基于中国新能源汽车发展规划的资源环境效应分析

文博杰

(1.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037;2.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;3.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心,北京 100037)

基于中国新能源汽车发展规划的资源环境效应分析

文博杰1,2,3

(1.中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037;2.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京100037;3.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心,北京100037)

为了明确未来中国新能源汽车产业发展的资源环境效应，本文对中国汽车总产销保有量、新能源汽车产销保有量的历史数据进行统计分析，通过趋势分析法预测未来变化趋势，并对新能源汽车减少油料消耗、降低大气污染物排放的效果进行分析评价，还重点探讨了新能源汽车产业发展对未来我国锂、钴、镍、石墨、稀土资源供需形势的影响。结果显示，2020年和2025年，中国新能源汽车产销量分别为200万辆和820万辆；2020年和2025年，中国新能源汽车保有量分别为632万辆和3262万辆。短期内(2025年之前)，新能源汽车保有量的增长对节约油料消耗、降低大气污染物排放的作用不大。新能源汽车产量爆发式增长，将对未来我国锂、钴资源的供需形势产生重要影响。我国有必要加强锂、钴资源的勘查与开发，并在全球对锂、钴资源全产业链进行提前布局，以支撑新能源汽车产业的稳健发展，保障中国锂、钴资源的供应安全。

新能源汽车；保有量预测；环境效应；锂；钴

0 引 言

近年来，伴随全球经济的发展，全球能源消费不断加强。中国作为全球最为重要的新兴经济体，经济发展取得了举世瞩目的成就，但是中国也面临着巨大的能源安全问题以及环境压力。2016年，中国原油对外依存度上升至65.5%，“雾霾”问题已经成为困扰中国的一大难题。燃油车辆油耗在我国油料消费结构中占有较大比重[1]。新能源汽车是国家实施能源战略调整和汽车产业转型升级的重要抓手。大力发展新能源汽车，特别是电动汽车，以电代油，是保证中国能源安全、缓解资源环境压力的战略措施。

2017年4月25日，工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发了《汽车产业中长期发展规划》，规划明确提出到2020年，新能源汽车年产销达到200万辆；到2025年，新能源汽车占汽车产销20%以上。

新能源汽车主要分为三类：纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车是国家重点发展方向，也是我国新能源汽车一直以来的产销主体。目前，新能源汽车产业的发展已作为国家战略强力推动，未来新能源汽车产量的增长必定带来锂、钴、镍等矿产资源消费的快速增长，将对相关矿产资源供需形势产生影响，因此值得密切关注，并及时采取必要的应对措施。

目前，围绕新能源汽车开展的研究主要包括以下几方面：①新能源汽车产业政策[2-4]；②新能源汽车产业链架构[5]；③中外新能源汽车产业发展对比[6]；④新能源汽车产业财税激励机制[7-11]；⑤电动汽车与锂离子电池[12-15]；⑥新能源汽车发展历程、未来趋势及建议[16-18]。仅有少量研究围绕新能源汽车所需关键金属原材料的资源现状及需求预测开展[19-24]。中国新能源汽车产业的迅猛发展必然对环境和相关资源的供需产生重要影响，定量评价中国新能源汽车产业发展的资源环境效应具有重要的现实意义。本文将定量化预测未来中国新能源汽车的保有量，核算其减排效果与对关键资源的需求趋势，评价中国新能源汽车产业发展的资源环境效应。

1 中国汽车总产销保有量、新能源汽车产销保有量

1.1 历史及现状

近年来，中国汽车工业发展迅速，汽车产销量以及保有量持续增长。同时，随着技术的不断进步以及中国政府一系列补贴措施的实施，中国新能源汽车的产销量、保有量出现了爆发式增长。中国历年汽车总产销保有量、新能源汽车产销保有量数据见表1。

1.2 变化趋势

通过对中国汽车总产销保有量、新能源汽车产销保有量历史数据的分析发现，各类数据都具有较好的变化规律，通过趋势拟合分析可以对未来几年中国汽车销量保有量和新能源汽车销量保有量关键数据进行预测(图1～4，表2～3)。

