吳 晴，張照志，潘昭帥，張澤南，徐恒逸

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；3.冶金工業(yè)信息中心，北京 100010)

0 引 言

釩是一種戰(zhàn)略金屬，具有優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，在鋼材、冶金、化工、醫(yī)學(xué)和新能源等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用[1]。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和國際釩技術(shù)委員會數(shù)據(jù)，2019年我國釩全球消費(fèi)量占比達(dá)47%，是世界第一大消費(fèi)國，在國際釩市場中占有重要地位。

近年來，學(xué)者專家和機(jī)構(gòu)對釩的研究主要集中在釩礦的產(chǎn)量和用途、釩礦的發(fā)展史、分布特征以及供應(yīng)的驅(qū)動力等方面，而關(guān)于釩需求的研究文獻(xiàn)較少。唐光榮等[2]分析了我國釩產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響因素，結(jié)合國際和國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢以及釩產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，利用趨勢預(yù)測法對我國2010—2015年釩產(chǎn)品需求量進(jìn)行預(yù)測。趙海燕[3]介紹了釩資源利用概況，總結(jié)了我國釩產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)，利用部門需求預(yù)測法對2015年釩在各應(yīng)用領(lǐng)域的需求量進(jìn)行了預(yù)測。吳起鑫等[4]介紹了我國的釩資源利用基本情況，提出我國釩資源開發(fā)利用存在的問題及可持續(xù)發(fā)展建議。高永璋[1]分析了全球及中國2000年以來釩資源的供需情況，定性預(yù)測未來我國釩需求將穩(wěn)定增長，并對做好釩產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了建議。以上研究對釩的預(yù)測結(jié)果多局限于未來5年之內(nèi)，對中期、長期的預(yù)測結(jié)果相對較少；部分預(yù)測方法(如趨勢預(yù)測法)的預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)單向增長，長期來看，這并不符合釩的實(shí)際消費(fèi)情況；此外，釩礦為小礦種，對于它的預(yù)測方法較少，部分預(yù)測方法仍停留在理論探討階段。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對我國釩消費(fèi)情況進(jìn)行總結(jié)，利用釩鋼相關(guān)性和基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法對我國釩需求量進(jìn)行中長期尺度上的定量預(yù)測，為我國礦產(chǎn)資源規(guī)劃以及釩礦資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供參考決策依據(jù)。

1 釩需求預(yù)測的必要性分析

釩礦需求預(yù)測分析是未來釩礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的前提和依據(jù)。在全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃、國家資源戰(zhàn)略中，將礦產(chǎn)資源需求分析和研判作為重要內(nèi)容，并將有關(guān)資源形勢分析納入規(guī)劃文本中。我國經(jīng)濟(jì)增速放緩，作為釩最主要消費(fèi)領(lǐng)域的鋼鐵行業(yè)正面臨著全產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的情況，這為我國釩礦產(chǎn)業(yè)敲響了警鐘。此外，我國釩礦長期面臨供大于求的局面，預(yù)測未來15年釩需求量，根據(jù)需求變化調(diào)整優(yōu)化我國釩礦產(chǎn)能布局，對保護(hù)和合理利用我國釩礦資源具有一定的參考價(jià)值。

釩礦需求預(yù)測分析可促進(jìn)釩礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快培育新興需求領(lǐng)域。未來，隨著鋼鐵行業(yè)需求峰值的到來，其對釩礦需求的拉動力減弱；開發(fā)航空級釩鋁合金等高檔釩產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)，在一定程度上能加大對釩的需求；全釩液流電池可能成為釩需求新的增長點(diǎn)，但未來十年內(nèi)增長有限；釩在醫(yī)療、保健、光電傳感等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景[4]。因此，對我國釩礦未來需求進(jìn)行預(yù)測能夠幫助企業(yè)看清形勢，判斷未來發(fā)展的方向。

