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　　来源| 布袋财局

　　编辑|陆家嘴大宗商品论坛

　　本文在传统“S曲线”钢铁需求预测模型的基础上进行了创新性改进，纳入了全球社会经济动态、地缘政治风险、气候变化和技术进步等多维因素，对至2050年的全球及中国钢铁需求进行了前瞻性的趋势预测。同时，利用钢铁蓄积量模型对全球和中国至2050年的废钢资源量进行了估算。此外，根据铁元素平衡原理，对全球和中国的中长期铁矿石需求进行了预测。针对低碳发展的迫切需要，本文还对全球直接还原铁DRI需求量进行了估算。这些综合预测为各国制定铁矿石资源战略规划提供了有价值的参考。本研究采用综合性方法和多维分析框架，在兼顾经济与环境因素的基础上，为理解未来钢铁产业趋势提供了更加细致而有力的支撑体系。

　　引言

　　钢铁是全球使用最为广泛的金属材料，在建筑、汽车、造船、机械、家电和能源等各个领域都是关键的结构材料。钢铁需求预测的复杂性源于其衍生性和工业化不同阶段的显著差异。目前主要应用计量经济学方法、消费强度（IU）方法、钢铁加权工业生产（SWIP）计算和人均钢铁蓄积量模型等多种研究方法。中国学者基于双拐点理论，构建了矿产资源消费的S型需求曲线，揭示了工业化过程中矿产资源消费与社会经济发展的关系。

　　本研究分析了来自世界钢铁协会和各国钢铁协会的粗钢和钢铁产品的生产和消费数据，考察了不同国家的经济和钢铁发展历史。研究发现，这些国家在工业化时期、产业政策取向和经济发展模式上存在显著差异。值得注意的是，在考虑到钢铁收得率的提高后，该研究发现，只有少数国家或地区的钢材消费模式与和经济发展与传统的S型曲线保持一致。由于工业化水平、工业政策和发展模式的不同，大多数国家的人均钢铁消费相对于经济发展表现出不同的轨迹。

　　作者对传统的S型曲线需求预测方法进行了优化和改进，结合了全球和中国经济趋势、人口变化、地缘政治风险、气候变化和技术进步等多维因素，为中国和全球市场提供了到2050年钢铁需求的前瞻性预测。

　　此外，钢铁工业依金属铁元素原料，主要是铁矿石和废钢。在以铁矿石为主要原料的高炉-转炉（BF-BOF）工艺目前占据主导地位的同时，电弧炉（EAF）技术和氢冶金技术因其减排优势而备受关注。为响应低碳排放要求，钢铁行业含铁金属原材料构成预计将发生重大变化。

　　利用钢铁蓄积量模型，估算了到2050年全球和中国的废钢资源可用性。根据铁金属元素平衡原理，对全球和中国的中长期铁矿石需求进行了预测。此外，为响应低碳发展的迫切需要，对全球直接还原铁（DRI）的需求进行了估计。

　　预测结果如下：

　　（1）到2050年，全球粗钢需求将达到26.3亿吨，年均增长1.1%。其中生铁产量为9.6亿吨，直接还原铁DRI消费量为5.1亿吨，废钢消费量为14.2亿吨，金属铁元素占比分别为33%，18%和49%，到2050年的平均年增长率为-1.2%，+5.0%和+3.1%。预计到2050年，中国粗钢需求将达到8.4亿吨，产量将达到8.7亿吨。

　　（2）到2050年，全球钢铁蓄积量将达到711亿吨，其中中国将占231亿吨。预计到2050年，全球和中国的废钢资源量将分别达到14.3亿吨和4.6亿吨。

　　（3）到2050年，全球铁矿石需求预计将稳定在23.4亿吨，与2021年的水平相当。DRI需求预计将达到5.1亿吨，其对金属铁元素成分的贡献占比将从2023年的6.5%增加到2050年的18%。