表1 中国历年汽车总产销保有量、新能源汽车产销保有量统计表

数据来源：汽车产销量数据来自中国汽车工业协会；中国汽车保有量数据来自公安部；新能源汽车保有量数据通过计算获得。

图1 中国汽车总销量

图2 中国汽车总保有量

趋势拟合得到相应的曲线、方程及趋势拟合程度指标R2值。R2值的大小可以反映趋势线的估计值与对应的实际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，趋势线的可靠性就越高。R2值是取值范围在0～1之间的数值，当趋势线的 R2值等于1或接近1时，其可靠性最高，反之则可靠性较低。本文所得四条拟合曲线R2值范围为0.9955～0.9989，极为接近1，表明拟合度较好。因此，本文预测结果具有很高的可靠性。

预测结果显示：2020年中国汽车的销量为约3 400万辆，全国汽车保有量为2.55亿辆；2025年中国汽车的销量为约4 100万辆，全国汽车保有量为3.3亿辆。

图3 中国新能源汽车总销量

图4 中国新能源汽车总保有量

表2 不同机构对2020年和2025年中国汽车销量的预测/万辆

年份本研究FOURIN公司高盛中国汽车技术研究中心国家信息中心汽车产业处中国汽车工业协会工信部202034003320-3300--300020254100387035003700400030003500

表3 不同机构对2020年和2025年中国汽车保有量的预测/亿辆

由于新能源汽车的消费主要开始于近十年，并且最初几年此类车的产销量较少，近3～4年产销量才有了较快增长，因此，2025年之前新能源汽车的报废量将极少。对中国新能源汽车保有量的估算，将采用历年数据的加和。根据汽车产业中长期发展规划，2020年中国新能源汽车的销量为200万辆，预测全国新能源汽车保有量为632万辆；2025年，新能源汽车销量占总销量比例达到20%，大约为820万辆，预测全国新能源汽车保有量为3 262万辆。

2 资源环境效应分析

2.1 新能源汽车节约油量估算

林秀丽等[25]对中国机动车的年均行驶里程进行了分析，结果显示年均行驶里程约为26 910 km。2016年7月13日，工业和信息化部公布了2015年度中国乘用车企业平均燃料消耗量情况，乘用车平均油耗7.97 L/百km。根据上文的预测，2020年中国新能源汽车保有量为632万辆，2025年为3 262万辆。据此，可估算出对应年份新能源汽车所节约的油量。2020年新能源汽车节约油量约1 043万t，2025年新能源汽车节约油量约5 382万t(1 t油料按1 300 L换算)。

2.2 新能源汽车污染物减排效果

锂电汽车本身是零排放的，发展电动汽车可以大大减少有害气体排放[13]。环保部公布数据显示，2014年，全国机动车排放污染物4 547.3万t，其中氮氧化物627.8万t，颗粒物57.4万t，碳氢化合物428.4万t，一氧化碳3 433.7万t。根据公安部发布的数据，2014年中国汽车总保有量15 400万辆。

2020年，全国汽车保有量为2.55亿辆；2025年，全国汽车保有量为3.3亿辆。2020年，全国新能源汽车保有量为632万辆；2025年，全国新能源汽车保有量为3 262万辆。据此，可推断出2020年，全国汽车的污染物排放总量约7 529.6万t，其中氮氧化物1 040万t，颗粒物95万t，碳氢化合物709.4万t，一氧化碳5 685.7万t；新能源汽车可减少的污染物排放总量约186.5万t，占全国汽车污染物排放总量的2.5%，其中氮氧化物25.7万t，颗粒物2.4万t，碳氢化合物17.6万t，一氧化碳140.8万t。2025年，全国汽车污染物排放总量约9 744.2万t，其中氮氧化物1 345.3万t，颗粒物123万t，碳氢化合物918万t，一氧化碳7 357.9万t；新能源汽车可减少污染物排放总量约963.1万t，占全国汽车污染物排放总量的9.9%，其中氮氧化物133万t，颗粒物12.2万t，碳氢化合物90.7万t，一氧化碳727.2万t。

2.3 新能源汽车产能及关键原材料需求趋势

2020年和2025年，中国新能源汽车的销量将分别达到200万辆和820万辆，是2016年销量50.7万辆的约4倍和16倍。由于历年来新能源汽车的产量与销量基本相等，所以2020年和2025年中国新能源汽车的产量也将是2016年产量的4倍和16倍。这意味着未来7～8 a，中国新能源汽车的产能要急剧扩张到目前产能的约16倍。