2 我國釩消費(fèi)與釩礦產(chǎn)品各消費(fèi)領(lǐng)域情況

2.1 我國釩消費(fèi)情況

目前，我國是全球釩消費(fèi)增長最快、消費(fèi)量最大的國家，據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會釩業(yè)分會統(tǒng)計(jì)，2019年我國釩表觀消費(fèi)量11.25萬t，全球消費(fèi)量占比達(dá)47%。2000年以前，我國釩制品的消費(fèi)量較少，每年僅消費(fèi)0.40萬～0.53萬t。新世紀(jì)以來，隨著我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展，釩消費(fèi)量迅速攀升，從2001年的0.54萬t增長至2014年的7.13萬t，之后受鋼鐵行業(yè)“去產(chǎn)能”政策影響下降至2016年的6.25萬t，隨后在鋼筋產(chǎn)量與品質(zhì)升級及釩在鋼筋中的微合金化應(yīng)用等因素的刺激下，釩消費(fèi)量不斷上漲，2019年達(dá)到消費(fèi)歷史新高，年均增長率為11.73%(圖1)。在釩的消費(fèi)用途中，約90%用于鋼鐵領(lǐng)域，其余10%用于釩合金、催化劑、儲能等新興領(lǐng)域(圖2)。

圖1 2001—2019年我國釩消費(fèi)量Fig.1 Consumption of vanadium in China from 2001 to 2019(資料來源：文獻(xiàn)[5]；《中國海關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒》；美國地質(zhì)調(diào)查局；CBC金屬網(wǎng))

圖2 2018年我國釩消費(fèi)結(jié)構(gòu)Fig.2 China’s vanadium consumption structure in 2018(資料來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)；國聯(lián)證券研究所)

2.2 我國釩礦產(chǎn)品各消費(fèi)領(lǐng)域情況

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國釩消費(fèi)結(jié)構(gòu)雖有差異，但是各領(lǐng)域消費(fèi)比例變化不大，其中鋼鐵領(lǐng)域占比長期維持在90%，非鋼鐵領(lǐng)域總占比為10%(圖3)。

圖3 2001—2019年我國釩消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化Fig.3 Change of vanadium consumption structure in China from 2001 to 2019(資料來源：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會；中國鋼研；國家統(tǒng)計(jì)局；前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)

2.2.1 鋼鐵領(lǐng)域

釩在鋼鐵工業(yè)中主要用作合金添加劑，我國90%左右的釩用于鋼鐵工業(yè)，其中，高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)占28%，碳素鋼占25%，特殊鋼占27%，其他含釩鋼材占10%。

1) 高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)：高強(qiáng)度低合金鋼被廣泛用于汽車、能源和國防工業(yè)以及機(jī)械、橋梁等工程建設(shè)中，包括建筑、造船、海洋工程、管線、橋梁、汽車等行業(yè)使用的板、帶、型鋼等品種[3]，按噸鋼含釩鋼計(jì)算(0.03% wtV)，2018年消耗釩約1.55萬t。

2) 碳素鋼：釩以碳素鋼的形式用于鋼筋，其中螺紋鋼筋占最大部分，低成本釩氮微合金化高強(qiáng)度鋼筋的研究開發(fā)不斷促進(jìn)我國鋼筋產(chǎn)品的升級換代[3]。我國熱軋帶肋鋼筋(螺紋鋼)產(chǎn)量平穩(wěn)增長，2001年產(chǎn)量4 389萬t，在2013年突破2億t后，隨著市場需求放緩，我國鋼筋產(chǎn)量逐漸趨于穩(wěn)定，基本維持在2億t左右，2018年頒布并實(shí)施《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》(GB/T 1499.2—2018)，2019年產(chǎn)量有所增長達(dá)到2.4億t(圖4)。螺紋鋼釩含量在0.05%～1.00%之間。 目前我國正在全面推進(jìn)建筑用熱軋鋼筋的升級換代，HRB400高強(qiáng)度鋼筋和HRB500高強(qiáng)度鋼筋將成為建筑鋼筋的主要品種。據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2018年螺紋鋼中，HRB400高強(qiáng)度鋼筋比例約77%，HRB500高強(qiáng)度鋼筋比例約20%。 我國釩制品最大消耗為該領(lǐng)域，每年消耗釩3.40萬～4.26萬t。