　　表12024-2050年全球粗钢需求预测

　　表1注释：前三大列表示全球，中国和全球除中国的粗钢需求量、人均粗钢需求量和人口数量；最后一大列是中国粗钢需求量和人口的全球占比

　　图12024~2050年全球粗钢需求预测

　　这些综合预测为国家铁矿石资源战略、产业政策制定和行业发展提供了重要参考。

　　1．中国粗钢需求预测

　　1.1 中国钢铁供需回顾

　　中华人民共和国成立以来，我国经济发展经历了四个阶段（见图2和表2）：

　　图2中国国内生产总值（GDP）增长率

　　表2中国经济发展的四个阶段

　　•1949~1978年：低增长时期。新中国成立之初，重工业优先发展，基础设施投资快速增长。到1978年，粗钢的消费量从零增加到4000多万吨。

　　•1978~2001年：快速增长期。改革开放后，轻工业率先发展，20世纪80年代中期，重工业复苏。到1996年，中国粗钢产量超过1亿吨，成为世界上最大的钢铁生产国。

　　•2001~2012年：高速增长期。加入世界贸易组织后，中国成为世界工厂，粗钢消费量从1.7亿吨上升到6.8亿吨，到2005年成为钢铁净出口国。

　　•2012~2020年：稳定增长期。经济增长开始放缓，第三产业所占比重上升。2020年，粗钢消费量达到10.48亿吨的峰值，随后开始下降，当年人均粗钢消费量为736公斤。

　　•2020年以后：高位平台期。中国进入高质量发展阶段，钢材需求高水平高位波动（见图3）。

图31949~2023年中国粗钢表观消费量

　　1.2 中国粗钢需求预测

中国人口预测：

　　不同机构对2050年中国人口的预测差异很大，直接影响到对钢铁需求的预测。联合国（UN）给出了最为乐观的预测值为13.17亿，而中国国家发展研究中心、国盛熊园以及梁建章等机构的预测则集中在12亿左右。本文在进行钢铁需求预测时，采用联合国与梁建章预测值的平均数作为基准情景假设，同时设定了乐观情景与悲观情景进行对比分析。

中国面临的新挑战和新机遇：

　　当前，中国既面临着去全球化浪潮、气候变化压力、人口结构变化、科技进步带来的新挑战，也面临着城市化带来的新机遇。专家认为，中国有能力避免陷入中等收入陷阱，原因包括研发支出和生产率的增加、工业自动化的领先地位、充足的劳动力供应以及正在进行的城市化进程。通过各种改革措施，挖掘人口结构变化的潜力，扩大消费，中国可以抓住规模经济带来的发展机遇。未来，中国有望在汽车、电气设备和电信电子等领域发展全球竞争力，同时在绿色经济等新兴产业中发挥规模优势。总体来看，中国正在向价值链高端迈进，制造业增加值占全球比重持续提升，成为引领新一轮工业革命的重要力量。

中国经济增长预测：

　　中国经济增长预测是根据中国社会科学院张晓晶Zhang Xiaojing对2023年的分析预测计算得出的。

　　基准情景：“十四五”期间，中国国内生产总值年均增长5%以上，到2035年人均国内生产总值达到2.43万美元，和中等发达国家2.42万美元的水平相当。

　　悲观情景：考虑到人口加速老龄化和中美经济增长的不利影响。“十四五”期间的潜在增长率将比基线情景每年下降1个百分点，到2035年，中国人均国内生产总值将达到2.28万美元，比基线情景少1500美元，低于中等发达国家水平。

　　乐观预测：中国将能够有效地对冲人口老龄化加速和中美技术脱钩，通过减税、提高全要素生产率、改善人力资本、提高劳动参与率等供给侧结构性改革实现。未来30年，中国经济潜在增长率将以每年1%左右的速度增长，到2035年，中国人均国内生产总值将达到2.63万美元，超过中等发达国家的水平。

　　中国未来潜在经济增长率虽然会逐渐放缓，但仍将长期保持在3%以上（见表3）。

　　表3基准情景下中国潜在经济增长率的预测

　　表头注释翻译：第一列为年份，第二列为潜在的经济增长率，第三列为人均GDP

中国粗钢需求预测：

　　自2010年关于S型需求曲线的研究发表以来，几乎所有的研究都遵循了这一原则，以日本或美国作为比较国来预测中国未来的钢铁需求。然而，根据下一节的研究，我们发现，在考虑钢铁行业的技术进步和钢铁收得率提高等因素时，各国在工业化阶段、产业政策和经济发展模式上存在显著差异。人均钢铁产品消费呈现出不同的演化路径，只有少数国家的钢铁产品消费符合经济发展的S型模式。

