歐盟關(guān)鍵原材料需求與供應(yīng)風(fēng)險分析

馮瑞華 萬勇

原材料是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，暢通無阻的原材料供應(yīng)渠道對社會經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要。歐盟定義的關(guān)鍵原材料是指對歐盟經(jīng)濟非常重要的原材料以及供應(yīng)高風(fēng)險的原材料。關(guān)鍵原材料不僅可作為供應(yīng)鏈各行業(yè)各環(huán)節(jié)的鏈接，還是現(xiàn)代技術(shù)和清潔技術(shù)的重要支撐。歐盟關(guān)鍵原材料評估時主要參考2類參數(shù)：一是材料的經(jīng)濟重要性；二是該種材料面臨的供應(yīng)風(fēng)險。2020年9月，歐盟委員會發(fā)布了關(guān)鍵原材料行動計劃《關(guān)鍵原材料彈性：繪制更高安全性和可持續(xù)性路線》（Critical Raw Materials Resilience：Charting a Path towards greater Security and Sustainability）和《歐盟戰(zhàn)略技術(shù)和行業(yè)關(guān)鍵原材料前瞻研究》（Critical Raw Materials for Strategic Technologies and Sectors in the EU-AForesight Study）報告，提出了2020年關(guān)鍵原材料清單和未來的行動計劃，并對各電池、風(fēng)能、無人機、3D打印等行業(yè)的關(guān)鍵原材料需求和風(fēng)險進行了分析。

1 2020歐盟關(guān)鍵原材料清單

歐盟針對66種候選材料，其中包括63種單獨材料，重稀土元素、輕稀土元素、鉑族金屬3種材料組，總計83種材料進行評估（2011年評估了41種材料，2014年評估了54種材料，2017年評估了78種材料）。2020年歐盟遴選出30種關(guān)鍵原材料（表1），而2011年遴選出的關(guān)鍵原材料為14種，2014年為20種，2017年為27種，說明歐盟不斷擴大關(guān)鍵原材料范圍。2020年歐盟關(guān)鍵原材料清單中，新增加了鋁土礦、鋰、鈦和鍶4種關(guān)鍵原材料，說明他們具有重要的經(jīng)濟價值，同時也隱藏著較高的供應(yīng)風(fēng)險。全球90%的鋁土礦被用來生產(chǎn)金屬鋁，但歐盟的鋁土礦產(chǎn)量非常有限，高度依賴從幾內(nèi)亞等國的進口。鈦面臨的問題與鋁土礦相似。鋰和鍶在鋰電池、原子能、特種合金等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，歐盟高度依賴從智利和澳大利亞的進口。由于氦氣的經(jīng)濟重要性下降，已從2020年關(guān)鍵材料清單中消失。

歐盟許多關(guān)鍵原材料的供應(yīng)高度集中（圖1），風(fēng)險依舊很高。歐盟有98%的稀土元素（REE）供應(yīng)量來自中國，98%的硼酸鹽供應(yīng)量來自土耳其，71%的鉑金需求來自南非，鉑族金屬銥、銠和釕的對外依賴的份額甚至更高，鉿和鍶的供應(yīng)甚至依賴單一的公司。

2 歐盟原材料供應(yīng)風(fēng)險分析

《歐盟戰(zhàn)略技術(shù)和行業(yè)關(guān)鍵原材料前瞻研究》報告基于歐盟2050年長期愿景“給所有人一個清潔星球”的模型和情景，估算了鋰離子電池、燃料電池、風(fēng)能、牽引電機、光伏技術(shù)、機器人技術(shù)、無人機、3D打印、數(shù)字技術(shù)等增長技術(shù)對材料的需求，提供了到2030年和2050年這些技術(shù)領(lǐng)域的材料需求前景，并確定了供應(yīng)鏈不同層次上的供應(yīng)風(fēng)險和瓶頸。

許多因素影響原材料的供應(yīng)，并且高增長率無法直接轉(zhuǎn)化為未來原材料供應(yīng)的瓶頸，這取決于總體供求平衡。高需求可能會提高價格，進而使勘探、采礦和精煉項目以及商業(yè)化的替代和回收更具吸引力和可行性。另一方面，考慮到這些投資需要長期的大量資本投資，目前某些材料的低價格可能會使對未來產(chǎn)能的投資吸引力降低。