圖4 2001—2019年我國螺紋鋼產(chǎn)量Fig.4 China’s rebar output from 2001 to 2019(資料來源：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會)

3) 特殊鋼：包括工具鋼、模具鋼、耐熱鋼和軸承鋼等，該領(lǐng)域是釩產(chǎn)品的傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域[3]。目前含釩的工具鋼有：W18Cr4V和W6MO5Cr4V，釩含量均值為0.5%～3.0%；含釩的模具鋼有Cr6WV和Cr4W2MoV，釩含量在0.47%～0.68%之間；軸承鋼釩含量為0.9%～1.1%；耐熱鋼釩含量為0.15%～0.40%。2018年我國特殊鋼產(chǎn)量約2 900萬t，軸承鋼、工具鋼和模具鋼產(chǎn)量比重分別為13.27%、2.60%和1.40%。 根據(jù)我國特殊鋼品種的生產(chǎn)情況，目前每年在該領(lǐng)域消耗的釩為1.35萬～1.80萬t。

4) 其他含釩鋼材，涵蓋非調(diào)質(zhì)鋼、無縫管、合金結(jié)構(gòu)鋼、鋼軌、不銹鋼等，這些領(lǐng)域消耗釩為0.90萬～1.15萬t。

2.2.2 釩合金領(lǐng)域

釩合金是釩消費(fèi)的第二大領(lǐng)域，隨著我國航空工業(yè)的發(fā)展，鈦合金的市場需求快速增長，同步帶動釩在該領(lǐng)域消費(fèi)的增長，近年來該領(lǐng)域?qū)︹C的消費(fèi)保持在4 000 t左右。

2.2.3 釩系催化劑領(lǐng)域

釩催化劑的主要用戶是硫酸生產(chǎn)企業(yè)和橡膠企業(yè)，該領(lǐng)域釩消費(fèi)量平穩(wěn)增長，保持在2 500 t左右。

2.2.4 儲能領(lǐng)域

儲能領(lǐng)域是釩發(fā)展的新興領(lǐng)域，自2009年我國研制出單堆功率高達(dá)20 kW的最大全釩液流電池后，全釩液流電池裝機(jī)容量從2011年開始逐年上升，對應(yīng)釩的消費(fèi)逐漸增加，但由于短期內(nèi)釩電池難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，對釩市場難以形成較大需求。

2.2.5 其他領(lǐng)域

釩還被用作陶瓷著色劑、顯影劑、干燥劑等，具有藥用價(jià)值。在其他新領(lǐng)域，如VO2薄膜材料、氧化釩納米材料等，由于高成本、難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，使得上述釩材料的制備及應(yīng)用受到極大限制[4-6]。

3 我國釩礦資源需求預(yù)測

3.1 需求預(yù)測方法說明

釩礦為小礦種，研究資料、數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)性相對較低，本文在前人研究方法[1-4]的基礎(chǔ)上，根據(jù)釩礦消費(fèi)特點(diǎn)，利用釩鋼相關(guān)性法和基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法進(jìn)行分析。

釩鋼相關(guān)性法：從長尺度歷史消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，美國和中國的釩消費(fèi)超過85%用于鋼鐵工業(yè)，因此，分析美國和中國的釩消費(fèi)與粗鋼產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)粗鋼產(chǎn)量增加，釩消費(fèi)隨之增加，表明兩者具有較為明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖5)。在進(jìn)行釩消費(fèi)量預(yù)測時(shí)，可根據(jù)預(yù)測國未來粗鋼消費(fèi)與生產(chǎn)量的預(yù)測結(jié)果，并結(jié)合該國未來釩消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化趨勢，確定未來不同時(shí)間段噸鋼釩消費(fèi)強(qiáng)度，概略測算釩需求量。

