当前全球能源供应链处于转型阶段，各国积极抢占清洁能源产业链供应链主导权，与之相关的关键原材料成为重中之重。近期国际权威组织相继发布研究报告，阐述了全球能源转型进程中关键原材料的竞争趋势，世界经济论坛评论文章称关键矿产已成为地缘政治议程的重中之重[1]，国际可再生能源署发布的《能源转型地缘政治：关键原材料》[2]报告认为关键原材料供应链易受到各种地缘政治风险影响。全球能源转型委员会发布的《能源转型的材料和资源需求》[3]报告显示，锂、镍、石墨、钴、钕和铜6种能源转型关键材料可能会出现巨大的供应缺口。国际能源署发布《2023年关键矿产市场回顾》[4]报告显示，太阳能光伏和动力电池等清洁能源技术的创纪录部署，正推动锂、钴、镍和铜等矿产实现前所未有的增长，清洁能源关键矿产市场规模扩大了一倍。本文梳理总结国际能源转型关键原材料发展态势及主要国家战略动向，以供参考。

  一、碳中和行动加速推动关键原材料投资，供需缺口、地理集中、价格波动等突出问题正引起国际社会对供应链安全的高度关注

  在全球气候行动目标推动下，清洁能源转型的资源重点正由化石能源转向关键原材料，供需不匹配问题已是迫在眉睫[5]。首先，能源转型所需的原材料对多种关键矿产的依赖程度极高，包括稀土元素、铜、镍、锂、钴、锰、石墨、硅和铂族元素等[6]。另外，不同清洁能源技术对关键材料的需求程度也不同[7]，风电和地热占钛需求总量的64%，光伏和风电占铜需求总量的74.2%，储能技术占石墨和锂需求总量的近100%。其次，清洁能源技术关键矿产需求迅速增加，国际能源署预测，净零排放情景下2030年全球清洁能源技术和基础设施对锂、钴、镍、铜和钕5种关键矿产的需求将较2021年高出3~14倍，综合需求由600万吨增长至2000万吨。其中，缺口最大的是锂，预计扩张产能仅能满足2030年需求的2/3。此外，关键原材料生产能力与开采能力并不一致，一些关键矿产精炼存在巨大缺口。对比2030年净零排放情景，硫酸镍和锂产能缺口分别为60%、35%，硫酸钴和铜的缺口分别为25%、15%，多晶硅产能增长速度低于电池、晶圆和组件等。

  关键原材料的开采和加工存在地理集中问题，引发各国对供应安全的担忧。相较于石油、天然气和煤炭，关键原材料资源分布地理集中度更高，民主刚果钴储量占全球70%，中国稀土元素储量占60%，印度尼西亚镍储量达40%，澳大利亚、智利锂矿储量分别占55%、25%。其次，关键材料的生产环节地理集中度高于开采环节，只有少数国家控制了大部分的开采活动，中国主导下游加工，占据了90%稀土、60%~70%锂和钴的加工市场。对此，主要国家相继实施一系列贸易和投资干预措施，在资源丰富的国家中，印度尼西亚、纳米比亚和津巴布韦已采取措施禁止出口未加工的原矿石。自2009年以来，全球对关键原材料的出口限制增加了5倍。欧盟正推动实施碳边境调节机制等贸易限制措施。

  关键原材料价格波动会影响清洁能源转型进程。随着可再生能源技术成本的下降，原材料投入占供应链的比重越来越大，导致清洁能源技术总成本更易受到相关原材料价格波动的影响[8]。新冠疫情及俄乌冲突等不确定因素导致锂、钴、铜和镍等矿物供应短缺及价格飞涨[9]，2022年锂的平均价格几乎是2019年的四倍，钴和镍平均价格是2019年的两倍。在关键原材料价格波动下，电动汽车、热泵、光伏电池板、风力涡轮机等面临成本飞涨、供应中断的挑战，而且推高了上游原材料开采和加工成本。

  二、主要国家日益重视清洁能源转型的安全保障问题，正在积极打造国际联盟化、本土化、弹性化的关键原材料供应链

  为确保清洁能源的快速转型，保障金属、矿产等关键原材料供应链安全十分重要。实际上，自2020年以来，欧美主要发达经济体将原材料供应上升至国家安全战略高度，重点布局构建本土化、多样化关键原材料供应链，以掌控未来全球能源市场的领导地位[10]。2023年，多个国家出台或更新了关键原材料战略，包括欧盟《关键原材料法案》[11]、澳大利亚《关键矿产战略》[12]、英国《关键矿产战略》[13]和加拿大《关键矿产战略》[14]等。主要共性特征如下：