歐盟都集中關(guān)鍵原材料的供應(yīng)風(fēng)險進行了分析。鎳：為了滿足對電池不斷增長的需求，所有的額外需求以及新投的產(chǎn)能必須轉(zhuǎn)向高純度鎳；鎳市場的這種結(jié)構(gòu)變化面臨嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)、地質(zhì)資源可利用性問題和貿(mào)易壁壘。稀土（REE）：由于中國在稀土市場上的主導(dǎo)地位使價值鏈極為脆弱，供應(yīng)風(fēng)險較高。鋰：盡管增長速度最快，但與鎳和稀土相比，短期前景不那么令人擔(dān)憂；但從中期來看，需要大量投資以避免2025年以后的巨大市場赤字。鈷：由于剛果在全球開采量中所占的份額很大，因此供應(yīng)集中將繼續(xù)成為關(guān)注的問題。天然石墨：中國在球形石墨生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，但是當(dāng)價格上漲時，合成石墨可以替代。

為評估未來需求和競爭，必須將原材料、技術(shù)和行業(yè)結(jié)合在一起考慮，因為有幾種技術(shù)和行業(yè)正在爭奪相同的原材料（圖2）。風(fēng)能和牽引電機同時競爭各種稀土元素和硼酸鹽，機器人技術(shù)和無人機又需要使用電動機；燃料電池和數(shù)字技術(shù)需要大量的鉑族金屬；電動汽車、光伏、風(fēng)力發(fā)電機、充電站等對電池原材料鈷、鋰、天然石墨和鎳形成需求競爭；數(shù)字技術(shù)和光伏在鍺、銦、鎵和結(jié)晶硅原材料形成競爭；多個行業(yè)競爭銅、鋁、鎂、鎳、鐵礦石及鎢、釩、錳和鉻等合金元素；各行業(yè)都越來越需要更加成熟和穩(wěn)定的高科技特定合金元素市場，如鈮、鈧、鉿和鋯等超級合金。

3 歐盟選定技術(shù)供應(yīng)鏈瓶頸問題

針對歐美選定的鋰離子電池、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電機、牽引電機、光伏、機器人、無人機、3D打印、數(shù)字技術(shù)等9類技術(shù)，對其進行供應(yīng)鏈瓶頸分析詳見圖3所示。

鋰離子電池：歐盟的瓶頸在于原材料階段和鋰離子電池生產(chǎn)，中國以及非洲和拉丁美洲提供了電池原材料的74%份額，中國供應(yīng)的鋰電池原材料占66%，而歐盟目前鋰電池的原材料供應(yīng)量不到1%。

燃料電池：燃料電池行業(yè)嚴(yán)重依賴鉑基催化劑，鉑金占燃料電池成本的一半左右。非洲是世界上最大的鉑金生產(chǎn)國，其次是俄羅斯和津巴布韋。盡管與燃料電池中所有原材料相關(guān)的供應(yīng)風(fēng)險很高，但最大的供應(yīng)瓶頸還是燃料電池組裝，其中美國與加拿大（占48%）和日本與韓國（占51%）占主導(dǎo)地位。目前歐盟燃料電池的原材料供應(yīng)量不到1%。

風(fēng)力發(fā)電機：風(fēng)力發(fā)電機供應(yīng)鏈中最高風(fēng)險在于原材料階段。歐盟僅能提供1%的風(fēng)能原材料。人們對生產(chǎn)永磁體（風(fēng)力渦輪發(fā)電機的關(guān)鍵組件）的稀土供應(yīng)感到擔(dān)憂，而中國在稀土供應(yīng)中處于準(zhǔn)壟斷地位。歐盟僅在組裝階段發(fā)揮主要作用，其份額超過50%。

牽引電機：永磁體中包含的稀土和硼酸鹽是至關(guān)重要的原材料。與稀土的提取和加工有關(guān)的供應(yīng)風(fēng)險是主要關(guān)注的問題：中國日益主導(dǎo)著這些原材料的供應(yīng)。日本是牽引電機制造的主要參與者，市場份額占60%，而歐盟僅8%。

