“二元消費”影響下的鎳供需形勢分析

邢佳韻, 張曉鶴, 陳其慎, 于汶加, 齊 剛, 姜 雅,茹存一, 任 鑫

1)中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037； 2)河南省地礦局第四地質(zhì)勘查院, 河南鄭州 450001；3)浙江省第七地質(zhì)大隊, 浙江麗水 323000； 4)自然資源部信息中心, 北京 100830；5)中國地質(zhì)大學(北京), 北京 100083

不銹鋼是鎳最大的消費部門, 2019年全球70%的鎳消費用于不銹鋼生產(chǎn)。近幾年, 隨著全球電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展, 作為三元電池重要材料之一的鎳被認為具有較好的市場前景。受到電池領域快速發(fā)展的影響, 鎳該領域未來需求必將較快增長。本文旨在通過梳理鎳消費現(xiàn)狀, 分析鎳最大的消費部門—不銹鋼以及鎳最具潛力的消費部門—電池這兩個重要部門的“二元消費”影響下未來不同部門需求發(fā)展趨勢, 判斷未來鎳消費趨勢。通過對鎳資源供應情況及下游產(chǎn)業(yè)鏈分析, 研判未來可能的供應趨勢。

1 消費形勢

1.1 消費結(jié)構(gòu)

鎳被稱為“工業(yè)維生素”, 不銹鋼是其第一大消費領域, 該領域消費占全球比例高達 70%, 廣泛用于工業(yè)機械制造、家庭用品以及航空航天、坦克艦艇、原子能反應堆等部門(邵厥年和陶維屏,2010)。由于在合金中加入鎳可以使其在高溫下具有較高強度和一定的抗氧化腐蝕能力, 16%的鎳消費用于不銹鋼以外其他合金中。鎳也常用作防護裝飾性鍍層, 在該領域消費占比為8%。鎳同時是鎳氫電池、鎳鎘電池、三元材料鋰離子電池等多種電池的重要原料, 在便攜設備、電動汽車、儲能電池等領域有廣泛應用, 目前電池領域鎳消費占比僅為 5%,但由于電動汽車產(chǎn)業(yè)、工業(yè)儲能等行業(yè)快速發(fā)展,鎳在電池領域的需求潛力巨大。此外, 鎳還常作為氫化催化劑和永磁材料, 用于電子遙控、原子能工業(yè)和超聲工藝等(圖1)。

圖1 全球鎳消費結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來源: Nickel Institute, 2020)Fig.1 Global nickel consumption structure(data source: Nickel Institute, 2020)

1.2 消費歷史及現(xiàn)狀

2010年以來, 全球精煉鎳消費保持較快增長,消費總量由142.6萬t增長至2019年的243萬t, 年均增速 6%。中國是拉動全球鎳消費增量的最主要國家, 由于中國不銹鋼產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展, 鎳消費量由2010年不足50萬t增長至2019年130.4萬t, 貢獻了全球消費增量的 80%, 是全球第一大消費國,消費量占全球比例的54%。印度尼西亞是全球第二大消費國, 2010—2017年, 印度尼西亞消費量僅為1000 t, 2017年之后由于當?shù)匦陆ㄦ囪F、不銹鋼等產(chǎn)能投入運營, 鎳需求也隨之快速增長, 2019年消費量跳漲至17.5萬t, 目前消費占全球總量7%。此外,日本、韓國、美國、中國臺灣、印度、德國也是重要的鎳消費國家和地區(qū)。2010年以來這些國家和地區(qū)消費量較為穩(wěn)定, 其中消費量波動最大的德國較2010年下降了約 4萬 t, 其他國家和地區(qū)消費量變化均保持在3萬t以內(nèi)。2019年, 日本、韓國、美國、中國臺灣、印度、德國消費量分別為15.5萬t、11.6萬 t、10.6萬 t、8.4萬 t、5.8萬 t、5.7萬 t, 占全球比例分別為6%、5%、4%、3%、2%和2%(圖2)。

圖2 全球重要國家精煉鎳消費(數(shù)據(jù)來源: World Bureau of Metal Statistics, 2020)Fig.2 Major countries’ refined nickel consumption(data source: World Bureau of Metal Statistics, 2020)

