关键矿产供应链中的中游集中度与地缘政治风险：能源转型背景下炼制环节瓶颈的情景分析

《Resources Policy》：Midstream concentration and geopolitical risk in critical mineral supply chains: A scenario-based assessment of refining chokepoints in the energy transition

　　•在各类关键矿产中，精炼环节的集中度始终高于采矿环节，且更为持久。•加速的脱碳进程提升了对矿产的需求，但精炼能力的多元化发展却未能与之同步。•不同矿产及技术领域的瓶颈严重程度因集中度、不对称性及替代性等因素而存在差异。•通过CR3和HHI指标的比较分析可知，无论采用何种转型路径，中游环节的集中度依然持续存在。•能源转型可能会重新分配而非消除战略性的供应链依赖关系。

引言
全球能源转型预计将大幅增加对一系列关键矿产的需求，这些矿产是低碳技术所必需的，包括锂、钴、镍、石墨、铜以及稀土元素。可再生能源系统、电网电池存储、电动汽车、氢能技术以及电力网络相比传统的化石燃料能源系统，需要更多的矿产投入，这加剧了人们对关键矿产供应链中的材料供应、供应安全以及产业依赖性的担忧。国际能源署的最新评估显示，在积极的脱碳路径下，多种过渡期矿产的需求可能会比目前水平高出数倍，从而给全球的采矿和精炼体系带来巨大压力（国际能源署，2023年；2025a年）。这些发展使得能源安全问题的讨论范围从传统的碳氢化合物、运输瓶颈以及价格波动，扩展到了清洁能源技术的物质基础层面（Ang等人，2015年）。传统意义上的能源安全主要关注实物供应的可靠性与可负担性，这一观念在很大程度上受到20世纪70年代石油危机以及此后地缘政治动荡的影响（Burgherr等人，2023年；Borovsky，2024年）。而近期的研究则越来越多地将能源安全视为一个多维度且动态的框架，它涵盖了日益相互关联的全球能源系统中的环境、技术、治理以及韧性等方面的内容（Paravantis与Kontoulis，2018年；Koulouri与Mouraviev，2019年）。现有研究还进一步指出，能源转型可能会产生以关键矿产供应链为中心的新的产业和技术相互依赖关系（Hafner与Tagliapietra，2020年；Vakulchuk等人，2020年；Boute，2023年）。越来越多的文献开始探讨矿产的关键性、供应链的韧性、战略竞争、资源民族主义，以及矿产生产与加工集中所带来的地缘政治影响（Kalantzakos，2023年；Hache等人，2023年；Zhou与M?nberger，2024年）。最近的研究还强调了精炼及下游加工能力的重要性，尤其是中国在多个清洁能源矿产价值链中所占据的主导地位（Jetin，2023年；Müller等人，2025年）。与此同时，现有研究对于这些脆弱性的严重程度和持续性存在着不同的看法。一些研究认为，技术创新、回收利用、替代方案、多元化策略以及国际合作有望逐步降低集中度风险（Nygaard，2022年；Valero等人，2018年；Park与Melendez，2024年）。另一些研究则认为，集中的供应链、产业政策竞争、不均衡的精炼能力以及地缘政治竞争可能会加剧新兴低碳经济中的集中度不对称现象（Golden，2023年；Hira，2025年）。这些争论反映出人们对于能源转型究竟会减少供应链依赖还是围绕新的物质和产业瓶颈重新组织供应链的不确定性。