光伏：在光伏供應(yīng)鏈的每個環(huán)節(jié)中，歐盟的貢獻都微不足道。但是，除了硅基面板之外，多樣化的技術(shù)集合導(dǎo)致大量的原材料供應(yīng)商，其中中國占據(jù)了一半的市場。在光伏組裝階段，中國也處于準(zhǔn)壟斷的地位，從而導(dǎo)致了高供應(yīng)風(fēng)險。歐盟僅供應(yīng)1%的硅基光伏組件。

機器人：44種與機器人相關(guān)的原材料，歐盟僅能供應(yīng)2%。中國是機器人技術(shù)的主要供應(yīng)國，占52%，其次是南非（15%）和俄羅斯（9%）。機器人組件的供應(yīng)中也可能出現(xiàn)類似的潛在瓶頸。歐盟是加工材料和機器人組裝的主要參與者，分別占全球供應(yīng)量的21%和41%。

無人機：歐盟在無人機領(lǐng)域高度依賴外部供應(yīng)商提供原材料和組件。中國提供了1/3以上的原材料，其次是南非（7%）和俄羅斯（6%）。超過50%的原材料來自眾多較小的供應(yīng)國，為供應(yīng)多樣化提供了良好的機會。中國在民用無人機生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，美國和以色列在軍用無人機生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。

3D打?。?D打印迅速破壞了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈和傳統(tǒng)制造技術(shù)。除了載體材料鋁、鎂、鎳、鈦外，金屬基3D打印最重要的關(guān)鍵原材料是鈷、鉿、鈮、鈧、金屬硅、鎢和釩。原材料階段是主要的瓶頸：中國提供35%的原材料，而歐盟僅提供9%。但是，在加工材料階段，歐盟占供應(yīng)的一半以上。對于金屬3D打印集成系統(tǒng)，歐盟提供了全球供應(yīng)的34%。

數(shù)字技術(shù)：數(shù)字技術(shù)涉及的關(guān)鍵原材料比較多，其中銅、鎵、鍺、金、銦、鉑族金屬、稀土和鉭等元素的消耗量特別高。中國（41%）和非洲國家（30%）是主要供應(yīng)商。歐盟在很大程度上依賴于其他國家（主要來自東南亞）的高科技零部件。

4 歐盟關(guān)鍵原材料行動計劃

關(guān)鍵原材料行動計劃著眼于當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)，建立歐盟工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的彈性價值鏈；通過循環(huán)使用資源、可持續(xù)產(chǎn)品和創(chuàng)新減少對主要關(guān)鍵原材料的依賴；加強歐盟內(nèi)部原材料的采購；從第三國采購多樣化，消除對國際貿(mào)易的扭曲，充分遵守歐盟的國際義務(wù)。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，歐盟提出了10項具體行動計劃：

行動1：2020年第3季度啟動由行業(yè)驅(qū)動的“歐洲原材料聯(lián)盟”，保障稀土和永磁體供應(yīng)鏈的彈性，以支撐歐盟的汽車、航空和能源領(lǐng)域。未來該聯(lián)盟的職能范圍逐步擴展到其他關(guān)鍵原材料領(lǐng)域。（參與者包括工業(yè)界、歐盟委員會、投資者、歐洲投資銀行、利益相關(guān)者、成員國、地區(qū)）；

行動2：2021年底在“分類法授權(quán)法案”（Delegated Acts on Taxonomy）中為采礦和采礦業(yè)制定可持續(xù)的融資標(biāo)準(zhǔn)。（參與者包括可持續(xù)金融平臺、歐盟委員會）；

行動3：利用地平線歐洲（Horizon Europe）、歐洲區(qū)域發(fā)展基金和國家研究創(chuàng)新（R&I）計劃，在2021年啟動廢物處理、先進材料和替代品關(guān)鍵原材料的研究和創(chuàng)新。（參與者包括歐盟委員會、成員國、地區(qū)、R&I委員會）；

行動4：繪制來自歐盟庫存和廢物的次要關(guān)鍵原材料的潛在供應(yīng)鏈，并確定到2022年可行的回收項目。（參與者包括歐盟委員會、歐洲創(chuàng)新技術(shù)研究所原材料）；