1.3 消費趨勢分析

(1)不銹鋼領域?qū)︽囆枨笥绊?/p>

不銹鋼是鎳消費的最主要領域, 2019年全球不銹鋼產(chǎn)量達到 5222萬t, 約消費 170.1萬 t鎳(不含不銹鋼二次利用中含鎳量)。主要的不銹鋼生產(chǎn)國家或區(qū)域有中國、歐盟、印度、日本、美國、韓國、印度尼西亞, 產(chǎn)量占世界比例分別達到56%、13%、8%、6%、5%、5%、4%。自2013年以來, 歐盟、日本、美國、韓國不銹鋼產(chǎn)量分別維持在約700 萬 t、300 萬 t、250 萬 t、240 萬 t較穩(wěn)定水平； 中國、印度尼西亞、印度增幅較大, 2013—2019年分別增長了 1042萬 t、220萬 t、104萬 t, 目前達到2940 萬 t、220 萬 t、393 萬 t(圖 3)。

圖3 全球主要國家不銹鋼產(chǎn)量(數(shù)據(jù)來源: The International Stainless Steel Forum, 2020a)Fig.3 Major countries’ stainless steel production (data source: The International Stainless Steel Forum, 2020a)

受新冠疫情影響, 2020年上半年歐洲、美國等不銹鋼主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量出現(xiàn)大幅下滑, 同比降幅高達1/5, 中國下滑了 2.7%(表 1)。根據(jù)國際不銹鋼論壇(ISSF)預測, 2020年全球不銹鋼需求相比2019年將下滑7.8%, 隨著全球新冠疫情的好轉(zhuǎn), 2021年不銹鋼消費將呈現(xiàn)“V”型恢復, 相比2020年增長8%, 產(chǎn)量也將隨之恢復。

表1 主要國家或地區(qū)2019年上半年及2020年上半年不銹鋼產(chǎn)量對比(單位：萬t)Table 1 Major countries’ stainless steel production in the first half of 2019 and 2020 (unit: 104 tons)

相比日本、德國、意大利等發(fā)達國家人均不銹鋼消費量的16 kg、25 kg、20 kg, 中國達到約17 kg,而印度僅為2 kg、印度尼西亞、菲律賓等逐漸步入工業(yè)化發(fā)展的東南亞國家更遠不及世界平均消費水平的6 kg。中國人均不銹鋼消費量已較為接近發(fā)達國家水平, 但由于城市化進程仍在推進, 高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通等高端裝備制造仍是國家未來大力發(fā)展的重要領域, 加之大眾對日用消費品質(zhì)追求的提升, 未來幾年中國不銹鋼產(chǎn)量仍將保持小幅穩(wěn)定增長, 未來十年仍保持高位(鹿寧, 2018)；由于印度、東盟等逐漸步入工業(yè)化初期, 城鎮(zhèn)化進程不斷加速, 本國不銹鋼產(chǎn)量將有所增加, 隨著未來步入工業(yè)化快速發(fā)展階段, 工業(yè)體系不斷完善,不銹鋼產(chǎn)量將快速增長； 歐盟、日本、美國等發(fā)達國家, 未來不銹鋼產(chǎn)量將保持相對平穩(wěn)狀態(tài)。

綜上, 短期來看受到新冠疫情的沖擊, 2020年不銹鋼領域鎳需求可能出現(xiàn) 8%～10%的下降； 長期來看, 全球不銹鋼產(chǎn)量仍將保持增長, 鎳在該領域需求將在2021年后繼續(xù)保持平穩(wěn)增長, 基于“雁行式”發(fā)展周期理論(陳其慎等, 2015), 本文預計2021—2030年增速為 2%～4%, 2030年不銹鋼領域用鎳達到約230萬t。