　　已完成工业化的西方国家，例如美国、英国和法国，第三产业份额在后工业化时期大大增加，导致制造业的份额减少，人均钢铁产品消费量大幅减少。相比之下，德国、意大利和奥地利等继续重视制造业出口的国家，人均钢铁产品消费量呈波动上升趋势。日本等快速工业化的地区，人均钢铁产品消费峰值超过了西方国家；然而，随后间接出口需求的下降导致大量减少。

　　各国钢铁需求的演变表现出以下特点：由于工业化阶段和进程的不同，各国人均钢铁产品消费峰值存在显著差异。大力发展制造业的国家经历了暂时的挫折，随后钢铁产品消费持续上升。经济结构的变化决定了达到峰值后的下降程度；通常情况下，各国的钢铁消费量在达到峰值后的8~9年内会继续下降。在第二次高峰期间，钢铁产品消费的反弹幅度通常超过40%。

　　对中德两国发展路径的比较分析表明，中国未来的钢铁需求模式可能会在一定程度上借鉴或趋近于德国的经验。这一判断基于两国在结构上的多重相似性：两国在后工业化阶段均坚持以制造业为核心的发展战略，重视出口导向型经济模式，拥有大规模市场优势，推行具有支持性的产业政策，并在技术创新方面处于领先地位。这些相似之处显示，中国在人均钢铁消费达到峰值后，可能会维持相对较高的水平，而不会呈现出简单的持续下滑趋势。

　　中国的独特地位，以其庞大的市场规模和强大的产业链整合为特征，表明中国在多个产业领域的领导作用得到加强。在去全球化背景下，中国的规模优势可能成为新的增长动力。此外，在供应链安全、绿色发展和能源转型方面的持续投资可能会维持高水平的钢铁消费。这些因素表明，中国的钢铁需求可能会遵循与德国和意大利类似的模式，人均钢铁消费量在中长期内保持相对稳定的水平。

　　根据长期经济发展预测、人口预测和前面的分析，对中国到2050年的钢铁需求进行了估计。在这一基准情景下，该模型预测，从2025年开始，人均粗钢消费量将以每年1.0%的速度下降，到2035年稳定下来，然后在2040年之后经历小幅反弹，年增长率为0.5%。预计粗钢净出口将逐步减少，到2030年达到4000万吨，到2035年达到3500万吨，2040年以后达到3000万吨。据此推算，2030年中国粗钢消费量和产量分别为9.1亿吨和9.5亿吨，2035年为8.6亿吨和9亿吨，2050年为8.4亿吨和8.7亿吨。

　　对于乐观和悲观情景，应用了不同的假设。乐观的情景遵循联合国人口预测，到2035年，人均粗钢消费量将以每年0.6%的温和速度下降。相反，悲观情景采用Liang Jianzhang（梁建章）的人口预测，人均粗钢消费量下降速度更快，到2035年每年下降1.4%（见表4、图4）。这些数据为中国钢铁行业提供了一个全面的前景，反映了未来几十年经济发展、人口变化和工业趋势之间的相互作用。

　　表42024-2050年中国粗钢需求与产量预测（O=乐观）B=基准；P=悲观）

　　表格注释：三大列分别为粗钢需求量（百万公吨），粗钢产量（百万公吨）和人均粗钢需求量（kg）

　　图4中国粗钢需求预测2024~2050年人均粗钢需求（a）和总粗钢需求（b），两幅图都展示了三种情景：乐观、悲观和基准情景

　　2．全球粗钢需求预测

　　2.1 全球钢铁供需回顾

　　历史数据显示，全球粗钢生产和消费经历了四个不同的阶段：缓慢增长（1900-1945）、稳定增长（1945-1970）、减速增长（1970-2000）和快速增长（2000年以来），如图5所示。

　　图5全球粗钢产量/消费量

　　需要特别指出的是，直接以粗钢产量作为钢铁需求的替代指标，无法反映早期钢铁工业受技术限制、成材率较低所带来的影响。1950年代至1990年代期间，全球钢铁收得率平均每年提升约0.5%。考虑这一因素后估算，1970年至2000年间的全球钢铁需求年均增长率约为1.2%。这强调了在解读历史钢铁生产与消费趋势时，必须充分考虑技术进步的影响。