圖5 美國和中國釩消費(fèi)量與粗鋼產(chǎn)量相關(guān)性分析Fig.5 Correlation analysis of vanadium consumption and crude steel output in the United States and China(資料來源：美國地質(zhì)調(diào)查局；世界鋼鐵協(xié)會；中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會)

基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法：部門需求預(yù)測法是按消費(fèi)結(jié)構(gòu)劃分消費(fèi)領(lǐng)域，通過對各領(lǐng)域發(fā)展趨勢的判斷，將各領(lǐng)域的需求量加和從而預(yù)測出礦產(chǎn)資源的總體需求的一種方法[7]。部門需求預(yù)測法適用于消費(fèi)集中于某些領(lǐng)域的礦種。ARIMA模型全稱差分自回歸移動平均模型，是一種精度較高的時(shí)序短期預(yù)測方法，它從時(shí)間序列自身出發(fā)，建立相應(yīng)的模型進(jìn)行分析，得出關(guān)于過去行為的有關(guān)結(jié)論，并對其未來行為進(jìn)行預(yù)測和推斷。本文以部門需求預(yù)測法作為預(yù)測的理論基礎(chǔ)，通過分析釩礦五大消費(fèi)領(lǐng)域，即鋼鐵領(lǐng)域、釩合金領(lǐng)域、催化劑領(lǐng)域、儲能領(lǐng)域及其他領(lǐng)域未來的需求趨勢，利用ARIMA模型推算出各個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域未來的釩需求量，加和得到我國釩的需求量。

3.2 利用釩鋼相關(guān)性進(jìn)行需求預(yù)測

鋼鐵行業(yè)對釩的需求主要有兩個(gè)方面：一方面，粗鋼產(chǎn)量的增長促進(jìn)釩產(chǎn)品消費(fèi)增長；另一方面，鋼鐵中釩消費(fèi)強(qiáng)度的增加提升了對釩的需求[8]。近年來隨著對鋼材品質(zhì)要求的不斷提升，我國釩在鋼中的平均消費(fèi)強(qiáng)度不斷提升，2018年平均消費(fèi)強(qiáng)度達(dá)到82 g V2O5/t鋼，但仍然低于世界平均水平95 g V2O5/t鋼(圖6)。

圖6 1990—2018年我國粗鋼產(chǎn)量及釩在鋼中的消費(fèi)強(qiáng)度變化Fig.6 Consumption intensity changes of China’s crude steel production and vanadium in steel from 1990 to 2018(資料來源：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會)

本文根據(jù)未來粗鋼產(chǎn)量和鋼鐵的含釩量來預(yù)測釩的需求量，判定中國未來粗鋼生產(chǎn)量考慮了兩個(gè)因素：一是我國粗鋼需求量；二是我國粗鋼(折算量)凈出口量。其中，粗鋼需求數(shù)據(jù)來源，在中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上略有調(diào)整。依據(jù)現(xiàn)有鋼鐵出口水平確定未來粗鋼的凈出口量，以2019年為例，全年粗鋼凈出口量為0.5億t，本文估計(jì)，我國未來鋼鐵出口將保持一定時(shí)期高位，去存量以緩解國內(nèi)供過于求，但隨著國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能的逐步降低，供過于求的壓力將逐漸減小，鋼鐵出口量會隨之減少[9]。

鋼鐵的含釩量測算是在統(tǒng)計(jì)了我國1990—2018年鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域中釩的消費(fèi)量和粗鋼產(chǎn)量后，計(jì)算平均噸鋼釩的消費(fèi)量，并據(jù)此調(diào)整。根據(jù)已知的2018年我國噸鋼釩消費(fèi)量約為82 g，計(jì)算出理論與實(shí)際的噸鋼釩消費(fèi)量比值約為1.01，設(shè)修正系數(shù)K=1.01。綜合考慮中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展實(shí)際，確定中國2025年、2030年和2035年噸鋼釩需求量分別約85 g/t、90 g/t和95 g/t(表1)。

