǒng)的分析, 結(jié)論不免有一定的局限性。本文作者在《礦產(chǎn)資源與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展》、《能源與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展》(王安建等, 2002, 2008)等論著以及《未來20年世界銅鋁需求趨勢預(yù)測》(王高尚, 2003)等文章中通過對眾多發(fā)達(dá)國家 50多年的歷史的資源需求與經(jīng)濟(jì)社會的關(guān)系的系統(tǒng)分析, 提出了能源、鐵、銅、鋁需求的“S”形規(guī)律, 探討了不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和不同發(fā)展模式下銅、鋁需求的影響因素和內(nèi)在機(jī)制(王安建, 2010; 王高尚等, 2002; 高芯蕊等, 2010; 陳其慎等, 2010)。在近期發(fā)表的《礦產(chǎn)資源需求理論與模型預(yù)測》(王安建等, 2010)文章中,本文作者提出了礦產(chǎn)資源需求“S”形軌跡上的三個重要轉(zhuǎn)變點(起飛點、轉(zhuǎn)折點、零增長點)的理論, 由于篇幅所限, 沒有對銅、鋁展開論述, 本文將系統(tǒng)解剖銅、鋁的“S”形曲線上的三個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)時間及其內(nèi)涵。

1 “S”形規(guī)律和三個轉(zhuǎn)變點的簡單介紹

研究表明, 從農(nóng)業(yè)社會—工業(yè)社會—后工業(yè)化社會, 人均資源消費與人均GDP(1990年GK美元,以下同)呈現(xiàn)全周期“S”形變化關(guān)系, 即農(nóng)業(yè)社會人均資源消費呈低緩增長趨勢, 工業(yè)化發(fā)展階段呈快速增長趨勢, 之后隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、社會財富積累水平不斷提高和基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善, 各類資源的人均需求陸續(xù)達(dá)到頂點, 不再增長, 并趨于下降(圖 1)。資源消費的起飛點(礦產(chǎn)資源需求開始進(jìn)入高增長期)、轉(zhuǎn)折點(礦產(chǎn)資源需求增速減緩)和零增長點(礦產(chǎn)資源需求到達(dá)頂點)是“S”形軌跡的三個重要轉(zhuǎn)變點, 對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的重大轉(zhuǎn)型期的開始。由于不同資源的性質(zhì)和在國民經(jīng)濟(jì)中的用途不同, “S”形曲線的形態(tài)和三個轉(zhuǎn)變點的位置也不同。由于不同國家工業(yè)化時代、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式以及消費理念的差異, 造成了“S”形曲線頂點高低的差異(王安建等, 2010)。銅和鋁均遵循這種變化規(guī)律, 由于兩者的使用性質(zhì)和功能具有相似性, 因此其“S”形軌跡也比較相似, 而與鋼和水泥具有較大差異。即便如此, 由于兩者進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會的時間不同、具體功能、價值不同, 其“S”形軌跡也有不同之處。

圖1 人均資源消費與人均GDP“S”形規(guī)律模式圖Fig. 1 Per capita mineral resources consumption and per capita GDP S-shaped rules

2 人均銅消費軌跡的三個轉(zhuǎn)變點剖析

銅消費歷史久遠(yuǎn), 為了系統(tǒng)全面分析銅需求規(guī)律, 本文選取了英、美、法、德、日、韓等16個國家最長 150年尺度的銅及經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)樣本, 以期能夠全面展示不同類型國家不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的消費特點。

由于進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段的時間不同、發(fā)展模式不同、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同, 銅消費的趨勢也不同。英國、美國、澳大利亞、加拿大工業(yè)化起步早, 銅消費頂點到來時間較早, 均在人均 GDP10000美元左右(圖2)。歐洲大陸國家雖然工業(yè)化起步較早, 但受兩次世界大戰(zhàn)的影響, 頂點到來時間較晚, 日本、韓國、中國臺灣等國家和地區(qū)工業(yè)化起步晚, 頂點到來時間同樣較晚, 這些國家和地區(qū)頂點到來的時間均在人均GDP17000～20000美元之間(圖2)。對于中國等正處于工業(yè)化發(fā)展階段的國家來說, 英國、美國等緩慢工業(yè)化國家借鑒意義不大, 因此, 將重點分析法國、德國、意大利、西班牙、波蘭、日本、韓國、中國臺灣、中國、印度、巴西、埃及等國家和地區(qū)的銅消費規(guī)律。本文將這些國家的人均銅消費增幅和人均GDP進(jìn)行了相關(guān)性分析(圖3)。分析結(jié)果顯示, 人均銅消費量和能源、鋼鐵、水泥類似,也存在三個重要轉(zhuǎn)變點: 起飛點、轉(zhuǎn)折點、零增長點, 分別對應(yīng)于人均銅需求“S”形曲線的起飛點、轉(zhuǎn)折點和頂點。

