获取关键矿物以实现车辆运输电动化的政策挑战（英）

获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战Beia Spiller ， Sangita Gayatri Kannan 和 Michael Toman报告 23 - 192023 年 12 月 未来的资源i关于作者Beia Spiller是未来资源 （ RFF ） 运输计划的研究员和主管。在加入 RFF 之前，她是环境保护基金会 （ EDF ） 的首席高级经济学家，在那里工作了近十年。她还是环境与资源经济学家协会的董事会成员。Spiller 是一位能源经济学家，在电力和运输问题上具有丰富的经验。在 EDF 期间，她参加了许多电力公司的诉讼。在纽约和加利福尼亚，目标是建立一个更清洁，更高效和公平的能源系统。她也有多年的交通部门工作经验。她最近的工作集中在电动汽车和环境正义上，探索了电动汽车，卡车和公共汽车采用的一些最紧迫的问题。她的出版物涵盖整个能源领域，重点关注可再生能源资源和能源政策对环境，社区和健康的影响。Sangita Gayatri Kannan是科罗拉多矿业学院 （ CSM ） 矿物和能源经济 （ MEE ） 课程的博士生，并且是 2023 RFF 夏季实习生。她研究关键矿物供应链的各个方面，并对关键矿物在能源向可再生能源过渡中的作用产生了浓厚的兴趣。她拥有 CSM 的 MEE 硕士学位和印度安娜大学的化学工程学士学位。迈克尔 · 托曼在世界银行发展研究小组、兰德公司和美洲开发银行任职后，于 2021 年回到 RFF 担任高级研究员。迈克从 1994 年至 1996 年担任白宫经济顾问委员会的高级职员经济学家。他目前的研究兴趣包括减少农业温室气体排放，脱碳的关键矿物，减排信用额度的市场以及发展中国家的气候变化政策。Mie 拥有印第安纳大学的学士学位，布朗大学的应用数学硕士学位，罗切斯特大学的经济学硕士学位和博士学位。 获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战ii关于 RFF未来资源 (RFF) 是华盛顿特区一家独立的非营利性研究机构。其使命是通过公正的经济研究和政策参与来改善环境、能源和自然资源决策。这里表达的观点是作者个人的观点 ， 可能与其他 RFF 专家、官员或董事的观点不同。分享我们的工作我们的工作可在归因 - 非商业 - NoDerivatives 4.0 国际 （ CC BY - NC - ND 4.0 ） 许可证下进行共享和改编。您可以以任何媒介或格式复制和重新分发我们的材料 ； 您必须给予适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您可能不会应用其他限制。您可以以任何合理的方式这样做，但不得以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。您不得将材料用于商业目的。如果在材料上重新混合、变换或构建 ， 则不得分发修改后的材料。有关更多信息 ， 请访问https: / / creativecommons. org / licenses / by - nc - nd / 4.0 /. 未来的资源iiiContents1.2.2.1.2.2.2.3.3.3.1.3.2.3.3.3.4.4. 获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战11.Introduction到本世纪中叶 ， 美国向脱碳经济的过渡必须包括运输 ， 如今 ， 运输占美国温室气体 （ GHG ） 排放量的不到 30 ％ ， 占 CO 总量的三分之一以上2排放 （ EPA 2023 ； EIA 2023 ） 。在地面运输脱碳的选择中 ， 当前的政策强调增加电动汽车的使用以及电网的脱碳以及电动汽车 （ EV ） 技术的进一步发展 ， 尤其是电动汽车电池。当前的 EV 电池设计使用大量所谓的关键矿物质，特别是锂，钴，锰，镍和石墨。使用这些电池设计的电动汽车的全球产量和购买量的急剧增加将导致对这些矿物的需求增加 （ IEA 2022 ） 。