碳達峰碳中和 電解鋁如何“火中取栗”

文章來源:中國有色金屬報碳交易網(wǎng)2021-03-30 21:41

自從去年9月份習近平主席在聯(lián)合國大會上提出我國碳達峰碳中和目標后,碳達峰碳中和迅速成為2020年的熱詞,在2021年又迅速轉(zhuǎn)化成一項“熱行動”。多個部委將碳達峰碳中和納入2021年工作計劃,多個省市(自治區(qū)、直轄市)也將碳達峰碳中和納入各自“十四五”規(guī)劃當中。2月25日,內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)改委、工信廳、能源局聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于確保完成“十四五”能耗雙控目標任務若干保障措施》,對重點用能行業(yè)進行壓產(chǎn)調(diào)控。筆者以為,這標志著碳達峰碳中和行動已經(jīng)進入落地實施階段,“碳壓產(chǎn)”將會成為一種常態(tài)和普遍現(xiàn)象。
 
受碳達峰碳中和行動影響的行業(yè),當屬電解鋁(也稱原鋁)行業(yè)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國電解鋁產(chǎn)量3724.46萬噸,以每噸電解鋁耗電13500千瓦時計算,耗電量為5028億千瓦時,占2020年全社會用電量75110億千瓦時的6.7%,這個用電占比在國內(nèi)許多行業(yè)中當屬較高者。從用能結(jié)構(gòu)來看,電解鋁生產(chǎn)中消耗能源的86%來自碳排放的火電,因此,要實現(xiàn)碳達峰碳中和目標,電解鋁行業(yè)難度很大。甚至有人形容電解鋁行業(yè)若實現(xiàn)碳達峰碳中和目標,無異于“火中取栗”,是一項“不可能完成的任務”。但筆者經(jīng)過深入調(diào)研、認真分析后認為,盡管電解鋁行業(yè)實現(xiàn)碳達峰碳中和難度大,但這火中之“栗”,是必須要取的,而且也是能夠取到的。
 
如何實現(xiàn)電解鋁“火中取栗”,有四條路徑:
 
第一條路徑:技術(shù)上的革命性創(chuàng)新。電解鋁廠之所以被稱作是“電老虎”,主要因為鋁在電解過程中格外耗電。近年來,在我國鋁冶煉行業(yè)中,每生產(chǎn)1噸電解鋁的平均耗電為13500千瓦時,電費約占總生產(chǎn)成本的4成左右,是的成本要素。因此,降低電耗,始終是電解鋁行業(yè)降低成本、低碳排放的“牛鼻子”。通過一代又一代鋁業(yè)人的不懈努力,目前我國噸鋁電耗已經(jīng)降至13500千瓦時以下,這在世界同行業(yè)中,已處于水平。雖則如此,依靠技術(shù)創(chuàng)新的常規(guī)性進步來降低電耗、降低碳排放依然是“杯水車薪”,距離“到2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上”的目標相去甚遠。除非是在技術(shù)上發(fā)生革命性創(chuàng)新、顛覆性變革,如用生物法生成原鋁(無需用電),能耗和碳排放才會出現(xiàn)顯著降低。但技術(shù)上的革命性創(chuàng)新和顛覆性變革不是敲鑼打鼓就會實現(xiàn)的,自1886年美國人霍爾發(fā)明電解法生產(chǎn)金屬鋁以來,這一生產(chǎn)技術(shù)已沿用了130余年,至今沒能找到替代電解法的新技術(shù)。所以,革命性創(chuàng)新和顛覆性變革的路子可以繼續(xù)去探索,但寄望于它去達到碳達峰碳中和目標,并不現(xiàn)實。
 
第二條路徑:用能上的結(jié)構(gòu)性調(diào)整。我國的能源結(jié)構(gòu)與碳達峰碳中和的要求差距甚大。從2020年的數(shù)據(jù)看,我國化石能源占一次能源比重為85%,包括核電、水電和可再生能源在內(nèi)的低碳能源占比較低,其中水電占比8%,核電占比2%,可再生能源占比4%?;茉词翘寂欧诺哪茉?,我國每年使用化石能源產(chǎn)生的碳排放約為98億噸,占全社會碳排放總量的近90%。我國2020年生產(chǎn)的3724.46萬噸電解鋁中,有3205萬噸是用火電能源生產(chǎn)出來的,屬于煤電鋁,低碳能源占比不到15%。低碳能源占比低,就意味著調(diào)整用能結(jié)構(gòu)、降低碳排放的空間大,這正是電解鋁碳達峰碳中和的發(fā)力點。因此,我國電解鋁的發(fā)展通過調(diào)整用能結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)碳達峰碳中和目標是可行的。中鋁集團、魏橋集團、神火集團等幾家大型鋁企業(yè)已經(jīng)開始行動起來,正在利用云南的水電資源發(fā)展水電鋁,而中鋁集團與中廣核集團也正在廣西防城港探索核電鋁的發(fā)展模式,還有一些鋁企業(yè)在“十四五”發(fā)展規(guī)劃中作出了用電向低碳能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)能向低碳能源區(qū)域轉(zhuǎn)移的“雙轉(zhuǎn)”安排。未來,如果我國電解鋁生產(chǎn)使用的低碳能源占比能夠提高到30%以上,碳達標碳中和目標在電解鋁行業(yè)提前實現(xiàn)將不再是遙不可及的夢想。
 