2.1 起飛點

起飛點即人均銅消費的高速增長的開始點, 對應(yīng)于人均消費“S”形軌跡的起飛點。這一點位于人均GDP3000美元時, 與國家工業(yè)化起飛階段完全吻合, 它代表了一個國家從農(nóng)業(yè)社會向工業(yè)社會轉(zhuǎn)變,意味著工業(yè)化進(jìn)程、城市化進(jìn)程均進(jìn)入加速增長期。從起飛點開始, 加工制造業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)對銅的需求開始迅速增長, 尤其是電力設(shè)施建設(shè)對銅的需求呈井噴式增長, 因此銅需求進(jìn)入加速增長期(圖3, 圖4)。起飛點之前, 基本處于農(nóng)業(yè)社會, 生產(chǎn)力水平極低,主要生產(chǎn)部門以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為主, 這一時期,經(jīng)濟(jì)增長緩慢, 各經(jīng)濟(jì)部門均服務(wù)于第一產(chǎn)業(yè)第二產(chǎn)業(yè), 人均銅消費量長期處于較低水平。起飛點不僅是銅需求加速增長期的開始, 也是能源、鋼、水泥、鋁等礦產(chǎn)需求加速增長期的開始, 是判斷一個國家礦產(chǎn)資源需求進(jìn)入高速增長階段的重要指標(biāo)。

圖2 人均銅消費量與人均GDPFig. 2 Per capita copper consumption and per capita GDP

圖3 人均銅消費增幅Fig. 3 Per capita copper consumption amplitude with per capita GDP

2.2 轉(zhuǎn)折點

轉(zhuǎn)折點, 即人均銅消費增幅由大到小的轉(zhuǎn)變點或者說是人均消費開始減速增長的點, 對應(yīng)于“S”形軌跡的轉(zhuǎn)變點(圖 3, 圖 4)。這一點位于人均GDP10000～12000美元時, 此時, 第三產(chǎn)業(yè)開始占據(jù)主導(dǎo)地位, 第二產(chǎn)業(yè)增速減緩, 城市化和工業(yè)化速度減緩, 雖然電力設(shè)施建設(shè)對銅的需求趨于飽和,但建筑業(yè)以及交通運輸、高端機(jī)械、儀器制造業(yè)對銅的需求仍穩(wěn)定增長。轉(zhuǎn)折點的人均銅消費增長幅度達(dá)到最大值, 意味著即將進(jìn)入減速增長期。

圖4 人均銅消費的三個轉(zhuǎn)變點示意圖Fig. 4 Three turning points of per capita copper consumption

2.3 零增長點

零增長點, 即人均銅消費增幅降為零的點, 對應(yīng)于“S”形曲線上人均銅消費量的頂點(圖3, 圖4)。這一點位于人均GDP17000～20000美元時, 此時, 工業(yè)化和城市化基本完成, 建筑業(yè)及交通運輸、高端機(jī)械、儀器制造業(yè)對銅的需求達(dá)到最大值, 銅需求達(dá)到頂點。不同國家或地區(qū)頂點銅消費量大小不同, 由大到小依次為中國臺灣、韓國、日本、美國、英國, 這主要是因為中國臺灣、韓國、日本等國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展走的是壓縮式工業(yè)發(fā)展模式, 短期內(nèi)消費大量銅,而英、美等國走的是緩慢工業(yè)化發(fā)展模式, 銅消費歷史長, 短期消費量少。其中, 中國臺灣和韓國的人均消費峰值最高, 這一方面與壓縮式發(fā)展模式有關(guān), 另一方面與其外向型經(jīng)濟(jì)占主體的發(fā)展方式有關(guān)。

銅的轉(zhuǎn)折點、零增長點人均GDP水平均大于鋼,這主要是因為鋼主要用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和初級產(chǎn)品制造業(yè), 是結(jié)構(gòu)性材料, 因此, 在工業(yè)化中期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完成, 二產(chǎn)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下降后, 鋼需求就開始下降; 而銅主要用于交通、電力和建筑, 是功能性材料, 只有在工業(yè)化基本完成以后, 其需求才達(dá)到頂點, 因此銅的轉(zhuǎn)折點和零增長點均晚于鋼。

