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我国铝工业绿色低碳发展的关键在控产量、优结构、抓创新、促协同

来源:张雯鑫作者:气候变化绿皮书

发布时间:2023-12-29

  2023年12月29日,中国社会科学院-中国气象局气候变化经济学模拟联合实验室与社会科学文献出版社联合发布了气候变化绿皮书《应对气候变化报告(2023):积极稳妥推进碳达峰碳中和》。

  中国铝工业经过半个多世纪的发展,已经形成了从铝土矿开采到氧化铝和电解铝生产再到铝加工和再生铝回收的完整的产业链,主要产品产量持续增长,多年来氧化铝、电解铝及铝材产量稳居世界第一。根据英国商品研究所(CRU)统计数据,2022年中国铝土矿产量为9103万吨,占全球总产量的24%,居全球第二。根据国家统计局数据,2022年中国氧化铝、电解铝、铝材及再生铝产量分别为8186万吨、4021万吨、6222万吨和865万吨,同比分别增长了5.6%、4.5%、-1.4%和8.1%,全球占比分别达到57.6%、58.9%、64.0%和46.0%,中国是为数不多的铝产业链完整的国家,也是全球较大的铝生产国之一。

  中国铝工业绿色低碳发展的成就斐然。表现在以下几个方面:

  一是供给侧结构性改革政策为铝工业碳达峰提供了保障。为解决电解铝产能严重过剩的问题,从2013年开始,中国政府相继出台了《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》(国发〔2013〕41号)、《关于印发对钢铁、电解铝、船舶行业违规项目清理意见的通知》(发改产业〔2015〕1494号)、《关于印发〈清理整顿电解铝行业违法违规项目专项行动工作方案〉的通知》(发改办产业〔2017〕656号)等一系列支持供给侧结构性改革的政策和意见,确立了中国电解铝4500万吨产能“天花板”,这一“天花板”不仅有效遏制了电解铝盲目投资和产能的无序增长,也为铝工业碳达峰提供了坚实的保障。

  二是技术进步实现了能耗和物耗下降。氧化铝生产大型化自动化水平全球领先。针对中国铝土矿禀赋差等问题,我国自主开发了管道化—停留罐溶出等技术,突破了一水硬铝石矿拜耳法溶出关键技术难题,形成了选矿拜耳法、石灰拜耳法等新技术。针对进口三水铝土矿,创新了低温拜耳法技术,有效解决了高有机物的影响,能耗和碱耗指标水平全球领先。全面开发和应用了一系列连续化、自动化、大型化和高效节能的先进技术装备,单条生产线最大产能达到120万吨级,生产效率大幅度提升。

  三是铝电解技术装备引领全球发展。我国自主开发的低温低电压铝电解、新型结构铝电解槽、新型阴极钢棒、电解槽大型化等技术已投入运行。截至2022年底,中国自主研发的400kA及以上槽型的电解铝产能占比达到72.6%,500kA及以上槽型的电解铝产能占比达到36.7%,600kA及以上槽型的电解铝产能占比达到8.8%。

  四是主要铝产品能耗指标呈现了先进性。2022年,中国氧化铝综合能耗(以标准煤计)为321千克/吨,较2021年下降了48千克标煤/吨;电解铝综合交流电耗为13448千瓦时/吨,较2021年的13511千瓦时/吨下降了63千瓦时/吨;平均电解铝直流电耗为12783千瓦时/吨,较2021年下降了40千瓦时/吨。

  绿色低碳转型成绩背后的驱动力包括:

  一是构建了充分利用国内外资源的发展新模式。在2005年成功实现进口铝土矿溶出技术产业化的基础上,利用进口铝土矿生产的氧化铝的产量不断扩大,2022年利用进口铝土矿生产的氧化铝产量已经达到氧化铝总产量的54%。

  二是铝液直供短流程得到快速发展。21世纪以来,铝冶炼和加工企业协同创建了铝液直供短流程生产模式,避免铝锭二次重熔,减少约3%的能源消耗以及0.8%的烧损,目前铝液直供短流程生产比例已达到70%。

