京津冀地區鐵礦石需求預測

賈逸卿, 張艷飛, 陳小榮, 陳其慎, 龍 濤, 齊 剛, 陳升立

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 北京 100037； 2)浙江省第七地質大隊, 浙江麗水 323000

京津冀地區作為世界級城市群, 是我國鋼鐵生產最集中的地區, 在支撐我國鋼鐵工業快速發展的同時, 也為當地經濟發展做出了突出貢獻。然而,京津冀鋼鐵產業的過快發展也給該區域帶來了產能過剩、污染加劇等問題(陳其慎等, 2016)。因此, 作為生產鋼鐵原材料的鐵礦石, 如何合理科學測算其需求, 更好地服務于京津冀地區發展, 就成了當下熱點問題之一。

前人對鋼鐵需求的研究主要集中在分國別研究, 而對單一區域內的研究較少。如柳曉藝(2020)用ARIMA模型以及灰色預測模型對中國未來3年粗鋼產量進行了預測； 梁姍姍和楊丹輝(2018)從產業結構、工業化及研究方法對礦產資源的消費與結構演化進行了總結； 顧琳和黎敬濤(2016)利用SARIMA模型(即增加了季節序列后改進的ARIMA模型)對粗鋼表觀消費量進入峰值區后進行了短期預測； 高芯蕊和王安建(2010)基于“S”規律預測中國粗鋼需求等。

由于鐵礦石品位不同、鋼鐵生產長短流程差異和重復材等因素, 本文利用“S”形預測法, 根據粗鋼—生鐵—鐵精礦的折算, 重點測算了河北省生鐵的產量和鐵礦石需求量, 進而預測未來京津冀地區的鐵礦石需求量, 為京津冀地區的協同發展提供參考。在無特殊說明下, 本文的鐵礦石均指鐵精礦(品位 62%的粉礦), 原礦與精礦參考鐵元素的量進行換算。

1 京津冀地區鐵礦資源現狀

1.1 京津冀鐵礦需求現狀

京津冀是我國乃至世界鋼材生產和鐵礦石消費的重要區域。2011—2019年, 京津冀地區粗鋼產量由1.9億t增加至2.6億t, 占比為25%～30%(國家統計局, 2020)。2018年京津冀地區的鋼鐵產能約2.7億t, 其中唐山、邯鄲和天津分別占比48%、17%和8%(中國鋼鐵工業協會, 2020)。京津冀大規模的粗鋼生產, 極大地帶動了該地區鐵礦石的消費,2011—2019年, 京津冀地區鐵礦石表觀消費量由2.8億 t增加至3.8億 t, 增幅為35%(表1)。

表1 2011—2019年京津冀地區鐵精礦的表觀消費量Table 1 The apparent consumption of iron ore concentrates in the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2011 to 2019

1.2 京津冀鐵礦生產現狀

2017年, 京津冀地區的鐵礦查明資源儲量104.36億t, 占比為12.29%(中華人民共和國自然資源部, 2018), 集中分布在唐山、邯鄲、張家口等地；富礦少, 礦石的平均品位約 30%, 低于全國 34%左右的水平(許海濤和馬海全, 2013； 秦振宇等, 2015；陰江寧等, 2018)。2011—2017年, 京津冀地區鐵礦石(原礦)的產量在6億t左右, 2018年后受政策影響,產量迅速下降至 2.6億 t, 為近十年來最低(表 2)。因此, 京津冀地區的鐵礦石產量與資源并不匹配,京津冀地區長期用不到15%的儲量生產著全國34%以上的礦石。

表2 2011—2019年京津冀地區鐵礦石(原礦)產量Table 2 Iron ore (raw ore) production in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2010 to 2019

1.3 京津冀鐵礦供需情況

雖然京津冀地區鐵礦石產量常年全國第一, 但仍無法滿足需求。2010—2017年, 鐵礦石自給率可以維持在 60%左右的水平(此處鐵礦石產量為鐵礦石原礦經轉化后的 62%鐵精礦產量), 但 2018年后受政策規劃、環保壓力和國際形勢等影響, 其自給率大幅下滑至 20%～30%, 需大量進口鐵礦石來滿足需求(中華人民共和國海關總署, 2020)(圖1)。

圖1 2010—2019年京津冀地區鐵精礦的供需形勢Fig.1 The supply and demand situation of iron ore in the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2010 to 2019

2 鋼鐵消費規律與預測模型

2.1 鋼鐵消費規律

鋼鐵作為重要的資源之一, 它的消費呈現一定規律, 典型的規律有：(1)鋼鐵消費強度的“倒U”形規律, 即鋼鐵消費強度在時間尺度和發展程度(人均GDP)序列上均呈“倒U”形變化規律； (2)人均粗鋼消費 S形規律, 即從農業社會—工業社會—后工業化社會, 人均礦產資源消費與人均 GDP呈現全周期S形變化關系等(王安建等, 2010)。