表1 2025年、2030年和2035年我國釩的需求量預(yù)測結(jié)果Table 1 Forecast results of China’s vanadium demand in 2025,2030 and 2035

利用釩鋼相關(guān)性法計(jì)算出2025年、2030年和2035年3個(gè)時(shí)點(diǎn)釩需求量分別為10.74萬t、11.04萬t和10.83萬t，我國釩需求量2026年達(dá)到峰值時(shí)，對應(yīng)釩需求量為11.81萬t。

3.3 基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測

基于2001—2019年釩各消費(fèi)領(lǐng)域的歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建各消費(fèi)領(lǐng)域ARIMA模型，分析其發(fā)展趨勢，預(yù)測釩各消費(fèi)領(lǐng)域的需求量，加和得出未來我國釩的需求量(表2和表3)。

表2 模型描述Table 2 Model description

表3 模型統(tǒng)計(jì)量Table 3 Model statistics

首先，利用SPSS軟件對釩各領(lǐng)域的消費(fèi)量進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性分析和自相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)，多次調(diào)整，最終構(gòu)成相應(yīng)領(lǐng)域的ARIMA模型。由圖7可知，擬合值與觀測值具有較好的一致性，模型的擬合優(yōu)度較好，95%數(shù)據(jù)在置信區(qū)間內(nèi)，模型預(yù)測結(jié)果可供參考使用。計(jì)算整理得到2020—2035年我國各領(lǐng)域釩需求量預(yù)測結(jié)果(表4)。

表4 ARIMA模型各領(lǐng)域需求量預(yù)測值Table 4 ARIMA model demand forecast value in each field 單位：t

圖7 2001—2019年釩在各消費(fèi)領(lǐng)域的ARIMA模型擬合圖Fig.7 Fitting diagram of ARIMA model for various consumption fields of vanadium from 2001 to 2019(資料來源：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會；中國鋼研科技集團(tuán)有限公司；前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)

從整體趨勢來看，我國工業(yè)用釩方面，鋼鐵領(lǐng)域依然“唱主角”，其他領(lǐng)域穩(wěn)中有增(表4、圖8和圖9)。

圖8 2018—2035年我國釩需求按應(yīng)用預(yù)測Fig.8 Vanadium demand forecast by application from 2018 to 2035

圖9 2025年、2030年和2035年我國釩各領(lǐng)域需求比例Fig.9 Proportion of China’s vanadium demand in each field in 2025,2030 and 2035

鋼鐵領(lǐng)域：根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，我國鋼鐵向高質(zhì)量和綠色方向發(fā)展，特鋼企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，特鋼行業(yè)將步入快速發(fā)展階段，再加上《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》(GB/T 1499.2—2018)的實(shí)施，鋼鐵行業(yè)釩用量仍將保持增長態(tài)勢。2026年左右粗鋼迎來需求峰值，釩與鋼鐵行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，釩需求峰值與粗鋼峰值幾乎同步到來，時(shí)間稍微偏后。 粗鋼需求峰值到來后，國家鋼鐵產(chǎn)量勢必減少，將減少對釩的需求量，此外，鈮將在鋼鐵中部分替代釩，也促使釩需求減少。因此，2020—2035年鋼鐵領(lǐng)域?qū)︹C的需求呈現(xiàn)先增長后緩慢下降的態(tài)勢，預(yù)測2025年、2030年和2035年3個(gè)時(shí)點(diǎn)鋼鐵冶金中釩需求量分別為9.97萬t、10.02萬t和9.20萬t，占比分別為90%、88%和87%，2028年鋼鐵領(lǐng)域?qū)︹C的需求達(dá)到峰值10.80萬t。