　　2.2 全球钢铁需求预测

　　在传统的钢铁需求预测方法中，决定资源消耗的主要因素是人口变化、经济增长和对提高生活水平的追求。70年来，国际关系经历了和平、合作、和谐三个阶段，逐步走向缓和。再加上信息和通信技术的进步，这大大降低了与横向国际分工和纵向产业链解体相关的交易成本，从而促进了全球化。

　　然而，世界目前正在经历深刻的大趋势变化，这些趋势正在重塑全球经济、社会和行业（见图6）。

　　图6全球大趋势

　　一是地缘政治风险上升和去全球化趋势加剧了对供应链安全的关注，导致全球供应链重组、产能碎片化、供应约束加剧。此外，各国对关键材料的贸易限制和战略储备的增加导致对新生产能力的投资需求增加和商品需求增加。

　　与此同时，气候变化给钢铁行业在绿色能源领域带来了挑战和机遇，因为对风能、水电和太阳能等新型低碳能源的需求大大超过了传统能源。此外，低碳技术的发展严重依赖于钢铁的支持。

　　技术进步对钢铁需求的影响各不相同；虽然轻量化汽车设计减少了对钢材的需求，但高强度钢材又扩大了其应用范围。总体而言，技术进步对钢铁需求的影响被认为是正面积极的。

　　在前所未有的全球变化背景下，全球供应链的重组、产业链安全库存的重建、能源转型投资和军备预计将推动对包括钢铁在内的全球大宗商品的需求以超过潜在增长率的速度增长。

　　全球粗钢需求预测利用了联合国提供的人口预测。对于中国的需求预测，采用了“中国粗钢需求预测”一节的基准结论，假设到2040年，中国以外的人均粗钢消费量将以2.0%的速度增长。2040年以后，人均粗钢消费增速预计将下降至0.5%。据此，预测2050年中国以外地区粗钢消费量为17.9亿吨，年均增长率为2.1%（表1）。预计到2050年，全球粗钢消费量将达到26.3亿吨，年均增长率为1.1%（图1）。

　　2.3 全球金属铁元素原料需求预测

　　钢铁行业的特点是高碳排放，从铁矿石开采到钢铁生产都存在显著的碳足迹。本节探讨了为实现碳减排目标，铁矿石、废钢铁和DRI的需求和结构预计将发生的重大变化。到2050年，全球钢铁产量预计将达到26.3亿吨，对应的全球铁矿石需求为23.4亿吨，废钢消费量为14.2亿吨，DRI需求为5.1亿吨。

　　鉴于与废钢冶炼有关的二氧化碳排放量较低，预计它将成为金属铁元素原料的首选来源，尽管其消费量将受到其他含铁资源供应情况的影响。铁矿石的总需求可以根据粗钢产量和废钢消费量来估算。在未来碳减排努力的背景下，铁矿石需求结构预计将发生重大变化，DRI需求预计将在当前水平上迅速增长。由于高质量铁矿石的稀缺，DRI的供应可能受到限制，导致DRI的供需缺口较大。

全球金属铁原料构成回顾

　　2023年，全球粗钢产量达到18.9亿吨，其中生铁为13.1亿吨，DRI为1.42亿吨，这意味着废钢消费量为6.32亿吨。生铁在铁元素中的占比63%，DRI占比7%，废钢占比30%。与2000年相比，生铁的占比增加了2%，DRI增加了2%，废钢减少了4%（见图7）。

　　图71970~2023年全球金属铁元素原料构成变化

　　在中国，2023年粗钢产量为10.19亿吨，生铁产量为8.71亿吨，预计废钢消费量为2.5亿吨。生铁占金属铁料的占比78%，废钢占22%。与2000年相比，生铁增加了17%，废钢减少了17%。生铁78%，废钢占比22%。与2000年比，生铁上升17%，废钢下降17%。

　　在全球范围内，不包括中国，2023年粗钢产量达到8.69亿吨，生铁产量为4.38亿吨，DRI产量为1.36亿吨，预计废钢消费量为3.82亿吨。在这种情况下，生铁占金属铁料的占比46%，DRI占14%，废钢占40%。与2000年相比，生铁下降了10%，DRI上升了9%，废钢上升了1%。