3 人均鋁消費軌跡的三個轉(zhuǎn)變點剖析

由于鋁生產(chǎn)技術(shù)突破較晚, 20世紀(jì)40年代才開始大規(guī)模使用。 因此, 鋁進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會的時間大大晚于銅和鐵, 這使得各國對鋁的消費基本處于同一時代。本文將英、法、美、日、韓等十幾個國家和地區(qū)的人均鋁消費增幅和人均 GDP同樣進(jìn)行了相關(guān)性分析(圖 6, 圖 7)。分析結(jié)果顯示, 人均鋁消費量也存在三個重要轉(zhuǎn)變點: 起飛點、轉(zhuǎn)折點、零增長點, 分別對應(yīng)于人均鋁需求“S”形曲線的起飛點、轉(zhuǎn)折點和頂點。

3.1 起飛點

圖5 人均鋁消費量及消費增幅Fig. 5 Relationship between per capita aluminum consumption and per capita consumption amplitude with per capita GDP

圖6 人均鋁消費的三個轉(zhuǎn)變點示意圖Fig. 6 Three turning points of per capita copper consumption

圖7 不同發(fā)展階段國家(地區(qū))銅、鋁需求頂點Fig. 7 Copper and aluminum demand peak of different countries

起飛點即人均鋁消費的高速增長的開始點, 對應(yīng)于人均消費“S”形軌跡的起飛點, 從實際分析結(jié)果看, 中國、印度起飛點位于人均GDP3000美元時,日本、韓國、中國臺灣位于人均GDP4000～5000美元時, 美國、英國位于人均GDP5000～6000時, 這主要與鋁開始大規(guī)模使用的時間較晚有關(guān)(圖 5, 圖6)。理論上, 鋁消費的起飛點應(yīng)該位于人均GDP3000美元處, 未來進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段的國家其鋁的起飛點均將位于這一點。由于鋁價格較低,不但是功能性材料, 還具備一些結(jié)構(gòu)性的功能, 不但在某些領(lǐng)域可以替代銅, 還可適當(dāng)替代鋼, 因此,從起飛點開始, 其消費量便出現(xiàn)快速增長趨勢。

3.2 轉(zhuǎn)折點

轉(zhuǎn)折點, 即人均鋁消費增幅由大到小的轉(zhuǎn)變點或者說是人均消費開始減速增長的點, 對應(yīng)于“S”形軌跡的轉(zhuǎn)變點(圖 5, 圖 6)。這一點位于人均GDP12000～14000美元, 該點出現(xiàn)的時間晚于銅(人均 GDP10000～12000美元), 顯然也主要是與鋁進(jìn)入社會的時間較短有關(guān)。我們認(rèn)為, 如果銅、鋁起飛點同時位于人均GDP3000美元, 理論上, 鋁的轉(zhuǎn)折點應(yīng)該接近于銅, 即在人均 GDP10000～12000美元時。鋁需求到達(dá)轉(zhuǎn)折點時, 電力設(shè)施建設(shè)趨于飽和, 交通運輸設(shè)備對鋁的需求仍在上升。

3.3 零增長點

零增長點, 即人均鋁消費增幅降為零的點, 對應(yīng)于“S”形曲線上人均鋁消費量的頂點(圖 5, 圖6)。這一點位于人均GDP18000～22000美元時, 此時, 發(fā)達(dá)國家工業(yè)化和城市化基本完成, 交通運輸、高端機(jī)械制造業(yè)對鋁的需求達(dá)到頂點。不同國家或地區(qū)鋁需求頂點高低不同, 由大到小依次為韓國、中國臺灣、美國、德國、日本、英國, 顯然美國、德國鋁消費頂點已經(jīng)明顯高于日本, 與鋼、水泥和銅消費頂點大小順序明顯不同, 顯然也主要是與鋁進(jìn)入社會的時間較晚有關(guān)。

鋁的起飛點與其它金屬相同, 而轉(zhuǎn)折點和零增長點的人均GDP水平均晚于鋼和銅。鋼是結(jié)構(gòu)性材料, 鋁一方面是功能性材料, 同時還具備一些結(jié)構(gòu)性材料的屬性, 因此后兩個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間晚于鋼。與銅相比, 鋁既是功能性材料又兼具部分結(jié)構(gòu)性材料的功能, 同時, 鋁的價格大大低于銅, 因此,鋁的后兩個轉(zhuǎn)變點到來的時間應(yīng)該早于銅, 結(jié)果卻恰恰相反, 我們認(rèn)為這主要是因為鋁大規(guī)模使用的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于銅。

4 理論上鋁的三個轉(zhuǎn)變點分析

上面已將銅和鋁的三個重要轉(zhuǎn)變點作了詳細(xì)討論, 但仍有一個問題沒有解決, 由于鋁進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會的時間較晚, 已經(jīng)完成工業(yè)化的國家鋁起飛點均高于人均GDP3000美元, 而發(fā)展中國家起飛點在人均GDP3000美元, 這就意味著發(fā)展中國家未來轉(zhuǎn)折點和零增長點到來的時間也早于已經(jīng)完成工業(yè)化的國家。