釩合金領(lǐng)域：含釩合金主要應(yīng)用于航天航空工業(yè)和核工業(yè)等領(lǐng)域。在航天航空工業(yè)領(lǐng)域中，目前還沒有其他可替代鈦合金的材料，未來，隨著我國“民航強(qiáng)國戰(zhàn)略”“大飛機(jī)計(jì)劃”“核電規(guī)劃”等計(jì)劃的實(shí)施，航空航天裝備、海洋工程裝備、新材料等幾大重點(diǎn)領(lǐng)域[10]都將持續(xù)拉動國內(nèi)釩消費(fèi)平穩(wěn)增長，我國釩行業(yè)將迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇。從近幾年該領(lǐng)域釩消費(fèi)量走勢可以看出，整體增長較為平穩(wěn)，預(yù)計(jì)2020—2035年釩合金領(lǐng)域?qū)︹C的需求量保持年均1.6%的增長率增長，預(yù)測2025年、2030年和2035年我國釩合金領(lǐng)域?qū)︹C的需求量為5 170 t、5 456 t和5 777 t，占比分別為5%、6%和7%。

釩系催化劑領(lǐng)域：目前國內(nèi)外火電廠脫硝大都采用燃燒后控制，其主流技術(shù)多采用選擇性催化還原法(SCR)來降低氮氧化物的污染[10]。隨著環(huán)境保護(hù)排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，國內(nèi)脫硝催化劑再生市場潛力巨大，為脫硝催化劑再生提供良好的應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)見，在新的氮氧化物控制技術(shù)出來之前，釩系催化劑仍然具有較好的市場優(yōu)勢。預(yù)計(jì)未來15年該行業(yè)對釩的需求量仍保持緩慢增長的趨勢，預(yù)測2025年、2030年和2035年我國釩系催化劑釩需求量分別為2 617 t、2 939 t和3 524 t，占比較為平穩(wěn)，保持在3%。

儲能領(lǐng)域：全釩氧化還原液流電池(VRB)是一種新型清潔能源存儲裝置，具有諸多優(yōu)點(diǎn)和良好的產(chǎn)業(yè)化前景。雖然我國全釩液流電池儲能技術(shù)目前處于試驗(yàn)示范階段，但國家層面發(fā)布的《貫徹落實(shí)<關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見>2019—2020年行動計(jì)劃》，將切實(shí)推動儲能項(xiàng)目的示范，此外新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展以及輸配電的持續(xù)優(yōu)化，儲能市場也將持續(xù)發(fā)展。預(yù)計(jì)2030年后，儲能技術(shù)逐漸成熟，液流電池形成產(chǎn)業(yè)鏈，該領(lǐng)域釩的需求量將會大幅度提升，2020—2035年儲能領(lǐng)域?qū)︹C的需求量先平緩增加后快速增長，預(yù)測2025年、2030年和2035年我國儲能領(lǐng)域釩需求量分別為2 523 t、3 113 t和3 927 t，占比分別為1%、1%和2%。

其他應(yīng)用領(lǐng)域：納米、生物醫(yī)藥等新興技術(shù)的高速發(fā)展，給釩新興材料提供了有利條件[6]，因而這些新興領(lǐng)域具有較好的潛在應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，釩需求將保持平穩(wěn)發(fā)展的態(tài)勢。預(yù)測2025年、2030年和2035年3個(gè)時(shí)點(diǎn)上述領(lǐng)域釩需求量分別為1 657 t、1 935 t和2 299 t，占比分別為1%、1%和2%。

根據(jù)預(yù)測，我國釩需求量在2026—2028年間進(jìn)入峰值區(qū)。得益于粗鋼產(chǎn)量的增長及新標(biāo)的實(shí)施，鋼鐵冶金領(lǐng)域?qū)?yīng)釩的需求在未來一段時(shí)間將會持續(xù)增加，但隨著鋼鐵領(lǐng)域需求峰值點(diǎn)的到來，隨后釩的需求將呈現(xiàn)緩慢下降趨勢；其他領(lǐng)域?qū)︹C的需求有所增加，尤其是全釩液流電池儲能領(lǐng)域。利用基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法預(yù)測我國釩需求量2028年達(dá)到峰值，對應(yīng)釩需求量為11.80萬t(表4和圖7)，各領(lǐng)域消費(fèi)結(jié)構(gòu)見圖8。

