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目录
一、研究背景与分析视角
二、常规情景下的铜供需格局
三、电气化转型的额外铜需求
四、铜与发展中国家：被忽视的结构性需求
五、结论与对铜市的长期启示
附录：原文完整中文翻译
铜：采矿、发展与电气化转型
原文来源：Cathles, Simon & Wood，《铜：采矿、发展与电气化》，SEG Discovery No.141，2025年4月
核心主题：铜矿供需平衡、电气化转型铜需求量化、全球发展中国家铜需求、政策含义
▶ 本报告包含：研究解读（约4000字）+ 原文完整中文翻译
文章核心结论：
1）以风光为主的全面去碳化转型，将对铜的需求产生采矿业根本无法满足的压力，问题核心在于储能用铜；
2）中长期来看，仅满足常规发展需求，铜价就已面临翻倍压力，未来矿山开发需大规模加速；
3）在技术上可行且矿产资源现实的转型路径存在，以核能为主、甲烷调峰为辅、推广混动汽车是其核心要素；
4）发展中国家的基础设施建设构成未来数十年铜需求的稳定底部，与转型需求形成资源层面的隐性竞争；
5）现有公众对采矿业的社会与环境接受度亟需改变，否则将成为供应扩展的最大非技术性瓶颈。
一、研究背景与分析视角
本报告所解读的学术文章由康奈尔大学L.M. Cathles教授、密歇根大学A.C. Simon教授以及昆士兰大学D. Wood教授联合撰写，于2025年4月发表于SEG Discovery期刊。三位作者均为经济地质学会会士，具有深厚的矿业经济与资源政策研究背景。
文章的核心问题意识源于当前能源转型政策语境下日益突出的矿产资源约束：全球正大力推进去化石燃料的电气化转型，但相关政策制定者往往低估了铜等关键矿产的实际供应瓶颈。
作者选择铜作为分析核心，原因在于：
·铜是已被大规模开采逾120年的成熟金属，供应扩展难度远超锂等新兴关键矿产；
·铜是发展中国家现代化建设最不可或缺的基础性原材料，与人均生活水平高度相关；
·铜的短缺将同时制约能源转型与全球发展目标，使其成为政策层面的核心矛盾点。
文章的分析框架分为两个层次：
1）首先建立"常规情景"（Business-as-Usual）下的铜需求基准，排除电气化转型的额外需求，仅反映全球人口增长与持续发展驱动的常规需求趋势；
2）在此基础上，再叠加全球交通电气化与电力系统去碳化带来的增量铜需求，量化各种转型情景下的采矿压力。
二、常规情景下的铜供需格局
2.1 历史趋势与长期预测
文章采用对称逻辑增长曲线（Logistic Growth Curve）对铜矿产量进行长期建模，该方法与M. King Hubbert用于预测美国石油峰值的数学框架一致，并经历史数据验证具有较强预测效力。
关键数量特征如下：
·2018年全球铜需求（以精炼产出计）约为24.4百万吨/年，以此为基准，预计到2050年将增至50百万吨/年，年均增速2.2%；
·2018年矿山开采量约20.4百万吨/年，预计到2050年增至37.1百万吨/年，年均增速1.9%；
·2023年实际数据：精炼铜产量27百万吨，矿山贡献22.2百万吨，废杂铜回收4.8百万吨；
·2018年至2050年累计矿山开采量预计达905百万吨，超过人类此前全部历史开采量（784百万吨）。
值得注意的是，模型预测的铜资源禀赋（6,598百万吨）与美国地质调查局（USGS）基于地质可能性的估算（5,600百万吨）高度接近，具有较强的可信度支撑。
然而，在已知资源中，仅有约1,000百万吨为已充分钻探验证的储量，另有1,100百万吨为识别资源，其余3,500至4,400百万吨为待发现资源，构成重大勘探挑战。
2.2 常规情景下的采矿挑战
仅维持常规增长情景，到2050年矿山产量就需从20.4增至37.1百万吨/年，增量达16.7百万吨/年。要实现这一目标，需满足以下条件之一：
情景
所需条件
可行性评估
新建大型矿山