　　从2000年到2023年，全球粗钢、生铁、DRI和废钢的年均增长率分别为3.5%、3.6%、5.1%和3.6%。中国贡献了全球粗钢增长的86%，生铁增长的101%，废钢增长的76%，而所有DRI增长都来自海外供应。

　　2.4 废钢供需预测

　　废钢是目前世界上回收最多的大宗商品，也是重要的再生资源。对废钢进行合理的回收利用，不仅可以降低钢铁企业的能源和原材料消耗，减少环境污染物的排放，还可以为整个行业和国家的绿色发展进程做出积极贡献。

　　与使用铁矿石相比，每使用一吨废钢，钢铁企业可节约铁矿石1.6吨，减少焦炭消耗0.35吨，减少二氧化碳排放1.6吨，减少固体废物排放3吨。提高废钢利用率有利于节能减排，有利于循环经济和低碳发展。

　　作为减少二氧化碳排放的第一步，钢铁生产商可以最大限度地利用现有钢厂自产废钢，并采用以废钢为主要原料的电弧炉炼钢工艺，这种工艺是目前所有炼钢方法中二氧化碳排放量最低的。

钢铁蓄积量和废钢资源量预测方法：

　　废钢资源量是指可回收的废钢量，主要来自自产废钢、加工废钢、折旧废钢和进口废钢。这一数量受国家粗钢产量、生产收得率、钢铁蓄积量和废钢回收率等多种因素的影响。由于废钢来源分散，缺乏准确的统计方法，对自产和加工废钢的预测通常采用转换系数法，折旧废钢的预测通常采用“钢铁蓄积量折算法”和“钢铁产品生命周期法”。本文采用在钢铁蓄积量折算法对全球和中国废钢资源量进行预测。

　　钢铁蓄积量是指一个国家或地区内使用的所有钢材产品的总重量。钢铁蓄积量折算法的核心在于确定合适的折算系数，而折算系数取决于目前在役钢铁产品的“年龄”分布。在社会钢铁蓄积量中，如果大部分在役钢铁产品相对“年轻”，则转换系数会较低；相反，如果它们中的大多数是“老旧的”，则系数会更高。根据美国和日本等国的数据，全球折旧折算系数设定为1.2%，而中国为1.4%，用于计算未来的折旧废钢资源。

　　钢铁蓄积量的计算主要有两种方法：第一种方法是对钢铁产品进行实地调查，并将其转化为金属铁重量；第二种方法是计算一定时期（如一年）的产量，并将这些数据累积起来。第一种方法需要大量的劳动力和成本，并且在将结果转化为等效金属铁料方面存在挑战，在日本自从1983年时的科学技术厅进行调查后就没有再进行过。第二种方法起源于美国，特别是1957年的巴特尔纪念研究所Batelle Memorial Institute，目前被美国、韩国和日本用于估算钢铁蓄积量。

　　计算国家钢铁蓄积量的挑战在于对钢铁产品的间接贸易进行量化。对于全球在钢铁蓄积量，只需要考虑钢产量和废钢消费总量。本文采用两个基本公式计算在钢铁蓄积量。公式1针对全球钢铁蓄积量，而公式2侧重于国家层面的钢铁蓄积量。两个方程中的所有变量都以百万公吨（Mt/年）为单位进行测量。该框架提供了一种全面的方法来跟踪钢铁蓄积量变化，同时考虑到材料循环中各种形式的钢材流动。

　　全球钢铁蓄积增量=当年成品和半成品钢铁总产量—当年废钢消费量（公式1）

　　一个国家的年度钢铁蓄积增量=当年粗钢总产量—当年半成品和成品净出口—当年进一步制成品间接净出口—当年废钢净出口—当年废钢消费量（公式2）

　　其中废钢消费包括所有类型的废料钢：自产废钢，加工废钢和折旧废钢。间接净钢铁出口是指制成品（如电器、建筑材料、汽车零部件和消费品）中含有的钢铁的净出口量。

　　钢铁产品生命周期法估算各种钢铁产品的平均使用寿命，结合历史生产或消费数据预测每年将报废的钢铁产品数量，然后乘以相应的回收率。这种方法将所有类别的可回收废钢数量相加，以估算该年的折旧废钢资源总量。主要的挑战在于对钢铁产品进行分类并确定其平均使用寿命。

