［本站讯］近日，威海前沿交叉科学研究院联合马里兰大学、中科院城市环境研究所等多个研究团队在全球可再生电力价值链的金属足迹分析方面研究取得进展。相关研究成果以《追溯全球可再生电力价值链的金属足迹》（Tracing metal footprints via global renewable power value chain）为题，在Nature Communications在线发表。山东大学博士研究生付娆、彭焜为论文共同第一作者，山东大学博士后刘茜、马里兰大学教授冯奎双和山东大学教授李佳硕为论文共同通讯作者。

发展可再生电力是实现电力系统脱碳，减少温室气体排放的关键手段之一。然而，大规模部署可再生电力基础设施（例如风机、光伏板等），使各种金属需求量也随之大幅增长。在全球化背景下，可再生电力基础设施的生产过程被分割成日益精细化和专业化的若干环节（从采矿、冶炼、零部件制造到最终部署等），不同发展阶段、要素禀赋与技术水平的经济体以不同的角色参与可再生电力价值链，获得增加值的同时也消耗了金属资源。因此，明晰各经济体可再生电力需求的金属消费规模及其来源、获得的增加值大小等越来越具有挑战性。为此，亟需厘清可再生电力价值链上各经济体金属消费和增加值分布情况，为制定负责任的贸易政策和可持续的可再生电力供应链管理策略提供有价值的信息。

鉴于此，本研究融合多区域投入产出模型、价值链分解模型和结构分解分析模型，系统追溯了2005、2010和2015年全球44个经济体和5个其他地区7种可再生电力（水电、风电、生物质能发电、光伏发电、光热发电、海洋能发电和地热能发电）供应链活动中各经济体的10类金属足迹（铝、铜、铁、铅、锌、银、镍、锡、其他有色金属和铂族金属矿石）和增加值，描绘了可再生电力消费驱动的国际贸易活动中隐含的金属资源转移路径，评估了不同经济体在可再生电力价值链中的地位，进而揭示了贸易中隐含金属足迹变化的驱动机制。具体发现如下：

2015年排名前10的经济体可再生电力需求的金属足迹（a.水电，b.风电，c.生物质能发电，d.光伏发电）

追溯了全球和区域可再生电力需求的金属足迹。2005-2015年期间，全球可再生电力需求的总金属足迹增加了97%。由于不同经济体之间可再生电力部门的规模和金属利用效率存在显著差异，可再生电力需求的金属足迹规模、金属类型等差异巨大（图1）。中国作为全球可再生电力装机最大的国家，2015年其新增装机容量为67.7吉瓦(占全球总量的43%)，可再生电力发电量为1381太瓦时(占全球总量的24%)，金属足迹占全球可再生电力需求总足迹的一半以上（61%）；相比之下，美国作为可再生电力装机第二大的经济体，2015年其新增装机容量增加了17.3吉瓦(占全球总量的11%)，可再生电力发电量为568太瓦时(占全球总量的9%)，金属足迹仅占全球可再生电力需求总金属足迹的1%。

可再生电力价值链中主要的隐含金属转移流向图（a. 2005年，b. 2015年）

厘清了可再生电力价值链中的金属外包路径。金属外包指为满足本国的可再生电力需求，将金属相关的生产环节转移到更具优势的经济体，增加了境外金属开采，即带来了隐含金属消费转移（图2）。在发达经济体和高中等收入经济体（尤其是中国）可再生电力规模扩张的推动下，2005-2015年期间，全球可再生电力消费驱动的隐含金属转移规模增加了69%。欧洲是隐含金属的主要进口国，其隐含金属进口规模占全球总隐含金属进口量的29%-52%。尽管中国可再生电力需求的金属消费量中有63%以上由本国供应，但2015年已成为全球最大的隐含金属进口国。相比之下，美国对国外隐含金属的进口依赖度逐年提高，其金属足迹中隐含金属进口占比从2005年的90%上升至2015年的98%。

各经济体总出口中隐含的国内金属消费占比和国内增加值占比（a. 2005年，b.2015年）

揭示了各经济体在可再生电力价值链中的地位。我们以经济体总出口中的DMUR（国内金属消费占比） 和DVAR（国内增加值占比）展示各经济体在价值链中的地位，一个经济体的DMUR值越高代表其隐含金属出口中来自国内的份额越高，即资源出口型国家。结果显示（图3），发达经济体主要占据可再生电力价值链中的高端位置，出口高附加值、低金属强度的产品。比如，挪威、德国和荷兰在可再生电力价值链中出口获得的增加值占全球增加值的42%，且DVAR值超过85%，但其DMUR值远低于全球平均水平（37%）。相比之下，发展中经济体倾向于出口金属强度高、低附加值的产品。例如，拉丁美洲和亚太地区出口的隐含金属占全球总隐含金属贸易量的45%，DMUR值高达72%-97%，但这些地区出口获得的增加值却最少（占世界总量的2%-7%）。

2005-2015年不同驱动因素对主要经济体隐含金属进出口变化的贡献（a.进口，b.出口）

阐释了隐含金属贸易规模增长的驱动因素。可再生电力需求增长是隐含金属贸易量增长的主要原因（图4）。2005-2015年，美国和欧洲等发达经济体的可再生电力需求增长贡献了其隐含金属进口增长量的39%-93%。类似地，贸易结构、生产技术等因素也对隐含金属进口量增长呈正向推动作用。相反，技术进步推动下，各部门的直接金属开采强度下降是驱动贸易中隐含金属量下降的主要因素。发展中经济体的金属强度下降导致发达经济体的隐含金属进口量下降70%-75%和发展中经济体的隐含金属出口量下降42%-84%；但仍难以抵消可再生电力需求等因素所驱动的隐含金属贸易量涨幅。

本研究建立了全球可再生电力价值链相关的金属足迹定量核算框架，明晰了可再生电力供应链活动中各经济体的金属消费、价值链地位和相关责任，揭示了可再生电力需求所引起的金属消费演变特征及其背后的驱动力，从价值链角度为促进可再生电力领域跨界联合行动提供了重要的管理决策参考。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39356-x