到2050年投产36座大型矿山（均产约0.47百万吨/年）
极低
新建小型矿山
到2050年新增759座小型矿山
极低
现有大矿扩产
前十大矿山平均产能提升至2.5百万吨/年（现为0.47）
不可能
可行性之所以如此悲观，原因是多方面的：
1）大型矿山从发现到投产通常需要20年以上；
2）全球最大铜矿Escondida（2024年产量1.35百万吨/年）已需BHP投入98亿美元才能维持产能稳定至2030年；
3）目前前十大矿山中有五座预计将在2050年代初关闭。
更关键的是价格瓶颈。基于拉丁美洲2020至2024年间投产的10个棕地项目，2024年的资本强度约为每吨铜23,000美元，这意味着铜价需突破每吨20,000美元，新矿开发才具备经济可行性——而当前铜价仅约9,251美元/吨。
因此，研究预判铜价至少需要翻倍，才有可能推动足够多的新矿开发投资，以追上常规情景下的需求增长。
【分析师视角】若要在常规情景下推动足够新矿投资以跟上需求增长，铜价可能面临结构性翻倍压力。电气化转型带来的额外需求将进一步强化这一逻辑。铜的长期牛市基础不依赖于激进转型假设，仅靠发展中国家正常的现代化进程，供应缺口便已清晰成立。
三、电气化转型的额外铜需求
3.1 核心发现：储能是最大变量
文章最重要的定量结论是：电气化转型中铜需求的最大驱动力，不是新建发电站、输电线路或电动汽车本身，而是管理风电和光伏出力波动所需的电池储能系统。这一认识颠覆了许多常规分析的预设。
文章通过六种情景进行系统比较，以“大型矿山等效数（ATTM，每座年产约0.47百万吨）”为单位量化每年需新增的采矿投产规模。六个情景分为两个层次：
上层：常规需求+ 车辆电动化路径（不涉及能源结构调整）ABC
下层：淘汰化石燃料+ 电力结构 + 储能方案（综合转型场景）DEF
情景
方案描述
转型期每年新增ATTM
可行性
A（基准）
仅常规需求，无转型
约1.0座
√ 已属困难
B
常规需求 + 100%纯电动车（EV）制造
1.81座
√ 勉强可行
C
常规需求 + 100%混动车（HEV）制造
1.13座
√ 接近基准
D
100%海上风电 + 全面EV（28天储能）
22.5座
× 不可能
E
30%非核可再生 + 全面EV（5天储能）
2.36座
▲ 极度困难
F
90%核能 + 10%风光（1天储能）+ 混动
1.28座
√ 接近基准
情景D（100%海上风电+全面EV）代表了某些极端去碳情景的资源需求：转型期间每年需新投产22.5座大型矿山，这在技术、经济和时间维度上均属不可能完成的任务。即便按如此速度建矿，到2035年转型结束时还将出现急剧的矿山关闭潮——425座大型矿山等效仅保留114座，这种剧烈的需求波动将从根本上摧毁采矿业的投资逻辑。
情景F则揭示了一条现实可行的路径：以核能承担90%的非化石电力，剩余10%的风光波动通过1天电池储能管理，交通端推广混合动力而非纯电动车，则所需新增采矿量仅略高于常规基准，基本在现有矿业体系的承受范围之内。
3.2 对"全面风光+EV"转型路径的批判
文章对以风光储为核心的激进转型路径提出了系统性质疑，逻辑链条如下：
·电力系统稳定性要求极高：电网必须在极窄的电压和频率范围内运行，任何偏差都会损害工业设备。高比例风光接入将导致输出波动，迫使家庭和企业自备保护性储能设备，大幅放大铜的实际需求。
·储能铜需求有可能无上限：若电网不够稳定，对分布式储能的需求将呈现非线性增长，可能远超模型中的设定值。
·资源总量约束：若按情景D规模推进转型，仅储能用铜一项，到2050年便将消耗全球传统铜资源禀赋的55%（3,605/6,600百万吨），同时消耗量是常规情景的两倍。
【分析师视角】铜价的最大上行弹性不来自EV普及率，而来自电网储能规模。若全球电力转型路径向风光倾斜，铜价中枢将系统性上移；反之若核能获得政策支持，铜的超额需求将大幅收窄。监测核能vs.风光政策走向，是铜价长期研判的核心变量。
四、铜与发展中国家：被忽视的结构性需求