  三是水电铝建成产能持续增长。随着电解铝产能向云南和四川转移,水电铝项目建成产能在增加,2022年我国电解铝使用清洁能源的产能占比超过24%。

  四是铝加工企业正逐渐成为再生铝利用领域的主力军。再生铝由单纯冶炼加工,向以铝加工材质量管控为目标与电解铝或铝液融合方向发展。2022年中国再生铝用量已达865万吨,用量持续增高。

  促进铝工业绿色低碳发展的四大途径是:

  一是控产量:就是要严格贯彻落实供给侧结构性改革政策不动摇,坚持控制电解铝产能总量。并在此基础上,积极利用国内外两种资源,控制国内铝土矿年度开采总量,稳定国内铝土矿资源的服务年限,最大限度利用海外资源;严防氧化铝产能非理性增长,积极贯彻“氧化铝不追求自给自足”的发展战略,引导国内没有竞争优势的氧化铝产能退出市场,鼓励适度进口氧化铝。

  二是优结构:一是优化能源结构。目前我国电解铝生产主要以煤电为主,要优化电解铝生产的用能结构,就要鼓励电解铝产能向可再生电力富集地区转移,降低煤电用量,从源头削减二氧化碳排放;二是优化铝材原料结构,提高再生铝用量。

  三是抓创新:首先是推动技术创新,降低碳排放强度。积极开展惰性阳极等电解铝颠覆性技术的研发,减少铝电解环节的二氧化碳排放;推动电解槽余热回收等综合节能技术创新,降低电解铝综合能耗;积极开发和应用高效装备,提高生产效率;其次是管理创新,辅助降低能源消耗。积极开展生产的节约和标准化的管理,提高生产稳定性、提升物流效率和生产现场管理水平。

  四是促协同:一是做好产业链协同。在铝土矿开采环节,应减少民采小型矿山采富弃贫的现象,减少采矿损失量;在氧化铝冶炼环节,通过技术进步不断提高拜耳法的氧化铝回收率;在原铝电解环节,强化建立从阳极到阴极全过程以能耗为指标的考核管控体系,最大限度挖掘节能潜力;要不断提高氧化铝、铝用炭素产品质量,提高电解铝生产过程的生产效率,降低吨铝电耗;要提高电解铝生产与铝加工短流程协同,从而实现能耗的节约;加强再生铝和原铝的协同,最大限度地利用再生铝;加强与终端用户的协同,最大限度将工艺废料保级利用。二是加强不同产业间的协同。加强赤泥在建材、筑路、水处理等相关领域的应用,加强铝灰在钢铁工业上的应用,加强“5G”在铝生产线应用。

  铝工业绿色低碳发展的重要措施包括三个方面:

  一是明确我国氧化铝“不追求自给自足”的发展战略。虽然氧化铝生产环节单位碳排放量不高,但鉴于氧化铝总量大,仍是铝工业降碳不可忽视的环节。鉴于中国氧化铝产业因国内资源保障能力不足和资源禀赋差、国际竞争能力整体较弱的状况,因而应确立“氧化铝不追求自给自足”发展战略,并建议政府对此战略能够予以明确。

  二是牢牢抓住“电解铝”降碳这一重点环节不动摇。作者希望电解铝企业积极践行绿色低碳发展,实施节能技术改造,加大绿色电力使用,争做行业能效标杆。建议国家有关部委设立专项资金支持企业建设低碳转型示范项目;积极协调有关电网,确保云南、四川等水电地区电解铝生产线用电的稳定性。只有抓好了“电解铝”降碳,才能确保铝行业绿色低碳目标的实现。

  三是着力提高再生铝保级利用水平。要做好这项工作,一方面建议加大垃圾分类宣传、鼓励专业化实施再生金属拆解、严格分类预处理标准,形成高标准再生铝回收利用体系;另一方面建议政府要制订有效解决用户增值税抵扣政策,支持再生铝专用设备和协同处理技术的开发。

  (参见《气候变化绿皮书:应对气候变化报告(2023)》p293-302,社会科学文献出版社2023年11月)

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