3.4 釩需求量預(yù)測結(jié)果

綜合上述兩種方法預(yù)測結(jié)果，結(jié)合消費(fèi)現(xiàn)狀，得到我國釩需求量分別為2025年10.95萬t、2030年11.20萬t和2035年10.79萬t(表5)。2020年受新冠肺炎疫情影響，我國釩需求量會下降，此后釩發(fā)展趨勢大致分為兩個(gè)階段：2021—2026年釩需求量將會持續(xù)增加，年均增長率為3.9%，2026年我國釩的需求量迎來峰值，達(dá)到11.62萬t；2027年—2035年需求量有所下降，但下降速度比較緩慢，降幅為1%。前一階段受鋼鐵產(chǎn)量增加及新標(biāo)實(shí)施的影響，釩需求量將會持續(xù)增加，隨著粗鋼需求峰值的到來，釩的需求達(dá)到峰值，隨后鋼鐵產(chǎn)量減少，雖然其他消費(fèi)領(lǐng)域釩的需求量有所增加，但整體占比較小，釩的總體需求量呈現(xiàn)下降的趨勢，之后維持在10.79萬～10.90萬t(圖10)。

圖10 2020—2035年我國釩需求趨勢預(yù)測圖Fig.10 Forecast of China’s vanadium mine resource demand trend from 2020 to 2035

表5 2025年、2030年和2035年我國釩需求量預(yù)測結(jié)果Table 5 Forecast results of China’s vanadium demand in 2025,2030 and 2035 單位：萬t

從宏觀趨勢分析的角度看，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，對于高強(qiáng)度鋼的需求越來越大。隨著我國2018年11月開始施行《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》(GB/T 1499.2—2018)，熱軋帶肋鋼筋中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷提高，強(qiáng)穿水工藝的淘汰推動了釩在我國鋼筋生產(chǎn)中的應(yīng)用。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，釩在催化、電池、顏料、納米及醫(yī)療材料等非鋼領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。但是，大部分事物的發(fā)展都呈現(xiàn)一定的規(guī)律與周期，根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的飽和，釩資源的需求在達(dá)到一定峰值后會緩慢下降，之后維持在一定區(qū)間。本文的數(shù)據(jù)也證實(shí)了釩的需求適用該規(guī)律，2020—2026年釩的需求量不斷上升，2027—2035年需求量有所下降但維持在一定的區(qū)間內(nèi)。

3.5 對預(yù)測結(jié)果的評述

采用上述兩種方法，預(yù)測得到2020—2035年釩需求量，兩種方法預(yù)測結(jié)果差值的均方差為0.3萬t，僅占預(yù)測結(jié)果平均值的2.7%，差值均方差較小，說明兩種方法的預(yù)測結(jié)果越接近，基本能滿足預(yù)測要求，且能起到相互印證的作用。在兩種方法的預(yù)測基礎(chǔ)上，結(jié)合消費(fèi)現(xiàn)狀，作了均值計(jì)算，得到較為科學(xué)的最終需求預(yù)測結(jié)果。本文的不足之處在于本次預(yù)測并未考慮未來市場上鈮替代品對釩的制約力；釩鋼相關(guān)性預(yù)測中，可能對我國鋼鐵出口因素考慮不充分。

通過對比世界各主要國家釩礦產(chǎn)品消費(fèi)歷史，本文預(yù)測的中國釩礦產(chǎn)品的消費(fèi)峰值點(diǎn)大約在2026年，人均GDP為21 300美元(蓋凱美元)，人均釩消費(fèi)量82 g，基本符合釩礦產(chǎn)品消費(fèi)規(guī)律(表6)。

表6 樣本國家歷史人均釩消費(fèi)峰值Table 6 Historical peak consumption of vanadium per capita in sample countries