4.1 铜是人类发展的硬约束
文章通过人类发展指数（HDI）与人均能源消费的强相关性，以及美国百年铜在用存量数据，建立了"铜消费量≈发展水平"的分析框架。在用铜存量指标（各类基础设施中积累的铜总量）被证明是衡量一国发展阶段的可靠代理变量。
高收入国家2010年人均在用铜存量约为156公斤，而发展中国家目前仍处于极低水平。若以此为基准计算追平所需的铜量：
地区/国家
当前人均在用铜（公斤）
追平所需铜量（百万吨）
印度
约0.5
约227
尼日利亚
极低
包含于低收入国家合计
巴基斯坦
极低
包含于低收入国家合计
全球低/中低收入国家合计
平均远低于10
约1,043
1,043百万吨约相当于当前全球年产量的50倍，但仅占可采铜资源禀赋总量（6,598百万吨）的约16%。这意味着，在资源总量层面，支撑全球发展中国家现代化是完全可以做到的——前提是这些铜资源没有被电气化转型中的储能用铜大量消耗。
4.2 转型铜需求与发展铜需求的根本冲突
文章最具政策冲击力的结论之一，是明确指出了"赢赢或输输"的二元格局：
1）若风光储能主导转型，铜资源将被大规模占用，发展中国家的基础设施现代化进程将受到严重挤压，甚至在某些极端情景下，转型本身也无法完成——因为铜根本不够用。
2）若采用核能主导+甲烷调峰+混动汽车的路径，则两个目标可以兼容：既能实现能源转型中的大部分去碳化目标，又能为发展中国家预留足够的铜资源发展基础设施。
【分析师视角】这一框架对理解铜的长期需求结构至关重要。当前市场分析往往将铜需求拆分为"新能源需求"和"传统需求"两类，实际上两者之间存在资源层面的竞争关系。发展中国家（尤其是印度、非洲大陆）的工业化进程，将为铜市提供持续数十年的结构性底部支撑，且这一需求与能源政策路径无关，更具确定性。
五、结论与对铜市的长期启示
5.1 文章核心结论
1）以风光为主的全面去碳化转型，将对铜的需求产生采矿业根本无法满足的压力，问题核心在于储能用铜；
2）中长期来看，仅满足常规发展需求，铜价就已面临翻倍压力，未来矿山开发需大规模加速；
3）在技术上可行且矿产资源现实的转型路径存在，以核能为主、甲烷调峰为辅、推广混动汽车是其核心要素；
4）发展中国家的基础设施建设构成未来数十年铜需求的稳定底部，与转型需求形成资源层面的隐性竞争；
5）现有公众对采矿业的社会与环境接受度亟需改变，否则将成为供应扩展的最大非技术性瓶颈。
5.2 对铜价的长期判断
综合文章的量化分析，可以得出以下对铜长期市场的研判框架：
1）价格底部有力支撑：常规情景下的供需缺口已构成结构性牛市基础，铜价翻倍至约20,000美元/吨是推动足够多新矿投资所必需的。
2）转型路径是最大弹性变量：风光主导路径将放大铜需求，核能主导路径将压缩超额需求。持续跟踪全球主要经济体的核能政策、储能政策，是铜市研判的关键先行指标。
3）短期与长期均存在上行压力：近期铜矿供应增速受制于开发周期（20年），长期受制于资源品位下降与社会接受度，两端均指向供给刚性。
4）发展中国家需求是铜市的"压舱石"：无论转型路径如何演变，印度、非洲、东南亚等地区的工业化进程将为铜提供持续、稳定且难以压缩的基本面支撑。
附录：原文完整中文翻译
Cathles, Simon & Wood，《铜：采矿、发展与电气化》，
SEG Discovery No.141，2025年4月
摘要
为计算从化石燃料过渡至电力能源所需的额外铜量，我们首先建立常规情景基准，假设全球人口增长与生活水平提升驱动需求持续增长。在此基础上，相对于该基准预测电气化转型的额外铜需求。无法通过回收满足的额外铜需求必须依靠采矿补充，本文测算了支撑电气化转型所需的年度采矿增量。
分析表明，尽管现有发现铜矿及接近完成界定的资源量足以满足未来25年的需求，但实现所需的开采速率带来了显著挑战。电气化用铜需求与发展中国家实现公平生活水平所需用铜之间不可回避的冲突，凸显了制定基于资源现实的政策的重要性。