4.1 越晚進(jìn)入工業(yè)化進(jìn)程的國家和地區(qū), 其鋁消費頂點出現(xiàn)的時間越早

為了分析理論上鋁的三個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的位置,根據(jù)工業(yè)化所處時代不同, 我們選取了比較典型的美國、日本、中國臺灣、韓國進(jìn)行對比分析。美國最先進(jìn)入工業(yè)化進(jìn)程, 然后依次為日本、中國臺灣和韓國, 中國臺灣和韓國工業(yè)化所處時代基本一致。

研究結(jié)果顯示, 越晚進(jìn)入工業(yè)化進(jìn)程的國家,其鋁消費頂點出現(xiàn)的時間越早。這主要是由于在鋁大規(guī)模使用時, 美國、日本已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段(人均 GDP5000～6000美元), 因而鋁的消費峰值點滯后出現(xiàn), 在人均GDP18000～22000美元; 中國臺灣、韓國從工業(yè)化起步階段就開始大量使用鋁,這兩個國家銅的起飛點在人均 GDP3000～4000美元, 因此, 這鋁消費峰值出現(xiàn)的時間提前了, 在人均 GDP17000～20000美元(圖 7)。以此判斷, 后來進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段的國家, 其零增長點出現(xiàn)的時間應(yīng)該與韓國較為接近。結(jié)合以上分析, 我們認(rèn)為,理論上鋁消費的轉(zhuǎn)折點和零增長點將會提前到來,分別在人均 GDP10000～12000美元和 16000～20000美元(圖6)。

4.2 理論上, 鋁需求的三個重要轉(zhuǎn)變點略早于銅出現(xiàn)

上述內(nèi)容已經(jīng)說明, 理論上鋁的后兩個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間提前了, 我們認(rèn)為鋁的這兩個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間應(yīng)略早于銅。一方面, 銅和鋁的性質(zhì)和用途比較接近, 具有較強的相互替代性, 他們都主要用于建筑、交通、電力等行業(yè), 這些行業(yè)的興衰直接影響著這兩種金屬的需求, 由于鋁價格明顯低于銅, 因此, 鋁的后兩個轉(zhuǎn)變點應(yīng)該早于銅; 另一方面, 鋁既是功能性材料, 又是結(jié)構(gòu)性材料, 其后兩個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間應(yīng)介于鋼（結(jié)構(gòu)性材料）和銅（功能性材料）之間。因此, 鋁的后兩個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)時間理論上應(yīng)早于銅。

通過以上分析, 基本可以判斷, 理論上, 銅、鋁需求的三個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)時間較接近, 起飛點為人均 GDP3000美元, 轉(zhuǎn)折點為人均 GDP10000～ 12000美元, 零增長點為人均GDP16000～20000美元, 鋁的后兩個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間要略早于銅。

5 我國銅、鋁消費特點及趨勢

在《鋼鐵、水泥需求“S”形規(guī)律的三個轉(zhuǎn)變點剖析》一文中, 作者已經(jīng)分析了我國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢, 本文不再贅述。根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢, 目前,人均GDP不足7000美元, 尚沒有到達(dá)銅、鋁的轉(zhuǎn)折點; 到2015年, 我國人均GDP將突破11000美元,屆時銅、鋁需求轉(zhuǎn)折點將到來; 到2020年我國基本實現(xiàn)現(xiàn)代化時, 人均GDP將突破16000美元, 銅和鋁需求量均將達(dá)到頂點。屆時, 銅、鋁需求量均將比目前增長近1倍。

6 結(jié)語

本文通過對十幾個國家上百年的GDP和銅、鋁消費量的分析, 分別指出了這兩種金屬人均消費“S”形規(guī)律三個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間; 分析了理論上鋁的三個轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)時間與實際的差異及其影響因素, 指出銅和鋁人均消費的三個重要轉(zhuǎn)變點出現(xiàn)的時間接近, 鋁略早于銅; 分析了我國未來銅、鋁需求趨勢, 認(rèn)為2020年前后, 我國銅和鋁將達(dá)到需求峰值, 屆時需求量均將比目前水平增長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項目(編號: K1007)、地質(zhì)調(diào)查項目(編號: N0702)和國家開發(fā)銀行項目(編號: E0811)聯(lián)合資助。

2010-09-13; 改回日期: 2010-09-15。

陳其慎, 男, 1979年生。助理研究員, 博士研究生。長期從事資源經(jīng)濟(jì)學(xué)和礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心。電話: 010-68999655。E-mail: chenqishen@126.com。