第三條路徑:存量上的循環(huán)性使用。鋁的優(yōu)質(zhì)特性有很多,其中一條就是可回收再生反復循環(huán)使用。這是因為鋁的表面有致密的、能夠自我生成的氧化物保護膜,足以保證它永遠不會生銹(理論上金屬鋁可以全部回收進行再生循環(huán)利用)。因此,鋁就有了“能源儲蓄銀行”的美稱,也就是電解鋁在生產(chǎn)過程中所消耗的能源,可以在以后的回收再生循環(huán)使用中“支取出來”返還給社會,因為回收的廢鋁在回爐再生中所消耗的能量只有生產(chǎn)電解鋁時的4.9%,而且再生鋁與原鋁的品質(zhì)完全相同。自從1888年鋁產(chǎn)品開始商業(yè)化生產(chǎn)以來,全世界生產(chǎn)了近10億噸鋁,這些存量鋁約有75%至今仍在使用中。反觀日本沒有一家電解鋁企業(yè),可它卻是鋁的消費大國,它的鋁從哪里來?除了極少量的進口原鋁外,絕大部分是再生鋁。從2019年的數(shù)據(jù)來看,美國再生鋁產(chǎn)量占其國內(nèi)鋁總產(chǎn)量的80.63%,而世界再生鋁產(chǎn)量占世界鋁總產(chǎn)量的比例平均為33.1%,而中國再生鋁只占鋁總產(chǎn)量的16.26%。如果“十四五”末期中國再生鋁產(chǎn)量占比能夠達到世界平均水平,即再生鋁年產(chǎn)量達到1500萬噸,那么,我們就完全可以提前實現(xiàn)碳達峰碳中和目標。這條路也是可行的,關(guān)鍵是我們要建立起科學完整又完善的廢鋁回收體系。
 
第四條路徑:管理上的常規(guī)性降碳。管理是永恒的主題,通過加強管理來降碳也是永恒的主題。管理降碳的效果,跟技術(shù)的革命性創(chuàng)新、用能的結(jié)構(gòu)性調(diào)整、存量的循環(huán)性使用所產(chǎn)生的效果,雖然可能不在一個數(shù)量級,沒有太大的可比性,但蝦米也是肉,積少成多,通過管理提升來降碳,也是很有意義的。如縮短流程,將電解鋁生產(chǎn)鏈延伸到鋁材加工,減少鋁液鑄錠和軋制前重熔的環(huán)節(jié),節(jié)能降碳量和減少金屬燒損量也是很可觀的;又如持續(xù)優(yōu)化工藝過程控制,加強余熱回收等綜合節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新,也能起到降低能耗、降低物耗、降低碳排放強度的作用;再如開展以惰性陽極電解鋁生產(chǎn)為代表的節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)、推廣,來降低二氧化碳排放量。此處特別應該提到的是,要通過數(shù)字化、智能化、區(qū)塊鏈化實現(xiàn)降碳效益,構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+降碳”新模式,實現(xiàn)電解鋁產(chǎn)業(yè)鏈的精準降碳、智能降碳。在這一方面,中鋁集團已經(jīng)走在行業(yè)前端,5年前,中鋁集團就設立了“降碳節(jié)”,通過開展“降碳節(jié)”活動,促進理念降碳、生產(chǎn)降碳、管理降碳、科技降碳和生活降碳,效果很是喜人。
 
電解鋁企業(yè)是耗能大戶這的確沒錯,“電老虎”的名號背在身上也不要緊,但行業(yè)要堅信:耗能大戶必有節(jié)能降碳的大空間,只要我們選擇適當?shù)穆窂健⒖茖W地謀劃、精準地實施、堅決地落實,那么,壓力就會轉(zhuǎn)化為動力,終將收獲成果。如果電解鋁提前實現(xiàn)碳達峰碳中和目標,實現(xiàn)了“火中取栗”,名號可憎的“電老虎”就會變成大家喜愛的“電熊貓”——而這,是完全可能的!
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