鉴于铜需求的急剧增加主要由电池驱动，若能最大程度降低电力储能需求，电气化所需的额外铜需求将大幅下降。这可通过以下途径实现：采用核能、风能与光伏发电组合供电；以丰富天然气资源驱动的甲烷备用电厂管理发电波动；以及推动交通运输向以混合动力为主的车队转型，而非全面推行纯电动车。
引言
资源界普遍担忧，从化石燃料向非碳能源的电力转型所必需的矿产与金属或许供应不足。本文聚焦于铜，原因有以下几点。
第一，铜已被探矿、开采和生产逾120年，产量持续攀升，弥补其供应缺口的难度很可能远超锂等此前从未大规模开采的金属。第二，铜在发展中国家和中等收入国家的发展进程中，可能是继铁和混凝土之后最不可或缺的材料。它是将能源发电从化石燃料过渡到太阳能、风能等非碳来源，以及在交通运输中推广电动汽车（EV）的根本性保障。第三，铜的供应短缺将影响非转型类发展需求，并阻碍某些转型情景的实现，使其成为政策制定的核心考量。
本文首先界定一个常规情景（Business-as-Usual）铜需求基准，该基准识别出排除交通电气化或向非碳电力转型之外的需求趋势，但涵盖与人口增长及全球持续发展相关的需求走势。随后，我们在此基准之上测算额外的采矿增量需求。具体而言，我们计算出为实现全球交通车队电气化以及从化石燃料过渡到不同组合的非碳能源所需的额外铜采矿量。若风能与太阳能的贡献占比较大，提供这部分额外铜可能会对采矿业产生不现实乃至不可能完成的需求。我们的分析表明，常规情景下的基础铜需求主要来自发展中国家，而非碳转型所需的额外铜主要用于电池。最后，本文阐述了只需极少额外采矿量的非碳策略，使未来的铜矿开采能够优先满足发展中国家的基本需求。
界定常规情景铜需求
图1绘制了1900年至2021年铜矿山产量的历史数据（红色曲线，单位：百万吨/年），并采用对称逻辑增长曲线模型（蓝色曲线）将铜矿山产量预测至2200年，该模型考虑了资源耗竭因素。精炼产量曲线（蓝色曲线之上的黑色曲线）包含了再生铜的贡献，假设年增长率为0.53%——与过去20年的实际观测值一致——再生铜占精炼原料的比例从2018年的0.2增至2047年的0.35。精炼产量曲线代表可用铜的总供应量。Cathles与Simon（2024）已证明，该精炼产量与Yergin等人（2022）对2050年需求的预测相吻合。矿山产量和精炼产量曲线均为常规情景预测，基于2018年以前的趋势，未预设电气化和淘汰化石燃料带来的新增铜需求，而是反映当前预期：欠发达世界的增长与现代化将延续过去的轨迹，发达世界的繁荣将持续提升。
此类预测在条件不变时效果良好。例如，图1蓝色曲线的采矿轨迹与M. King Hubbert的石油产量曲线具有相同的数学基础，后者在类似的指数增长阶段成功预测了美国石油产量峰值的时点与后续下降趋势（Deffeyes，2006）。直至人们发现可从页岩中开采油气资源——这是Hubbert在20世纪50年代未曾考虑的新来源——预测趋势才宣告失效。石油峰值与铜峰值概念因忽略技术进步和新资源类型而受到合理批评（Meinert等，2016；Mudd与Jowitt，2018；Deming，2023）。然而，蓝色曲线仍适合用于界定常规情景铜供应方案。
这一基于历史回收历史的数学预测，所揭示的资源禀赋（6,598百万吨）与USGS基于地质可能性估算的未来发现结果（5,600百万吨）相近。2024年《世界铜业年鉴》将5,600百万吨铜资源总量细分为：已充分钻探、可信开采的1,000百万吨储量；已识别但尚未通过钻探验证的1,100百万吨资源量；以及未来可能发现的3,500百万吨资源量。蓝色曲线在未发现类别中额外增加了1,000百万吨。因此，蓝色曲线所覆盖的6,600百万吨铜中，有三分之二（4,400百万吨）尚未被发现，构成重大勘探挑战。
拟议中的可再生能源转型跨越2018年至2050年这一相对短暂的时期（由覆盖矿山产量和精炼产量曲线部分区段的黑色虚线标示）。在此期间，铜需求（精炼产量）预计以年均2.2%的速度增长，从24.4百万吨/年升至50百万吨/年；矿山铜产量预计以年均1.9%的速度增长，从20.4百万吨/年升至37.1百万吨/年。