(2)電池領域?qū)︽囆枨笥绊?/p>

2019年, 鎳在電池領域消費約12.2萬t。其中,電動汽車動力電池用鎳量占電池用鎳總量約 70%,據(jù)立木信息咨詢預計, 這一占比在 2021年或?qū)⑦M一步攀升至 75%～80%, 動力電池用鎳在電池領域用鎳的主導地位進一步提升(立木信息咨詢, 2018)。根據(jù)EV Sales Blog數(shù)據(jù)顯示, 2019年全球電動汽車產(chǎn)銷量達220萬輛, 占全球輕型汽車總產(chǎn)銷量約2%,2035年, 全球電動汽車(純電動汽車+插電式混合動力汽車)產(chǎn)銷量將增長至目前的 14倍, 屆時產(chǎn)銷量將占全球總產(chǎn)銷量的20%(邢佳韻等, 2019)。根據(jù)動力電池正極材料不同可將其分為鎳鈷鋁(NCA)、鎳鈷錳(NMC)、磷酸鐵鋰(LFP)等。鎳鈷錳三元材料(NMC)鋰電池是最主流類型, 按鎳、錳、鈷這三種金屬元素不同配比還可分為 NMC111、NMC433、NMC532、NMC622、NMC811等。由于鎳可以提高動力電池的能量密度, 鈷價格又昂貴, 因此高鎳低鈷正極材料(NCM811和NCA)將是未來動力電池發(fā)展的大趨勢(表2)。隨著動力電池所需數(shù)量的增加以及單塊動力電池鎳含量的增長, 未來十年動力電池用鎳將快速增長, 成為拉動電池鎳消費的最重要力量。此外, 鎳氫電池等在通訊數(shù)碼產(chǎn)品、家用電器產(chǎn)品、器械儀表、玩具, 動力及備用電源等領域也得到應用廣泛。根據(jù)英國基準礦業(yè)情報公司分析,2030年全球電池用鎳總量將達到 140萬 t, 增長至目前的11倍(Mark Beveridge and Principal, 2020)。屆時, 電池領域用鎳將成為鎳第二大消費部門, 僅次于不銹鋼領域。

表2 電動汽車不同動力電池礦產(chǎn)用量(kg/kwh)Table 2 Mineral consumption of power battery (kg/kwh)

(3)其他領域?qū)︽囆枨笥绊?/p>

除不銹鋼及電池領域外, 鎳在合金及電鍍領域也有較廣泛應用。2019年, 全球鎳合金領域和電鍍領域消費分別為38.9萬t、19.4萬t。由于鎳合金具有良好的抗氧化性、耐蝕性以及高溫強度, 主要應用于航空、航天渦輪發(fā)動機中的耐高溫零件, 其次是石油化工領域用耐蝕合金, 在電子工業(yè)中還用于鎳基軟磁合金、靶材等(楊哲等, 2020)。未來全球航空航天、石油化工、電子工業(yè)等領域未來仍將繼續(xù)發(fā)展, 預計鎳合金增速保持在2%～3%左右, 2030年全球合金領域用鎳將達到50萬t左右。鎳電鍍除了具有較好的耐蝕性、穩(wěn)定性、耐磨性外, 還具有拋光后光澤度好、多層鍍鎳提高機械性能等優(yōu)點, 在高端領域可用于航空航天、電子、能源、核工業(yè), 低端領域用于日用五金、汽車配件、文具類等產(chǎn)品, 未來全球電鍍領域?qū)︽囆枨蟛粫霈F(xiàn)明顯增加, 但高端電鍍?nèi)杂性鲩L潛力, 預計未來十年電鍍領域鎳需求將保持1%～2%較慢增長, 2030年該領域鎳需求將達22萬t(金川集團, 2017)(表3)。

表3 2019年與2030年鎳主要消費領域消費量與消費占比(單位: 萬t)Table 3 Nickel major fields’ consumption and proportion in 2019 and 2030 (unit: 104 tons)

綜上所述, 2030年全球鎳需求將由 2019年的243萬t增長至445萬t, 增長83%。不銹鋼仍然為第一大鎳消費領域, 消費量由2019年170萬t增長至2030年230萬t, 但消費占比由70%下降至52%；電池領域由第四大鎳消費領域一躍成為第二大領域,消費量由12萬t飛速增長至140萬t, 增長11倍, 消費占比由5%增長至31%； 鎳合金、電鍍領域消費仍保持穩(wěn)定增長, 但消費占比雙雙下降。2030年, 不銹鋼和電池將成為鎳最重要的量大消費領域, 消費合計占鎳需求總量高達83%, 呈現(xiàn)“二元消費格局”。