然而，如第 2 节所述，关键矿物往往主要存在于少数。此外 ， 将提取的矿物加工成适合制造电动汽车电池的形式的能力高度集中在一个国家 ， 中国。因此，由于供应链的地理集中以及占主导地位的矿物供应商可以运用的经济和政治力量，因此对这些矿物的未来可负担性和可靠性的感知风险存在很大的担忧。另一个担忧是矿物价格波动，包括持续时间不确定的巨大价格冲击，这将使电池和汽车制造商的规划和管理复杂化。此外，只有经过长时间的勘探和开发新的矿物储备以及新的加工设施的建设，关键的矿物供应才能增加和多样化。简而言之，关键矿物供应对更高价格的反应通常是高度无弹性的，至少在矿物开采和加工能力扩大的足够时间之前是这样。如第 3.4 节所述，在美国，该间隔通常为多年。本文更详细地探讨了这些挑战，并强调了对美国关键矿产政策的影响。第 2 节回顾了关键矿物的关键地理特征以及在美国境内扩大其供应的不确定性。第 3 节研究了美国的关键矿产政策及其局限性。最后一节确定了制定关键矿产政策和填补知识空白的一些优先事项。 未来的资源22.关键矿产产量和储量的地理分布Understanding the geographic distribution of critical mineral production and reserves is important for two key reasons. First, it provides a background for understanding市场集中的后果。整个供应链的集中增加了可能导致价格波动的中断带来的经济风险。许多利益相关者还担心主要供应商出于地缘政治动机而大幅削减供应对国家安全的潜在威胁 1.第二，它显示了从脆弱和受冲突影响的地区以及环境保障不足的来源提取和出口的关键矿物的数量。如第 2.1 节和第 2.2 节所示，本文重点关注的一些关键矿物的大量生产和储量位于世界上经济不稳定、容易发生冲突、腐败和侵犯人权的历史以及缺乏环境标准的地区。这是一个令人关切的问题，例如，很大一部分钴来自刚果民主共和国 (刚果民主共和国 ； 见，e 。Procedre， Nmba - Umpla 等人。2021 年讨论刚果民主共和国钴生产的环境和社会挑战) 。2.1.电动汽车电池用关键矿物的全球供应模式图 1 和图 2 显示了 2021 年按国家划分的关键矿物的开采和加工份额。图 1 显示了钴、天然石墨和锂的萃取高度浓缩，一个或两个供应商提供了超过 70% 的全球供应。 2 锰和镍的萃取浓度略低。这些数字只是时间上的快照，并没有说明随着总供给的扩大，开采如何变得更加多样化。1国家直接参与该行业的问题包括印度尼西亚自 2014 年以来对镍矿的出口禁令 （ 路透社 2014 年 ） 和智利宣布的将锂产业国有化的意图 （ 路透社 2023 年 ） 。2合成石墨是天然石墨的替代品。 获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战3图 1a. 2021 年电动汽车电池关键矿物提取地理分布图 1b. 2021 年按国家划分的关键矿物开采份额资料来源 ： 基于 USGS 的估计 （ 2023 年 ） ； NMIC （ n. d. ） ； Idoine 等人 （ 2023 年 ） ； Reichl 和 Schatz （ 2023 年 ） 。 未来的资源4图 2a. 2021 年电动汽车电池关键矿物加工地理分布图 2b. 2021 年按国家划分的关键矿物加工份额资料来源 ： 基于 USGS （ 2023 年 ） 的估计 ； NMIC （ n. d. ） ； Idoine 等人 （ 2023 年 ） ； Reichl 和 Schatz （ 2023 年 ） 。注 ： 加工阶段没有天然石墨数据。 获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战5关键矿物设施 / 公司Location中国公司的所有权百分比值得注意的是，除天然石墨外，中国在提取这些关键矿物方面的份额不高。