行動5：確定可在2025年之前投入運營的歐盟關(guān)鍵原材料采礦與加工項目、投資需求和相關(guān)融資機會，并優(yōu)先考慮煤礦地區(qū)。（參與者包括歐盟委員會、成員國、地區(qū)、利益相關(guān)者）；

行動6：在采礦、提取和加工技術(shù)方面發(fā)展專業(yè)知識和技能，作為2022年以后轉(zhuǎn)型地區(qū)平衡轉(zhuǎn)型策略的一部分。（參與者包括歐盟委員會、工業(yè)、工會、成員國和地區(qū)）；

行動7：部署地球觀測計劃和遙感，進行資源勘探、運營和封閉后環(huán)境管理。（參與者包括歐盟委員會、工業(yè)界）；

行動8：2021年開發(fā)地平線歐洲R&I項目，該項目涉及關(guān)鍵原材料的開發(fā)和加工以減少對環(huán)境的影響。（參與者包括歐盟委員會、R&I社區(qū)）；

行動9：2021年開始與加拿大、非洲感興趣的國家和歐盟鄰國建立試點伙伴關(guān)系，建立戰(zhàn)略性國際伙伴關(guān)系和相關(guān)資金以確保關(guān)鍵原材料的多樣化和可持續(xù)供應(yīng)。（參與者包括成員國、工業(yè)界和第三國的同行）；

行動10：通過歐盟監(jiān)管框架（2020-2021年提案）和相關(guān)國際合作促進關(guān)鍵原材料的負(fù)責(zé)任采礦實踐。（參與者包括歐盟委員會、成員國、工業(yè)界、民間社會組織）。

5 建議

歐盟成功實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化的關(guān)鍵在于可持續(xù)獲得歐盟清潔能源和數(shù)字技術(shù)所需的主要和次要原材料。COVID-19危機的教訓(xùn)之一是需要減少依賴并加強供應(yīng)的多樣性和安全性。歐盟機構(gòu)、國家和地方政府機關(guān)以及工業(yè)界在確保關(guān)鍵原材料的可持續(xù)供應(yīng)方面應(yīng)該變得更加敏捷和有效。為此，歐盟委員會將與其他歐盟機構(gòu)，如歐洲投資銀行、成員國、地區(qū)、工業(yè)界等主要利益相關(guān)者緊密合作，監(jiān)督實施上述戰(zhàn)略優(yōu)先事項和行動進展，探索所需的任何其他支持措施，并提出相關(guān)建議。

歐盟需增加電池原材料的生產(chǎn)，加工和組裝能力將需要投資，以減少對亞洲市場的依賴。太陽能電池制造能力不足是歐盟太陽能光伏價值鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)，因此歐盟生產(chǎn)能力有待提高。無人機領(lǐng)域歐盟面臨著錯過在關(guān)鍵技術(shù)上趕上全球領(lǐng)導(dǎo)者機會的嚴(yán)重風(fēng)險。數(shù)字技術(shù)主權(quán)要求歐盟確保對關(guān)鍵原材料和加工材料的獲取，并為歐盟重新開發(fā)關(guān)鍵數(shù)字組件和組件的制造機會。

歐盟要想在強大的價值鏈中保持領(lǐng)先地位，就需要在研發(fā)方面進行大量投資，以適應(yīng)其他國家和地區(qū)的發(fā)展步伐。燃料電池方面主要行動是通過研發(fā)提高可靠性并降低成本，目的是減少燃料電池催化劑中鉑的使用。風(fēng)能方面更安全的稀土供應(yīng)（可能通過回收利用）可能有助于保持歐盟在磁體制造能力。機器人技術(shù)方面要確保原材料的獲取和提高組件的能力，提供熟練的勞動力，使歐盟在全球市場上保持競爭地位。掌握特定3D打印技術(shù)和3D打印材料質(zhì)量是維持歐盟競爭力的關(guān)鍵。因此，多樣化的材料供應(yīng)以及研發(fā)投資對于保持當(dāng)前的強勢地位至關(guān)重要。

10.19599/j.issn.1008-892x.2021.01.006