2 供應形勢

2.1 資源分布

2010—2019年, 全球鎳礦儲量年均增速約2.5%, 低于同期6%的消費增速。當前全球鎳儲量合計約9500萬t, 主要集中在印度尼西亞、澳大利亞、巴西、俄羅斯, 儲量分別為 2100萬 t、2000萬 t、1100萬t和690萬t, 這四國儲量合計占全球比例達69%, 此外, 古巴、菲律賓、中國、加拿大和美國也有鎳礦分布(陳其慎等, 2016)。鎳礦床主要分為硫化物型和紅土型兩類。硫化物型鎳礦主要集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、中國等地, 紅土型主要集中在印度尼西亞、澳大利亞、巴西、新喀里多尼亞、古巴和菲律賓(表4)。

表4 全球主要國家鎳資源儲量及礦床類型Table 4 Nickel resource reserves and deposit types in major countries

2.2 供應歷史及現(xiàn)狀

(1)主要國家供應情況

2010年至 2019年, 全球鎳礦產(chǎn)量總體保持增長趨勢, 由152萬t增長至259萬t, 按目前產(chǎn)量計算, 全球鎳儲產(chǎn)比約37年。印度尼西亞是最大的供應國, 2014年由于其出臺原礦出口禁令且下游冶煉產(chǎn)能尚未完善, 鎳需求受到抑制導致礦山產(chǎn)量大幅下滑, 2017年開始政府允許鎳礦企業(yè)在當?shù)?年內(nèi)完成冶煉項目建設后部分原礦出口, 我國青山鋼鐵、德龍鎳業(yè)紛紛在當?shù)亟㈡囪F、不銹鋼廠, 鎳需求打開, 此后鎳礦產(chǎn)量一路增長, 2019年達到91萬t, 占全球總量的35%。菲律賓是全球第二大供應國, 2019年產(chǎn)量為34萬t, 占全球總量13%, 近期菲律賓“效仿”印度尼西亞, 試圖出臺原礦出口禁令以鼓勵企業(yè)在當?shù)亟⒁睙拸S發(fā)展經(jīng)濟, 如若政策落地, 短期可能會因為當?shù)匾睙捈庸S建設不足影響鎳礦生產(chǎn), 對全球鎳礦產(chǎn)量帶來影響。此外, 俄羅斯、新喀里多尼亞、加拿大、澳大利亞也是重要的鎳礦生產(chǎn)國, 產(chǎn)量分別為22.6萬t、21.0萬t、18.7萬t、16.0萬t, 占全球比例分別為8.7%、8.1%、7.2%、6.2%(圖 4)。

圖4 全球主要國家鎳礦產(chǎn)量(數(shù)據(jù)來源: World Bureau of Metal Statistics, 2020)Fig.4 Major countries’ nickel production(data source: World Bureau of Metal Statistics, 2020)

(2)主要生產(chǎn)企業(yè)和重要鎳礦項目

全球鎳礦生產(chǎn)較為分散, 壟斷程度較低。2019年全球前八家鎳礦生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量合計占全球總量的34%。最大的生產(chǎn)企業(yè)為俄羅斯諾里爾斯克鎳業(yè),旗下?lián)碛卸砹_斯Kola Division、Pola Division以及南非Nkomati等多個鎳礦項目, 2019年產(chǎn)量合計達到26.5萬噸, 占全球總量達到10%。其次為嘉能可,旗下?lián)碛屑幽么骃udbury Operations、Raglan兩個鎳礦山以及澳大利亞 Murrin Murrin、新喀里多尼亞Koniambo等鎳礦項目, 2019年旗下鎳礦項目合計產(chǎn)量達到18.5萬t, 占全球總量7%。此外, 淡水河谷(不計印尼分公司)、金川集團也是重要的鎳生產(chǎn)企業(yè), 2019年產(chǎn)量分別達到13.1萬t和7.6萬t, 占全球比例分別為5%、3%(表5, 6)。由于電動汽車的快速發(fā)展, 各企業(yè)均看好未來鎳市場, 例如淡水河谷計劃在印尼擴產(chǎn)鎳礦項目, 使公司未來幾年年產(chǎn)量增長至 36萬 t, 以滿足鎳增長的市場需求。根據(jù)INSG統(tǒng)計, 2018年和2019年, 全球鎳礦供應分別短缺14.4萬t和3萬t (金川集團, 2020)。由于受到疫情沖擊, 預計 2020年鎳礦市場供需緊張的局面將有所緩解, 隨著疫情轉(zhuǎn)好經(jīng)濟恢復發(fā)展后, 鎳礦需求恢復, 未來幾年內(nèi)仍將維持短缺狀態(tài)。