近期的政策举措——包括欧盟的《关键原材料法案》（欧洲委员会，2026年）、美国的“矿产安全伙伴关系”（美国国务院，2025年），以及美国、欧盟、日本、韩国和澳大利亚制定的产业政策框架——都反映出G7国家及其合作伙伴经济体对于集中化的精炼体系以及长期供应韧性的日益重视（加拿大政府，2025a年，2025b年）。这些发展越来越将精炼能力和战略性矿产加工视为产业和能源安全的重点，而不仅仅是纯粹的商业活动。美国地质调查局的数据显示，美国在许多关键矿产方面仍然高度依赖进口，而欧盟则继续在稀土进口方面严重依赖中国（欧洲议会欧洲议会研究服务处，2025年）。尽管相关文献数量不断增加，但仍存在一些分析上的挑战。首先，现有研究往往笼统地讨论关键矿产依赖性问题，没有通过比较集中度指标来明确区分上游的采矿集中度和中游的精炼集中度。这种区分具有重要的分析意义，因为采矿集中度在很大程度上受地质条件的影响，而精炼集中度则更多取决于产业和技术能力。因此，精炼体系往往比采矿生产更难以实现多元化和适应。其次，虽然现有研究广泛探讨了矿产依赖性和地缘政治风险，但很少有研究使用标准化的集中度指标来对不同矿产的采矿和精炼集中度进行比较分析。大多数文献着眼于单一矿产、区域案例研究或特定的供应链环节，而非对多种矿产体系进行比较。此外，尽管电动汽车电池、风力涡轮机、太阳能光伏电池和氢能系统等不同技术之间在矿产需求强度、替代性和精炼依赖性方面存在显著差异，但可再生能源技术往往被视作相对同质的类别（Vakulchuk等人，2020年）。第三，目前较少有研究探讨在不同的长期能源转型路径下，集中度结构是否依然保持稳定。虽然脱碳情景被广泛用于预测未来的矿产需求，但很少有研究探索加速转型情景是否会从根本上改变采矿和精炼的集中地域分布，或是随着时间推移降低瓶颈风险。本文通过比较分析多种能源转型情景下用于清洁能源技术的关键矿产的集中度动态，为这些争论提供了新的视角。该研究区分了采矿和精炼的集中度结构，并利用国际能源署的数据集，分析了在“既定政策情景”、“已宣布承诺情景”以及“2050年实现净零排放情景”下这两种集中度结构的变化情况。集中度主要通过前三大集中度比率来衡量，同时还会结合赫芬达尔 - 希尔施曼指数的大致估算值，以展现高度集中化的精炼体系内部的不对称性。分析得出了三个主要结论。首先，在所研究的绝大多数关键矿产中，精炼环节的集中度似乎普遍比采矿环节更为严重且更为持久。其次，加速的能源转型情景虽大幅提升了矿产需求，但并未必然带来精炼能力的相应多元化发展。第三，尽管这六种矿产都存在不同程度的集中度风险，但由于精炼体系高度集中且短期内替代性有限，石墨、钴、锂和稀土元素的瓶颈风险尤为严重。该分析并非将关键矿产的脆弱性视为不可避免的结果，而是强调集中度风险受技术变革、产业政策、回收能力、市场协调以及地缘政治战略等因素的影响。因此，该研究并不认为现有的集中度格局是不可改变的，而是认识到产业升级、技术替代以及政策协调有可能随着时间改变供应链结构。相反，它旨在评估在预期的转型路径下，现有的采矿和精炼体系会在多大程度上限制多元化发展。这些研究结果通过比较分析采矿和精炼环节的集中度持续性，为关于关键矿产和能源安全的现有文献做出了贡献。从更广泛的角度来看，该研究揭示了矿产加工的产业地理格局如何影响供应链韧性、产业战略以及能源转型的政治经济格局。本文的其余部分结构如下：第2节介绍数据来源、情景框架和分析方法；第3节探讨清洁能源技术中的技术 - 矿产依赖关系、需求发展趋势以及瓶颈敏感性；第4节分析采矿和精炼领域的集中度格局及其地缘政治影响；第5节评估不同能源转型情景下中游瓶颈的持续性；第6节讨论在加速脱碳背景下，这对能源安全、产业战略以及供应链治理带来的更广泛影响。

数据来源与研究范围
本研究使用了国际能源署的《关键矿产数据集》（国际能源署，2025b年），该数据集提供了2024年至2050年期间基于情景的矿产需求、供应以及特定技术需求模式的全面预测。分析整合了四个核心组成部分：（1）按年份和情景划分的矿产总需求——“2050年实现净零排放情景”、“已宣布承诺情景”以及“既定政策情景”；（2）采矿的基准供应预测。

关键矿产的需求
全球能源转型正在重塑产业依赖模式和战略资源竞争格局，使得关键矿产在全球能源体系中的重要性日益凸显。20世纪的能源安全在很大程度上由碳氢化合物决定，而如今的能源转型则越来越依赖于对矿产需求较高的产业。这一转变是由双重动力推动的：一方面是随着清洁能源技术的发展，需求呈现出快速多元化趋势；另一方面是……

采矿与精炼领域的供应端集中现象
关键矿产的供应链在采矿和精炼两个环节都存在显著的地域集中现象。然而，精炼环节是关键矿产供应链中集中度风险最为持续存在的来源之一。为了系统地评估这些瓶颈问题，本研究采用了前三大集中度比率，即三大最大生产国或精炼国的市场份额之和。此外，还运用了赫芬达尔 - 希尔施曼指数的部分数值……

研究结果：不同转型情景下中游瓶颈的空间持续性
清洁能源转型的一个显著特征是，在不同的脱碳路径下，多个关键矿产供应链的集中度依然持续存在。在“既定政策情景”、“已宣布承诺情景”以及“2050年实现净零排放情景”下，这些供应链中具有战略意义的环节——尤其是精炼环节——依然高度集中。这些格局表明，尽管清洁能源技术可能会改变能源系统的物质基础，但并不一定会消除结构上的依赖关系。

脱碳与持续的精炼集中度
研究结果表明，脱碳并不一定能够降低支撑能源转型的物质体系中的集中度。虽然可再生能源发电的地域分布可能会更加分散，但关键矿产的精炼环节仍集中在为数不多的几个工业中心。在本研究涉及的几种矿产中，精炼环节的前三大集中度比率一直高于85%，而赫芬达尔 - 希尔施曼指数的估算值则显示出这些体系内部存在极大的不对称性。与此同时……

结论与政策建议
本研究分析了在国际能源署提出的三种转型路径——“2050年实现净零排放情景”、“已宣布承诺情景”以及“既定政策情景”下，关键矿产供应链的地域格局变化，特别关注了采矿和精炼集中度之间的差异。通过将基于情景的需求预测与前三大集中度比率以及选定的赫芬达尔 - 希尔施曼指数浓度指标相结合，该研究分析了到2050年，矿产需求增长、精炼集中度以及瓶颈风险可能会如何演变。研究结果表明，精炼环节的集中度依然……

利益冲突声明
作者声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

梅赫梅特·多甘·乌乔克