新能源汽车最关键的三个部件为动力电源、电机和动力转化装置，而动力电源又被称为新能源汽车的“心脏”，这也是其与普通燃油汽车最大的区别。虽然现在市场上动力电源种类繁多，但是锂电池由于体积小、质量轻、循环寿命长、无污染等优点逐渐在新能源汽车动力电源领域胜出。在新能源汽车发展的早期，电动汽车处于示范阶段，安全性极为重要，主流产品通常采用LiFePO4作为正极材料。随着对电动汽车续航里程要求的不断提高，Li(NiCoMn)O2三元正极材料将会越来越多的被采用。

未来新能源汽车产量的急剧扩张必然导致制造锂电池所用原材料需求的迅猛增长，如锂、钴、镍、石墨、稀土等。由于我国稀土储量巨大，产能充足，可以有效应对未来稀土需求的增长。因此，下面将重点分析新能源汽车对锂、钴、镍、石墨的需求趋势。假定新能源汽车全部采用锂电池。

2.3.1 碳酸锂

2015年，中国锂资源储量383万t，消费量为7.4万t(表4)。以特斯拉为例，一辆新能源汽车用动力锂电池的碳酸锂用量大约在50～70 kg，据此计算，对应2020年和2025年新能源汽车动力电源用碳酸锂的需求量将分别达到10万～14万t和41万～57万t。

2.3.2 钴

2015年，中国钴资源储量68万t，消费量为4.45万t(表5)。三元正极材料中的三元指“钴”、“镍”和“锰”元素，钴酸锂电池的正极材料是钴酸锂LiCoO2，三元材料则是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2。单车钴消耗量在5～12 kg水平。据此计算，对应2020年和2025年新能源汽车动力电源用钴的需求量将分别达到1万～2.4万t和4.1万～9.84万t。

表4 2015年锂资源储量、产量、消费量关键数据

数据来源：全球及中国产量、消费量数据来自2016～2020年全球及中国碳酸锂行业研究报告；中国储量数据来自2015～2020年中国锂矿市场运行态势与投资前景评估报告。

表5 2015年钴资源储量、产量、消费量关键数据

数据来源：全球、中国产量数据来自世界金属统计；中国消费量数据来自中国有色金属工业协会；中国储量数据来自中国矿产资源报告2016。

2.3.3 镍

2015年，中国镍资源储量1 116.6万t，消费量为96.45万t(表6)。三元锂电池的正极材料钴镍锰酸锂同样少不了镍元素，由于镍元素与钴元素原子量相当(镍元素为58.69，钴元素为58.93)，因此，根据钴镍在不同电池型号分子式中的占比，可以估算出一辆三元汽车所需要的镍约为12～14 kg。我国当前三元电池产品以333型为主。2015年上半年，我国主流电动车型中，约50%采用了三元锂电池。

镍在新能源汽车中的另一大应用领域是镍氢电池，镍氢电池主要应用在混合动力汽车(HEV)和消费类电器产品两大领域，在HEV领域占据90%以上的应用份额。电动车时代网数据显示，镍氢电池中，镍含量占55%，以丰田普锐斯为例，一辆混合动力汽车的镍用量大约为8.5 kg。目前，我国混合动力汽车占新能源汽车的比例约为20%。

据此计算，对应2020年和2025年新能源汽车动力电源用镍的需求量将分别达到1.5万～1.7万t和6.3万～7.1万t。

2.3.4 石墨

2015年，中国石墨资源储量2.6亿t，消费量为61.4万t(表7)。自动力电池市场爆发以来，相比于其他关键材料而言，负极材料价格相对稳定，技术路线以石墨类为主，不存在很大的争议。目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主，两者性能有着各自的优缺点，应用领域也有所不同。中国电池网数据显示，以动力锂电池为例，一辆新能源汽车大约需要40 kg负极材料。据此计算，对应2020年和2025年新能源汽车动力电源用石墨的需求量将分别达到8万t和32.8万t。