表5 全球主要鎳生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量Table 5 Major companies’ nickel production in the world

表6 全球前二十大鎳礦山2019年產(chǎn)量及占世界比例Table 6 The world's top 20 nickel mine outputs in 2019 and their share in the world

(3)鎳產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展狀況

紅土型鎳礦具有規(guī)模大、埋藏淺、易于勘探和開采等特點, 常伴生鐵、鈷、鉻、錳、釩等礦產(chǎn)(楊學善等, 2013)。硫化物型鎳礦主要伴生銅、鈷、鉑等經(jīng)濟價值較高的礦產(chǎn), 精礦主要以硫化鎳和硫酸鎳形式存在, 具有熔煉能耗低、成本低等特點(張邦勝等, 2020)。目前, 全球供應的鎳礦以紅土型為主,占比約為 70%, 由于硫化物型鎳礦開采歷史較久,資源、開采成本等方面條件逐漸下降, 產(chǎn)量逐年下滑, 如今供應占比僅為 30%左右。由于伴生礦物不同, 紅土型鎳礦與硫化物型鎳礦下游冶煉環(huán)節(jié)不同,形成了不同生產(chǎn)鏈條(圖5)。

圖5 紅土鎳礦與硫化鎳礦下游產(chǎn)業(yè)鏈示意圖Fig.5 Schematic diagram of the downstream industry chain of laterite nickel ore and nickel sulfide ore

紅土鎳礦有火法冶煉、濕法冶煉兩種工藝。目前火法冶煉是主流的生產(chǎn)方法, 生產(chǎn)的鎳鐵主要用于制造不銹鋼。濕法冶煉可生產(chǎn)硫酸鎳等鎳鹽和電解鎳, 硫酸鎳可用于生產(chǎn)電池、電解鎳主要用來生產(chǎn)合金、電鍍等, 由于技術復雜、投產(chǎn)周期長、運營成本偏高, 紅土礦濕法冶煉短期尚不能達到大規(guī)模擴大生產(chǎn)的條件(齊丁和黃孚, 2019； 付志文,2019)。硫化鎳礦主要經(jīng)過火法冶煉形成硫酸鎳以及電解鎳。目前硫化鎳礦是生產(chǎn)電池級硫酸鎳十分重要的原材料, 隨著電動汽車動力電池需求增長, 市場對硫酸鎳以及硫化鎳礦需求有望持續(xù)增長, 這對鎳鹽價格將形成有力支撐, 對推動全球紅土鎳礦濕法產(chǎn)能建設也將形成一定促進作用。

3 結(jié)論

(1)2030年, 全球鎳需求將由 2019年 243萬 t增長至445萬t, 以不銹鋼和電池為主導的需求“二元消費”格局逐漸呈現(xiàn)。2030年, 鎳最大的消費部門仍是不銹鋼, 消費占比由現(xiàn)在的70%下降至52%；電池部門由第四大消費領域上升至第二大消費領域,消費占比由5%上升至31%； 合金、電鍍領域消費占比分別由 16%、8%下滑至 11%、5%, 成為鎳消費第三、第四大部門。

(2)不銹鋼領域鎳消費將由2019年170.1萬t增長至2030年230萬t； 受到電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的影響, 電池領域是鎳消費最快的增長部門, 將由2019年 12.2萬 t增長至 140萬 t； 合金領域和電鍍領域鎳需求將由2019年38.9萬t、19.4萬t分別增長至2030年50萬t、22萬t。

(3)全球鎳礦儲量增速低于消費增速, 近幾年全球鎳處于供不應求的狀態(tài)。由于受到疫情沖擊,2020年鎳礦供需形勢緊張狀態(tài)將有所緩解, 但隨著未來疫情好轉(zhuǎn), 未來幾年內(nèi), 鎳仍將處于供需緊張狀態(tài)。

(4)目前硫化鎳礦是生產(chǎn)電池級硫酸鎳十分重要的原材料, 隨著電動汽車動力電池需求增長, 市場對硫酸鎳以及硫化鎳礦需求有望持續(xù)增長, 將對鎳鹽價格將形成有力支撐, 對推動全球紅土鎳礦濕法產(chǎn)能建設擴展硫酸鎳生產(chǎn)渠道也將形成一定促進作用。

Acknowledgements:

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