然而，中国已经对其他国家的关键矿产开采公司进行了大量资本投资，包括现有设施和预计即将开始生产的设施。Lipto 和 Searcey （ 2022 ） 报告称，截至 2020 年，中国支持的公司拥有或拥有刚果民主共和国 19 个钴生产矿中的 15 个的财务股份。表 1 列出了中国拥有的锂和钴设施的一些例子。表 1. 中国境外拥有的锂和钴开采设施实例Talison锂澳大利亚天齐锂能源澳大利亚 （ IGO ， 澳大利亚和天齐锂 ， 中国的合资企业 ） ， 51%Qui í mica y Minera智利天齐锂 ， 22.16%锂安装马里恩澳大利亚赣丰锂 ， 50%皮尔巴拉mine澳大利亚赣丰锂业 ， 6.16%索诺拉锂项目墨西哥Minera Sonora Borax S. A. de C. V. （ 完全赣丰锂业拥有的子公司 ） ， 100%马里亚纳锂项目阿根廷赣丰锂业, 100%Cauchari - Olaroz 阿根廷赣丰锂业 ， 46.67%钴Tenke 真菌采矿民主刚果共和国CMOC 集团 ， 80%资料来源 ： SQM （ 2022 ） ； 天齐锂 （ 2023 ） ； 赣丰锂 （ n. d. ） ； 唐和陈 （ 2023 ） 。 未来的资源6图 2 显示 ， 关键矿物加工也高度集中 ， 中国提供了所有加工的钴 ， 锂和锰的约 60 - 75 ％ 。中国和印度尼西亚共同提供了镍加工能力的近 60 ％ 。 3 在印度尼西亚对镍矿出口禁令之后 ， 中国公司进行了投资在过去十年中 ， 有 142 亿美元用于建设工业园区 ， 其中包括两个印度尼西亚岛屿的镍冶炼厂 ， 这些岛屿拥有世界上最大的镍储量 （ Ho 和 Listiyorini 2022 ） 。在附录中 ， 我们提供了两个阶段 （ 提取和加工 ） 浓度水平的数值指标。总体而言 ， 这些统计数据表明 ， 美国对这些关键矿物的全球提取贡献不大 ， 并且高度依赖加工矿物的进口。2.2.关键矿产储量分布一旦开采和加工能力扩大 ， 矿物储量的统计数据可以表明已经确定的来源的供应潜力。 4 图 3 显示 ， 电动汽车电池的关键矿物储量比目前的产量集中得少 ， 表明多样化的潜力供应来源。但是 ， 如表 2 所示 ， 前三个国家的储备份额超过了 55 ％ 。脆弱和受冲突影响的国家的储备份额在关键矿物中有所不同。图 3a. 2023 年电动汽车电池关键矿物储量的地理分布3鉴于中国作为投资者大量参与印尼镍行业 （ Tritto 2023 ） ， 这一点意义重大。4USGS 还提供了对矿产资源的粗略估计 ， 以表明其长期的物理可用性。 获取关键矿物以电气化车辆运输的政策挑战7图 3b. 2023 年按国家分列的电动汽车电池关键矿物储量份额资料来源 ： 基于 USGS （ 2023 年 ） 的估计。表 2 还显示 ， 美国在这些矿物中的储量份额很小。即使从这些储量中提取的储量将大大增加 ， 美国也将不得不与其他国家合作以使其供应多样化。即使可以通过勘探增加美国的储量 ， 情况仍然如此 ， 除非增加额过大。此外，即使提取矿物的来源多样化，其他国家的矿物加工能力投资也是必要的，以增加用于电动汽车电池的加工矿物输出的多样化。然而, 使处理能力多样化是复杂的并且需要时间。中国在关键矿物加工中的主导地位是长期产业政策的结果，该政策将资本投资分配给关键矿物。适度的回报率。通过这项投资 ， 中国通过边做边学 ， 优化了几种加工技术 ， 中国在行业中积累了大量的人力资本 ， 劳动力成本相对于发达经济体更低。 55不太严格的环境法规也可能是一个因素 ； 以稀土元素为例 ， Hurst （ 2010 ） 发现 ， 中国稀土开采中宽松的环境法规有助于压低价格。 未来的资源8中的储备份额最高储备份额中的储备份额表 2 电动汽车电池关键矿物储备份额关键矿物美国 （% ）三个国家(%)脆弱和冲突 -受影响国家a钴0.87352.7石墨 （ 天然 ）可忽略不计6721.7锂3.8701.2锰06912.0镍0.4577.3资料来源 ： 根据 USGS （ 2023 ） 的储量数据以及 Kaufmann 和 Kraay （ 2021 ） 的全球治理指标 （ WGI ） 进行估算。a 在本分析中 ，