矿山产量曲线中黑色虚线部分表明，未来32年的铜矿开采量几乎翻倍，所开采的铜将超过人类历史上全部已开采铜的总和（905百万吨对784百万吨）。在2050年之前，我们仍处于铜矿山产量近指数增长阶段，暂不需要担忧蓝色曲线与资源耗竭相关的峰值与下降。当前的关切不是可供开采的铜量是否充足，而是能否以足够快的速度发现、开发和开采矿床，以满足即便是常规情景下的需求。
常规情景下的采矿挑战
2018年矿山产量为20.4百万吨/年，2050年预计达37.1百万吨/年，由此推算这32年间矿山产量增速为每年0.528百万吨。
2023年，铜精炼产量为27百万吨/年，其中矿山贡献22.2百万吨，回收贡献4.8百万吨。709座矿山提供了矿山贡献量，前10大产矿山合计贡献了21%，平均每座产量0.47百万吨，合计4.72百万吨；699座较小矿山合计贡献了15.7百万吨，单矿平均产量约0.022百万吨。为在2050年前将采矿产量提升16.7百万吨至37.1百万吨/年（假设现有所有矿山持续运营），需实现以下情景之一：(1) 到2050年，有36座新建大型矿山（各产0.47百万吨/年）投入运营；(2) 到2050年，有759座新建小型矿山投入运营；或(3) 前十大矿山的平均产量到2050年从0.47百万吨提升至2.5百万吨。如下文所述，以上情景均不大可能实现。
大幅扩大现有最大矿山的产量是一个不切实际的选项。必力拓（BHP）已报告将向世界最大铜矿Escondida投入最高达98亿美元的新投资，以维持其每年1.4百万吨的铜产量至2030年（2024年实际产量为1.35百万吨）。其余前九大矿山中，没有任何一座的产能接近2.5百万吨/年。鉴于大型矿山从发现矿床到首次出产通常需要20年以上，到2050年实现36座新建大型矿山（各产量约相当于智利El Teniente矿）投产似乎不太可能。这意味着未来铜矿产量的增长，大部分甚至全部必须依靠新建小型矿山或在现有矿山附近的新发现（棕地发现），因为棕地发现可大幅缩短开发时间。这一挑战将相当严峻，因为目前运营的小型矿山中，能存活至2050年的寥寥无几，而且前十大矿山中有五座预计将在2050年代初关闭。
提高采矿速度需要铜价上涨。铜的资本强度（Capital Intensity）是估算开发新铜矿所需价格涨幅的核心指标，也是采矿行业普遍认可的最简单经济衡量标准，用于判断是否值得开发一座矿山。该指标以每年每吨铜的开发总成本（美元）来衡量，基于完成可行性研究所使用的钻探界定储量估算。历史上，资本强度与铜价之间存在较为密切的关联，通常呈一比一关系，因此当前的铜矿开发资本强度可用于估算未来铜价。
基于近年数据，拉丁美洲2020至2024年间开发的10个棕地项目的2024年资本强度约为每吨23,000美元。这一数字表明，未来铜价必须超过每吨20,000美元，大量新矿山才具备经济可行性。考虑到当前铜价约为每吨9,251美元，这预示着铜价至少需要翻倍，才能使图1中黑色虚线预测轨迹有实现的可能。
拟议电气化转型带来的额外挑战
从化石燃料进行电气化转型所带来的铜需求，将比仅满足常规预期所需的采矿量更高。图2展示了这一转型所需的额外矿山铜产量。图中各面板以时间为横轴，绘制了累计矿山铜产量曲线，斜率代表矿山产量，曲率（斜率的增加）分别反映转型期（红色）和转型后（绿色）新增的采矿需求。图中标注了每年必须投入生产的大型矿山数量（以ATTM，即前十大矿山平均产量，约0.47百万吨/年，为单位）。
图2顶行重复了Cathles与Simon（2024）的计算与结论。这里的计算中，混合动力车每辆需铜40公斤（而非29公斤），纯电动车每辆需铜80公斤（而非60公斤）。图2A显示，为满足常规铜需求，2018至2035年间每年需有约1座新的ATTM投入运营，此后每年约需1.15座。图2B显示，若在2035年前分阶段实现100%纯电动车全球量产，转型期（2018至2035年）每年需额外净增0.8座ATTM投入运营。相反，图2C显示，分阶段实现100%混合动力车量产，对矿山铜需求的增量极为有限。