根據鋼鐵的消費規律, 影響粗鋼生產與消費的因素主要包括：(1)經濟發展； (2)人口數量和結構； (3)產業結構； (4)基礎建設與社會財富的積累； (5)經濟結構調整的影響； (6)各國家/地區的地理、氣候條件；(7)人民的生活方式； (8)資源稟賦； (9)宏觀調控政策等(陳其慎等, 2015a, b)。

2.2 需求預測方法與模型

國內外資源需求預測的方法主要有數學模型法、類比預測法、部門需求預測法、S形預測法、時間序列等, 各個預測方法的簡單評述見表 3。本文主要采用S形預測法進行鐵礦石需求預測。

表3 常見礦產資源需求預測方法對比Table 3 Comparison of common mineral resource demand forecasting methods

3 京津冀地區需求預測

京津冀地區鐵礦石的生產與需求, 與國家宏觀政策息息相關。根據《京津冀協同發展規劃綱要》(冀豐淵, 2016), 北京市未來的定位為“全國政治中心、文化中心、國際交往中心、科技創新中心”, 天津市未來的定位為“全國先進制造研發基地、北方國際航運核心區、金融創新運營示范區、改革開放先行區”, 河北省未來的定位為“全國現代商貿物流重要基地、產業轉型升級試驗區、新型城鎮化與城鄉統籌示范區、京津冀生態環境支撐區”(杜朋奇,2018)。鑒于各地區的城市發展定位不同, 鐵礦石需求及產能亦不同。

(1)北京市已淘汰粗鋼產能, 未來不會新增產能,預計未來北京市不會有鐵礦石需求； (2)根據天津市定位及《京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則》等相關要求, 天津市行政轄區內鋼鐵產能控制在2000萬t以內, 測算其鐵精礦的未來需求約2500萬t左右； (3)河北省仍處于工業化中期向工業化后期發展階段, 對鐵礦石仍有較大需求,因此重點對河北地區鐵礦石需求進行預測。

3.1 背景分析

根據河北省的發展與定位, 對影響該地區的鐵礦石需求因素進行重要程度排序分析, 得出主要影響因素包括：宏觀政策、經濟發展、產業結構、鋼鐵產業的結構等。

(1)宏觀政策。河北省各市重點企業積極兼并、聯合、重組, 整合鋼鐵產業、提高集中度, 預計未來河北省粗鋼的產能將在2億t左右。

(2)經濟發展。從人均GDP來看, 目前河北省人均GDP低于全國平均水平, 僅為全國74%左右。從城市化率來說, 河北省城市化率從1996年的18%增長到目前的 56%左右, 但與其他國家相比, 城市化率仍然處于較低水平。從其他國家城市化率與人均粗鋼消費的關系來看(Conference Board, 2020；UN-HABITAT, 2020), 河北省的鋼鐵需求仍有增長空間(圖 2)。

圖2 部分國家城市化率與人均粗鋼消費的關系Fig.2 The relationship between urbanization rate and per capita crude steel consumption in some countries

(3)產業結構方面。河北省產業結構符合經濟發展的一般規律, 即一二產業占比逐漸減少, 第三產業逐漸增加(圖3)。

圖3 河北省三大產業占比Fig.3 Proportion of the three major industries in Hebei Province

(4)鋼鐵產業的結構。河北省粗鋼產量在全國占有舉足輕重的地位, 2000—2019年, 粗鋼產量全國占比從9.57%增長到22.69%, 近年來維持在22%左右； 鐵鋼比相對穩定, 2010—2019年, 河北省鐵鋼比均值為 93%, 最高點為 2016年 96%, 最低點為2019年 90%, 變化相對較小(圖 4)。盡管未來廢鋼回收利用量增加, 鐵鋼比會不斷降低, 但是由于河北省電爐煉鋼的能耗、成本等問題, 鐵鋼比下降速度會相對較慢。

圖4 河北省鋼鐵產業的結構變化Fig.4 Structural changes of the iron and steel industry in Hebei Province

3.2 消費趨勢分析

目前, 河北省粗鋼消費的趨勢與全國相似, 隨著人均GDP的不斷增長, 人均粗鋼消費迅速攀升。由于人均GDP與人均粗鋼消費呈現明顯的 S形規律, 因此利用 S形預測法對中國粗鋼消費進行預測。根據中國發展的特點與趨勢(中華人民共和國工業和信息化部, 2016； 張艷飛等, 2021), 選取德國、韓國、比利時、墨西哥、日本、中國臺灣、西班牙七個國家或地區作為對比樣本, 將中國人均粗鋼表觀消費量與人均 GDP(折算 1990蓋凱美元)關系進行投圖(圖5) (World steel Association, 2019)。從圖中得出, 近年來人均粗鋼消費約500 kg, 但增量減少,增長趨勢逐漸放緩, 處于S形的峰值左右。