4 結(jié)論與建議

4.1 主要結(jié)論

1) 通過釩鋼相關(guān)性與基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法兩種方法獲得的預(yù)測結(jié)果有較強(qiáng)的一致性。釩鋼相關(guān)性預(yù)測結(jié)果顯示，2026年我國釩需求達(dá)到峰值，釩需求量為11.81萬t，隨后釩需求呈緩慢下降趨勢；基于ARIMA模型的部門需求預(yù)測法，2028年前后我國釩需求達(dá)到峰值，釩需求量為11.80萬t，之后隨著粗鋼需求量的減少呈緩慢下降趨勢。

2) 根據(jù)“十四五”規(guī)劃，我國經(jīng)濟(jì)將進(jìn)入增速下降但質(zhì)量持續(xù)提升發(fā)展階段，鋼鐵行業(yè)向高質(zhì)量和綠色方向發(fā)展。鋼鐵領(lǐng)域作為釩礦的最主要消費(fèi)領(lǐng)域，隨其需求峰值到來，需求趨于平穩(wěn)，甚至下降。這種情況導(dǎo)致釩礦的需求峰值也隨之到來，預(yù)測需求峰值為11.62萬t左右，隨即緩慢下降進(jìn)入一個(gè)高位需求的平臺期。

3) 在我國釩礦主要消費(fèi)領(lǐng)域需求減弱的趨勢下，新領(lǐng)域、高端領(lǐng)域?qū)︹C礦需求的拉動將成為重要突破口。加強(qiáng)釩礦選冶技術(shù)和高端產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，發(fā)展高端產(chǎn)品，開拓新的市場需求將成為必然選擇。目前來看，儲能領(lǐng)域和釩合金領(lǐng)域有較好的發(fā)展前景。隨著國內(nèi)技術(shù)進(jìn)步及突破，我國醫(yī)療、保健、光電傳感等行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將對釩行業(yè)消費(fèi)起到一定的推動作用。 新興消費(fèi)領(lǐng)域的開拓和培育，消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級，將成為釩礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的破局之道。

4.2 對策建議

1) 編制實(shí)施好釩礦產(chǎn)品需求側(cè)發(fā)展規(guī)劃，保障未來15年我國經(jīng)濟(jì)社會和區(qū)域發(fā)展對釩礦資源產(chǎn)品的需求。釩礦產(chǎn)品市場的需求主要受鋼鐵行業(yè)影響，我國鋼材的消費(fèi)地區(qū)主要集中在華東地區(qū)、中南地區(qū)和華北地區(qū)，2019年這三個(gè)區(qū)域的消費(fèi)占比分別為41.6%、21.6%和17.2%，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，2026年釩消費(fèi)達(dá)到峰值，要提前做好區(qū)域釩礦產(chǎn)品需求側(cè)發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)規(guī)劃華東地區(qū)、中南地區(qū)和華北地區(qū)，保證釩礦資源產(chǎn)品的有效供給。

2) 做好我國釩礦供給側(cè)產(chǎn)能規(guī)劃布局，合理開發(fā)與綜合利用好我國的釩礦資源。我國攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)是我國重要的釩產(chǎn)業(yè)基地，釩產(chǎn)能占比達(dá)79%，隨著釩需求峰值的到來，合理進(jìn)行重點(diǎn)地區(qū)的產(chǎn)能配置，為釩礦資源的合理開采打好基礎(chǔ)。

3) 著力技術(shù)創(chuàng)新，提升釩鋼的應(yīng)用比例。隨著《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》(GB/T 1499.2—2018)的推進(jìn)與落實(shí)，熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)企業(yè)注重自主創(chuàng)新研究，積極引入釩微合金化技術(shù)，提升釩鋼在建筑業(yè)的應(yīng)用占比，加速淘汰落后的工藝裝備，提高釩的利用率，實(shí)現(xiàn)釩鋼高質(zhì)量發(fā)展與應(yīng)用。