图2底行为新增内容，展示了在淘汰化石燃料的同时为EV制造和充电而需要的矿山开发需求。图2D显示，若实现100%EV量产并以100%海上风电供电，消除所有化石燃料，则2018至2035年间每年需新增22.5座ATTM投入运营，此后每年需新增2.5座。矿床无法以这样的速度被发现，矿山也无法以这样的速度被开发。当每年新投产一座新矿山本已困难重重时，指望每年新建21座大型矿山（各产约0.5百万吨）是不切实际的。况且，即便这一目标能够实现，也将极为浪费。转型结束时，将有425座ATTM同时运营（相比2018年的43.2座），而在转型后阶段开始时，其中311座将关闭，因为届时只需114座ATTM即可满足持续增长的需求。到2050年，200米以上深度常规铜资源禀赋总量的一半以上将已被开采（3,605/6,600百万吨 = 0.55）。与常规情景相比，这一全面电气化转型到2050年需开采的铜量是常规情景的两倍（3,605/1,750百万吨）。
图2E显示，若30%的非碳电力为非核发电、风光波动由五天电池储量管理（几乎可以肯定是严重不足的），每年新增采矿量将为2.4座ATTM（约为常规情景的两倍），且在2035年转型结束时将出现采矿需求的大幅下滑。
相比之下，图2F显示，若核能贡献90%的非化石电力，其余10%风光电力的波动由1天电池储存管理，则每年新增矿山铜开采量仅需略高于常规情景的1座ATTM。若核能贡献70%电力，30%风光电力的波动由甲烷燃料备用电力基础设施管理，所需矿山铜也将非常接近常规情景。
铜与人类发展
铜是推动发展中国家经济现代化、实现联合国可持续发展目标的基础性要素。它对基础设施建设至关重要，包括电力生产和电网、清洁水分配与卫生系统、教育和医疗设施以及电信网络。国家层面的发展水平由人类发展指数（HDI）衡量，该指数由三项指标综合而成：(1) 出生时的预期寿命；(2) 5岁以后成人受教育年数；(3) 人均国民总收入。HDI值介于0至1之间（UNDP，2024）。图3表明，HDI与人均一次能源使用量及收入高度相关。由于能源使用量与铜用量成正比，这表明铜对繁荣与福祉至关重要。
人均在用铜存量为衡量一国发展水平提供了良好指标，铜库存的趋势揭示了一国正在发生的深刻变化。图4展示了20世纪美国各类基础设施中嵌入的铜量变化。整个20世纪，配电线路、电信和建筑施工等基础设施服务用铜以近乎稳定的年增速持续增加，尽管建筑用铜增速略慢。设备和交通运输用铜在1949年达到峰值，随后因电力驱动铁路和公共交通系统的去投资化而下降。1970年后，随着人均车辆拥有量的提升以及电气化辅助系统的广泛应用，机动车用铜开始增加。工业设备用铜从1940年前后迅速增加，源于战时制造业的扩张和战后的复苏，但1960年后因去工业化而下滑。铜使用效率的提升导致1975年后国内设备用铜出现下降。空调市场的增长以及机动车电子设备的增强，推动了人均在用铜存量的持续增长，尽管高压输电线路铜线被铝线替代、电话系统铜线被光纤替代、许多管道应用中铜被塑料替代，但这些替代效应并未阻断增长趋势。人均铜用量与预期寿命高度相关。
高收入国家2010年人均在用铜存量估计为156公斤。发展程度较低的国家正沿着与美国相似的发展轨迹推进。事实上，一国基础设施的在用铜存量是衡量其发展阶段及追平发达国家所需铜量的良好指标。
图5展示了印度及其他国家在2100年前建立与高收入国家相当的基础设施所需的铜量预测。印度目前人均在用铜存量约为0.5公斤，这意味着若按其14.56亿人口计算，需要约227百万吨铜才能追平美国水平；若按2100年预计的15.1亿人口计算，则需约235百万吨。包括印度在内的低收入和中低收入国家合计，需要约1,043百万吨铜才能实现与美国及其他高收入国家的基础设施平等。这相当于当前全球铜年产量的约50年总和。