圖5 部分國家和地區人均粗鋼消費量與人均GDP關系投圖Fig.5 The relationship between per capita steel consumption and per capita GDP in Hebei Province

由于中國與日本的粗鋼消費趨勢相似, 因此參照日本發展趨勢進行對比分析。考慮到地區發展模式的差異性, 中國粗鋼消費峰值會有所提前, 即峰值點的人均GDP為11 000～12 000蓋凱美元, 人均粗鋼消費為600 kg左右(圖6)。河北省粗鋼消費與全國一致性很高, 因此河北省未來消費趨勢也與全國基本一致, 峰值點基本相同。

圖6 中國人均粗鋼消費量與人均GDP預測擬合圖Fig.6 China's per capita crude steel consumption and per capita GDP forecast fitting diagram

3.2.1 河北省預測參數及結果

河北省鐵精礦需求預測主要在全國粗鋼產量預測的基礎上, 根據粗鋼產量全國占比測算粗鋼產量, 其次通過對河北省鐵鋼比的趨勢分析, 計算生鐵產量, 最后折算鐵礦石的需求量。其中, (1)全國粗鋼需求及產量預測數據主要采用張艷飛等(2014,2015), 高芯蕊和王安建(2010)等人的預測成果并根據中國S形發展規律進行參數修正； (2)河北省粗鋼產量測算根據 2010—2019年河北省粗鋼產量的全國占比進行預測； (3)河北省生鐵產量數據根據生鐵與粗鋼的歷史數據, 并考慮廢鋼比例增加等因素,進行相應測算； (4)鐵精礦需求根據生鐵產量以1：1.6比例進行折算； (5)鐵精礦產量包括保有可供產量和潛在資源供應部分, 主要參考中國地質科學院礦產資源研究所和陰江寧等(2018)的相關數據(表 4)。

表4 河北省鐵精礦需求預測表Table 4 Ranking of factors affecting Hebei iron ore demand

基于表4可得河北省鐵精礦需求在 2022年達到峰值點, 屆時需求量為 3.55億 t, 之后開始下將,預計2035年僅需2.44億t, 同時受環保、政策等因素影響, 河北省未來鐵精礦產量將不斷下降, 2035年僅為 0.30萬 t, 鐵精礦的自給率將保持在較低水平。

3.2.2 預測結果對比

將河北省預測結果與《河北冶金(鋼鐵)行業十三五規劃》(河北省發展和改革委員會, 2017)測算的鐵礦石需求進行對比, 對比結果顯示規劃結果偏低。原因可能是：(1)隨著經濟的發展, 目前粗鋼需求仍未到達峰值； (2)低估了取締“地條鋼”后的產能釋放后, 粗鋼產量的增長； (3)“洋垃圾”禁令頒布后, 廢鋼價格走高, 短流程煉鋼成本上漲, 長流程煉鋼的成本優勢, 刺激了鐵礦石需求增長(表5)。

表5 不同機構河北鐵精礦需求預測對比Table 5 Comparison of Hebei’s iron concentrate demand forecast by different institutions

3.3 京津冀鐵礦需求預測結果

盡管 2020年新冠肺炎疫情對各行各業都造成沖擊, 但是由于鋼鐵生產持續性的特點, 受疫情影響較小, 京津冀地區粗鋼產量仍然保持穩定。根據京津冀地區鐵礦需求預測結果, 2025年、2030年和2035年京津冀地區的鐵精礦的需求將分別為3.42億 t、3.02億 t和 2.68億 t, 需求峰值在 2022年左右, 屆時年需求量約3.81億t(圖7)。

圖7 京津冀地區鐵精礦需求預測Fig.7 Forecast of iron concentrate ore demand in the Beijing-Tianjin-Hebei region

4 結論與建議

(1)預測河北省2025年、2030年和2035年鐵精礦的需求分別為3.16億t、2.77億t和2.44億t, 2022年達到峰值, 屆時需求3.55億t, 河北省未來鐵精礦產量不能滿足省內需求, 鐵精礦的自給率保持在較低水平。

(2)京津冀地區的鐵精礦需求受政策因素影響較大, 預測2025年、2030年和2035年京津冀地區鐵精礦的需求分別為3.42億t、3.02億t和2.68億t, 消費峰值在 2022年左右到來, 屆時的年消費量約3.81億t。其中, 未來北京鐵精礦需求為0億t, 天津鐵精礦需求將長期維持在2500萬t左右。

(3)預測未來 15年京津冀地區鐵精礦的需求總量仍很大, 在鐵礦產品需求峰值逐漸到達的形勢下,礦業轉型面臨機遇, 也會遭遇前所未有的挑戰, 需提前部署規劃, 以促進產業平穩轉型。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos.DD20160103 and DD20190674), and Chinese Academy of Engineering (No.2017-ZD-15-05-01).