全球钢铁蓄积量和废钢资源预测：

　　根据上一节中提供的钢铁蓄积增量计算公式，并利用“中国粗钢需求预测”一节中对全球、中国和除中国以外的全球粗钢产量预测，结合世界钢铁协会的历史数据和Takamatsu Nobuhiko4和Hayashi Seiichi的研究报告5，得出以下关于钢铁蓄积量、人均钢铁蓄积量，以及自产/加工/折旧废钢资源量的预测结论（见表5）：

　　•1870年至2023年，全球钢铁蓄积量389亿吨，人均钢铁蓄积量4.8吨。

　　•2023年，全球粗钢产量预计为18.9亿吨，废钢消费量预计为6.3亿吨，导致钢铁蓄积量增加约12亿吨。

　　•2000年至2023年，全球钢铁蓄积量预计将达到225亿吨，占总蓄积量的58%；预计这些蓄积量将在20至40年内被转化为废钢资源量。

　　•到2050年，预计全球钢铁蓄积量将达到711亿吨，人均钢铁蓄积量为7.3吨，比2023年增加2.5吨，年均增长0.09吨。

　　•2050年，全球粗钢产量预计为26.3亿吨，废钢消费量为14.2亿吨，占金属铁含量的占比49%。

　　•2050年预计14.2亿吨废钢资源量/消费量中，折旧废钢占10.3亿吨，占72%，比2023年的4.98亿吨增加5.3亿吨，占比提高9%。

　　表52024~2050年钢铁蓄积量和废钢资源量预测

　　表格注释：四大列分别为：粗钢生产量（百万公吨），废钢产生/资源量（百万公吨），钢铁蓄积量（十亿吨）和人均钢铁蓄积量（吨）

　　图8全球（a）和中国（b）钢铁蓄积量和废钢资源量预测

　　2.5 全球铁矿石需求预测

　　根据前文对全球粗钢需求、钢铁蓄积量和废钢资源量的预测，假设未来全球碳减排将全面推进，碳税将迫使钢铁行业加快废钢的开发利用。不考虑工艺路径对废钢使用的限制，即废钢的资源量最大化被利用，则铁元素中的铁矿石需求就是粗钢产量和废钢资源量的差值，铁矿石需求估计如下（见表6）：

　　•2023年，全球生铁和DRI产量预计为14.52亿吨（见表5和图8），铁矿石消费量为23.1亿吨，其中金属铁元素的贡献占比70%。

　　•到2050年，全球生铁和DRI产量预计将达到14.6亿吨，对应的铁矿石需求将达到23.4亿吨，铁矿石金属铁元素的贡献占比将下降到51%（见图9）。

　　表6全球金属铁元素需求预测2024-2050

　　表头分别是：年份，粗钢生产量（百万公吨），生铁和DRI产量（百万公吨），废钢消费（百万公吨），铁矿石贡献比例，废钢贡献比例和铁矿石需求（百万公吨）

　　图9全球铁元素构成预测

　　2.6 全球DRI需求预测

　　DRI是通过使用还原剂在低于其熔点的温度下还原铁矿石或氧化铁球团来生产的，从而产生高度金属化的铁产品。DRI在降低钢铁工业能耗和碳排放方面发挥着至关重要的作用，是推进电炉炼钢的关键原料。在未来，利用绿色氢生产DRI有望成为重要的脱碳策略。

　　DRI在全球铁元素中的贡献占比起步于70年代，在2000年左右迅速上升到约4%。虽然持续增长，但由于中国钢铁行业的发展和资源禀赋限制的影响，其份额在4.5%左右波动，直到2016年开始出现爆炸式增长。2023年，全球DRI产量达到1.36亿吨，占全球金属铁元素中贡献占比达6.5%，产量和份额均创历史新高。从2016年到2023年，DRI的年均增长率高达8.1%，7年间产量增长了72%。

　　DRI在当前和未来钢铁行业的发展中，特别是在实现节能减排和绿色发展方面发挥着至关重要的作用，具有巨大的增长潜力。随着从低品位铁矿石中生产DRI技术的突破，预计DRI产量将继续快速增长。保守估计，DRI需求将以5.0%的复合年增长率增长，到2050年将达到5.1亿吨，对金属铁供应的贡献将达到18%（见图10）。DRI正在成为全球钢铁企业转型发展的关键领域，其重要性将日益凸显。