  一是建立健全原材料资源形势监测评估制度，结合实际定义关键原材料，适时调整和增补战略性清单目录。美国在关键原材料的战略布局力度不断增强，将关键原材料定义为对经济或国家安全至关重要且供应链易受破坏的非燃料矿物或矿物材料，美国地质调查局《2022年关键矿物清单》[15]新增在电池等领域应用较广的镍和锌，共增补至50种；美国能源部《2023关键材料评估》[16]聚焦面向2035年目标支撑高成长潜力清洁能源技术的关键原材料，将材料定义从初始矿物扩展到一些工程材料（如电工钢和碳化硅），确定镝、钕、镓、石墨、钴、铽和铱7种短期内（2020—2025）的关键材料，以及锂、镍、钴、石墨、镓、铂、碳化硅、镝、铱、镁、钕、镨、铽13种中期内（2025—2035）的关键材料。为管控供应链风险，欧盟先后于2011年（14种）、2014年（20种）、2017年（27种）、2020年（30种）、2023年（34种）五次评估原材料需求和风险，2023年《关键原材料法案》首次将铜和镍列入，并在此基础上遴选出16种战略原材料清单。澳大利亚将关键矿产定义为对现代技术、经济和国家安全至关重要的金属或非金属材料，自2019年首次发布战略并于2022、2023年两次更新，强调定期审查并更新关键矿产清单，增补锂电池、半导体所需的高纯氧化铝和硅，共包括稀土、锂、石墨、镁、锰、硅、钛等26种矿物。英国将关键矿产定义为重要的高风险材料，2023年更新的关键矿产战略列出18种高临界风险及5种待观察矿产的动态清单，并成立专门的关键矿物情报中心[17]。加拿大将关键矿产定义为对国家经济低碳安全转型、具有战略合作意义且受到威胁的可持续矿产，共确定31种关键矿产，并优先考虑锂、石墨、镍、钴、铜和稀土元素六种。

  二是最大限度扩大国内勘探、开采、加工活动，支持安全稳健的本土化供应链建设。其主要做法包括：

  ① 政府出台举措降低项目开发各阶段风险，简化行政许可流程并吸引私营投资，以加快项目部署和推进。美国评估认为关键原材料是存在风险的四大领域之一，计划通过《国防生产法》等针对性投资，支持国内锂、镍、钴元素的可持续开采和精炼，并从废弃物和非常规资源中回收镍和钴元素[18]。澳大利亚政府设立了总额达20亿澳元的关键矿产基金，帮助符合《关键矿产战略》的相关项目克服私营资金的缺口；通过关键矿产加速计划支持早期和中期项目，以构建强大的全球供应链，强化关键矿产加工主权能力；“现代制造倡议”提供13亿澳元资金支持，为技术示范或商业化流程提供经费保障。欧盟对选定的战略项目将提供及时有效的融资支持和快速简便的许可认证（开采工艺许可周期为24个月，加工和回收利用工艺为12个月）。

  ② 设定原材料供应链本土产能和利用基准。欧盟提出全价值链各阶段目标，开采、加工、回收利用环节的本土产能占原材料年消耗量的能力分别至少达10%、40%、15%，从单一第三国进口的战略原材料在加工任何相关阶段的年消耗量占比不能超过65%。日本提出加强资源保障支持力度，将电池金属材料等列为高风险矿种，扩大支持资源保障企业一揽子政策，完善中游冶炼工序[19]。

  ③ 完善配套基础设施，不断扩大本土生产能力。美国国防部设立“稀土元素奖”以夯实国内稀土供应链基础[20]，支持澳大利亚Lynas公司在美国建立首条重稀土冶炼分离生产线；美国能源部拨款1600万美元，设计、建造和运营首个国内关键矿物精炼示范设施，实现从褐煤矿废料中回收、提取稀土元素和关键矿物[21]；通过《两党基础设施法》提供28亿美元资金[22]，支持新建和扩建商业规模的国内工厂，以加工锂、石墨和其他电池材料、制造组件项目，包括利用回收材料制造组件。英国投资建设首家磁铁材料精炼厂，加工用于磁铁的关键矿产，以制造电动汽车和海上风电关键部件[23]。澳大利亚鼓励开展基础设施项目和产业集群发展，以降低关键矿产开发成本，提高全球竞争力，并促进国际投资。

  ④ 发展循环型关键原材料产业，将原材料回收利用整合到价值链以减轻初级供应压力，并提高环境效益。美国“矿产可持续发展多年期计划”[24]提出，建立环境和经济可持续发展的关键矿物和含碳矿产资源回收行业，推动向无碳经济和清洁能源制造转型。英国目标打造更高效的关键矿产循环经济，通过提供资金支持、优化循环回收监管方式，提高回收、循环再利用以及资源效率。欧盟提出通过关键原材料的循环性和可持续性进行环境保护，改进对关键原材料副产物和废弃物的收集，并确保其回收产物为二级关键原材料。加拿大重新定义关键矿产价值链，提出构建勘探、提取、加工、先进制造以及回收利用的全新产业链。