表6 2015年镍资源储量、产量、消费量关键数据

数据来源：全球产量、中国产量及消费量数据来自世界金属统计；中国储量数据来自中国矿产资源报告2016。

表7 2015年石墨资源储量、产量、消费量关键数据

数据来源：全球产量、中国产量及消费量数据来自2016年中国石墨资源调查报告；中国储量数据来自中国矿产资源报告2016。

3 综合分析

我国能源资源的基本国情是“富煤、缺油、少气”，我国是世界上第二大原油消费国，并且最近已经取代美国成为世界上最大的原油进口国。目前国内石油消费市场对进口石油的依存度已经超过了60%。同时，我国煤炭资源丰富，储量位列全球前茅，全国发电量又以“煤电”占主导地位，煤炭发电占总发电量的75%左右。发展新能源汽车(尤其是纯电动汽车)可以解决“缺油、少气”带来的问题，加之电力来源立足煤炭，因此是国家“扬长避短”考虑的结果，是应对我国能源安全问题的明智之举。因此，虽然新能源汽车目前面临一些问题，但是国家推动新能源汽车产业发展的大方向不会改变。

新能源汽车保有量的不断增长，虽然可以一定程度减少我国油料的消耗，降低大气污染物的排放，但是短期内(2025年之前)其节约油料消耗、降低大气污染物排放的作用不大。但从长远看，随着太阳能、风能、水电、核能、生物质能等能源利用比重的逐步提升，新能源汽车的整体节能减排效果将逐步彰显。

值得注意的是，新能源汽车产量爆发式增长，对未来我国稀土、镍、石墨资源的供需形势影响不大，但会对锂、钴资源的供需形势产生重要影响。在国内，有必要加强锂、钴资源的勘查与开发，加大科技研发投入，延长锂、钴深加工产业链，加大对锂、钴二次资源的回收利用；在国外，应对锂、钴资源全产业链进行提前布局，推动企业“走出去”拓展境外锂、钴资源基地，重视未来海洋钴矿产开发，强化全球资源配置。

4 结 论

2020年和2025年，中国新能源汽车产销量分别为200万辆和820万辆，保有量分别为632万辆和3 262万辆。虽然近年来中国新能源汽车产业发展迅速，但是短期内(2025年之前)，新能源汽车保有量的增长对节约油料消耗、降低大气污染物排放的作用不大。新能源汽车产业的发展将对未来我国锂、钴资源的供需形势产生重要影响。我国有必要加强锂、钴资源的勘查与开发，并在全球对锂、钴资源全产业链进行提前布局，有效支撑新能源汽车产业的稳健发展，保障中国锂、钴资源的供应安全。

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AnalysisoftheresourceandenvironmenteffectbasedonChina’snewenergyvehicledevelopmentplan

WEN Bojie1,2,3

(1.Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Beijing 100037,China;3.Research Centerfor Strategy of Global Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China)

In order to clarify resources and environmental effects of the future development of China’s new energy vehicle industry,this paper carries on the statistical analysis about the historical data of China’s automobile production and sales volume,the new energy vehicle production and sales volume.Then we predicts the future trend through trend analysis method,analyses the effect of reducing oil consumption and air pollutant emissions,and discusses the impact of the development of new energy vehicle industry on the supply and demand of Lithium,Cobalt,Nickel,Graphite and Rare Earth resources in China.The results show sales will be 2 million and 8.2 million in 2020 and 2025,respectively.In 2020 and 2025,the holdings will be 6.32 million and 32.62 million,respectively.The development of China’s new energy vehicle industry has little effect on saving oil consumption and reducing air pollutant emissions in the short term (before 2025).The explosive growth of new energy vehicles will have an important impact on the future supply and demand for lithium and cobalt resources in China.It is crucial to strengthen the lithium and cobalt resources exploration and development,and carry out advanced layout around the all industry chain of the global lithium and cobalt resources to support the steady development of new energy automotive industry and protect supply security of China’s lithium and cobalt resources.

new energy vehicle；car ownership prediction；environmental effects；lithium；cobalt

X820.6；F407.1

A

1004-4051(2017)10-0076-05

2017-06-10责任编辑宋菲

中国地质调查局地质调查项目资助(编号：121201103000150014；121201103000150015)

文博杰(1986-)，男，河北石家庄人，助理研究员，主要从事资源经济与资源战略研究，E-mail：wenbj@cags.ac.cn。