好消息是，印度及所有中低收入国家实现基础设施平等所需的1,043百万吨铜，仅占上述6,598百万吨可采资源禀赋的约16%。此外，按常规轨迹，2018至2050年间将开采的904百万吨铜，若全部由发展中国家消费，足以使发展中国家铜拥有量提升至美国水平的87%。然而，基础设施发展与人类繁荣的常规需求用铜，与电气化、淘汰化石燃料所需用铜之间，存在内在冲突。若风能和太阳能的占比不高、且混合动力汽车在交通电气化中占主导地位，凭借现有技术两个目标都可以实现。若风能和太阳能占比较大，且其波动性由电池储存或区域电网平衡管理，铜资源将不得不从发展用途中调配，届时甚至将没有足够的铜来实现无核的化石燃料转型——除非立即找到并使用铜的替代品。社会面临一个"双赢或双输"的抉择。
通过构建以风能和太阳能为主的全电力基础设施，从全球范围内淘汰化石燃料，将面临重大挑战。电力供应必须足够可靠以避免停电故障（限电），并且必须在狭窄的电压和频率范围内运行，以防止对精密设备造成损害。将高比例可变风能和太阳能电力整合进稳定电网面临巨大挑战。若电力供应不可靠、不稳定或电能质量不达标，家庭和企业将被迫购买保护性设备——由于个人和商业价值的重大利益，这一结果不可避免。这些保护性设备很可能涉及电池储能，而当前电池含有大量铜。因此，若电力供应无法实现100%的可靠性、恒定电压和频率，铜的需求将远超采矿业的供应能力。
当然，电池中的铜含量可以降低（这一进程已在发生），也可能找到比电池或区域电网更少用铜的方法来管理电力波动。然而，此类技术的开发、示范以及大规模应用需要时间，且铜含量的降幅必须极为显著才能有实质意义。
核电或以甲烷驱动的备用电力基础设施，是实现快速（数十年内）电力转型、大幅淘汰发电领域化石燃料的实用且可靠途径。社会对这两种能源具有丰富的运营经验，知道如何部署和运用。从成本角度和长远考虑，将核能作为未来电力生产90%基础来源似乎是可取的。在较短时期内，利用甲烷燃料并联电力网络管理波动性，同时大比例制造混合动力（而非纯电动或插电式混合动力）汽车，似乎是一条可行的路径，可以消除电气化非化石燃料转型带来的额外铜需求（图2F）。
避免在向非碳电力转型结束时出现大幅采矿需求下滑非常重要。若投资者预计不到稳定的长期需求，对勘探和矿山开发的投资将受到打击。
人类社会事实上预期沿常规采矿轨迹前行，大幅偏离这一轨迹，几乎可以肯定会在政治和现实层面造成问题，尤其对发展中国家而言。为激励必要的矿产勘探、矿体发现和矿山开发，铜价短期内可能不得不至少翻倍。遗憾且矛盾的是，更昂贵的铜很可能损害社会发展，尤其是在低收入和中等收入国家。现有公众对社会和环境可接受采矿活动的态度，必须改变，才有可能实现铜供应的大幅增加。这需要在发达国家和发展中国家之间形成共识，使各方理解现代采矿业与历史做法——其中一些做法不幸仍在手工采矿中可见——之间的本质区别。为切实向发展中国家传递采矿活动至关重要性的信息，西方世界需要在本国领土上积极推动新矿山的开放，并展示如何以对社会有益、对环境负责的方式运营矿山。
结论
涉及大规模风能和太阳能发电贡献的非碳转型，将产生矿山产量根本无法满足的铜需求。这一铜需求几乎完全来源于管理电力波动的需要。用于电池储能以管理电力波动的铜需求量是巨大的，而利用区域电网管理波动所需的铜量也同样庞大。在现有技术条件下，通过提高稳定核电在非碳电力组合中的贡献，或通过以甲烷燃料电厂备用基础设施管理更大比例风光发电的波动性，可以降低转型铜需求。进一步通过发展以混合动力为主的交通车队，可以进一步降低转型铜需求。这些铜的节约，将使未来更多的铜产量可用于发展中国家的发展需求。
与减少化石燃料电力生产相关的铜矿采矿挑战是严峻的，确保稳定的电力供应需要制定基于资源现实的政策。本文所附电子表格工具可用于识别具有采矿现实性的政策。该表格可灵活评估任意电厂类型组合、车辆电气化方式和电力波动控制方法的采矿需求。
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