  ⑤ 加强高技能劳动力资源保障。英国提出重建在采矿和矿产方面的技能，培养下一代矿工、地质学家、工程师等，支持产业集群发展。欧盟计划建立大规模的技能伙伴关系和原材料学院，促进关键原材料供应链中劳动力相关的技能培训。澳大利亚提出构建技能娴熟的多元化人才队伍，培养并吸引采矿工程师、岩土工程和加工工程师、地质学家、水文地质学家、冶金学家等高技能人才。加拿大从技能培训计划、青年技能计划、寻求伙伴合作三方面，培养高技能和代表性劳动力。

  三是加强关键原材料国际合作，布局更具弹性的多样化供应链，并确保从全球需求的增长中受益。其主要做法包括：

  ① 利用自身优势和政策杠杆，参与海外供应链建设。澳大利亚目标到2030年，成为全球重要的矿产强国和首选供应国、国际关键矿产供应链不可或缺的一部分，以及拥有对全球经济至关重要的技术。加拿大提出利用长期积累的专业知识、技术和制造业，继续维持在关键矿产生产和相关价值链方面的全球领先地位。英国定位于负责任的国际矿业中心，试图将伦敦打造成世界重要矿产的负责任金融之都，支持英国企业在海外参与多元化、负责任、透明的供应链。

  ② 寻求战略互补的可靠合作伙伴，降低供应链风险。今年以来，主要国家积极寻求双边和多变合作以加强关键原材料供应保障。欧盟将推动志在加强全球原材料供应链的所有国家建立关键原材料俱乐部，强化世界贸易组织作用，扩大可持续投资便利化协定和自由贸易协定网络，并加大执法力度以打击不公平贸易行为。G7峰会联合声明提出建立弹性全球供应链[25]，加强关键矿产的开采、加工和回收等供应链的负责任、可持续、透明投资。美、澳[26]及美、日[27]分别达成加强关键矿产供应链的合作协议，英、加签署协议推动钴和锂等关键矿产合作[28]，通过同盟国家之间的协调建立强大供应链，并进一步深化关键矿产的资源开采与加工等方面战略互补。需要注意的是，在科技竞争、贸易脱钩等形势下，欧美等发达国家正构筑西方同盟主导的关键原材料供应体系，以打破中国在钴、镍、锂及稀土等开采和加工方面的主导地位，收紧对中国的锂、镍、钴等关键原材料供应。例如，美国联合矿产资源大国（加拿大、澳大利亚）、加工强国（日本、韩国、芬兰）、消费大国（日本、韩国、德国）建立“矿产安全伙伴关系”（MSP）[29]，试图构建一个完整的、将中国排除在外的“关键矿产”供应链。

  四是加强全价值链前沿性、变革性技术研发布局，以解决关键原材料供应链脆弱性问题。主要技术方向包括：

  ① 可持续资源勘探与开采技术。美国重视非常规来源的原材料开采和提取技术开发，投入1.56亿美元建立美国首个利用非常规来源生产关键矿物的精炼厂，从采矿废料等非常规来源中提取和分离稀土元素和关键矿物[30]；投入3200万美元支持前端工程设计研究，从国内煤基资源中提取稀土元素和其他关键矿物和材料[31]；投入1200万美元支持从地热卤水中提取和转化锂[32]。澳大利亚政府通过2.25亿澳元的“探索未来”计划鼓励对新项目进行投资，挖掘地球科学数据和信息；通过1亿澳元的关键矿产开发计划，开发先进生产技术。

  ② 开发高效率、低排放的精炼与加工技术。加拿大投入4000万加元支持关键矿产研发和示范，开发非常规来源的矿产生产技术和创新的加工技术，降低能源强度和碳强度，改善资源利用和减少废物[33]。澳大利亚投入5000万澳元资助清洁能源关键矿产开发利用项目，重点资助钕、镨、镝、铽、锆、铌和铪等关键矿物的开采、分离、提炼和生产，首个综合镍钴精炼厂试点、中试、示范，以及镁、石墨等精炼项目[34]。美国通过小型企业创新研究计划，支持新的稀土元素加工技术开发，降低其提取和分离过程的对外依赖程度。

  ③ 提高关键原材料回收技术成熟度。美国将环境友好的二次来源安全提取技术作为未来方向，能源部多次资助废旧电池的回收与二次利用技术研发，投入1.25亿美元支持电子产品电池回收、再加工和再利用，设立“锂离子电池回收奖”加速推进锂电池关键材料回收再利用（回收率从目前不到5%提高到90%）[35]，投入4000万美元支持电动汽车废旧锂电池和制造废料的再利用[36]，小型企业清洁能源技术研发计划专注开发可回收燃料电池和电解槽中铂族金属的高效环保方法[37]。