碳中和目標(biāo)下我國鋁行業(yè)的挑戰(zhàn)與機遇
01背景
3060目標(biāo)給高耗能行業(yè)帶來挑戰(zhàn)和機遇。隨著碳達峰、碳中和“3060目標(biāo)”的提出，2020年成為我國碳市場揚帆起航的蓄力之年。2021年是“十四五”規(guī)劃的開局之年，也是“兩個百年”目標(biāo)交匯與轉(zhuǎn)換之年，更是碳達峰和碳中和工作的起始年，3060目標(biāo)的開展將給全社會帶來深遠(yuǎn)的影響，尤其是煤炭、鋼鐵、水泥、電解鋁等高耗能行業(yè)將迎來巨大的挑戰(zhàn)和機遇。
原鋁生產(chǎn)過程能耗占比大，約占整個生產(chǎn)過程的95%左右。鋁行業(yè)屬于能源高度密集型行業(yè)，主要包括鋁礦石開采、氧化鋁生產(chǎn)、電解鋁生產(chǎn)（原鋁生產(chǎn)）和鋁材加工等環(huán)節(jié)。在鋁材生產(chǎn)的全過程中，原鋁生產(chǎn)過程中消耗的能源占整個生產(chǎn)過程的95%左右，產(chǎn)生的碳排放量也是最多的。
鋁行業(yè)減排路徑聚焦點在原鋁生產(chǎn)過程。原鋁生產(chǎn)最典型的生產(chǎn)工藝為冰晶石-氧化鋁融鹽電解法（霍爾-埃魯特熔鹽電解法），在原鋁生產(chǎn)的過程中，電解過程產(chǎn)生的碳排放占比高達80%以上。
我國原鋁產(chǎn)量處于世界領(lǐng)先水平。全球原鋁產(chǎn)量一直保持高速增長勢頭，2019年全世界原鋁產(chǎn)量達到了6365.7萬噸。我國原鋁產(chǎn)量自2001年以來一直占據(jù)世界首位，連續(xù)7年產(chǎn)量占比超過全球50%。同時，我國原鋁產(chǎn)量增幅也處于世界領(lǐng)先水平，近十年來，我國原鋁產(chǎn)量以平均8.5%的年增長率高速發(fā)展，遠(yuǎn)高于全球年增長率4.7%。
原鋁市場具有極大的發(fā)展空間和市場前景。歐盟鋁業(yè)協(xié)會“Vision 2050”報告中提到，到2050年全球?qū)υX的需求將達到10780萬噸，比現(xiàn)在增長50%。歐盟到2050年前每年對于原鋁的需求將為900萬噸；中國對原鋁的需求將在2035年達到峰值，預(yù)計為5000萬噸。而其他亞洲和非洲國家在未來對于原鋁的需求也會有一個顯著的增長。在原鋁產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展和3060目標(biāo)的雙重要求下，如何快速響應(yīng)并逐步建立綠色低碳高效循環(huán)的新發(fā)展格局將成為鋁生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的新挑戰(zhàn)和機遇。
02鋁行業(yè)減排路徑
優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高可再生能源電力使用比例。作為原鋁生產(chǎn)過程中消耗最多的能源——電力，其來源是多種多樣的，包括煤電、水電、核電、天然氣電、可再生能源電等。中國電解鋁電力90%來源于煤電，在世界各地區(qū)中煤電占比最高，而歐洲、北美、南美等地區(qū)水電占80%左右，因此歐美在原鋁的整個生產(chǎn)過程中更加環(huán)保和低碳，其中歐洲鋁單位產(chǎn)品碳排放強度也是全球最低的。近幾年，我國也在逐漸進行電解鋁產(chǎn)能跨省置換，將電解鋁廠安排在可再生能源豐富的地區(qū)。目前國內(nèi)已有部分企業(yè)部署在相應(yīng)地區(qū)，如山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團有限公司和中鋁集團公司均在云南建設(shè)了電解鋁項目，通過采用水電實現(xiàn)生產(chǎn)綠色化。
削減過程排放，采用惰性電極替代碳陽極。在目前主流的電解鋁生產(chǎn)工藝中，電解槽所采用的陽極主要為碳陽極。隨著電解的進行，陽極會被不斷消耗并被氧化形成二氧化碳，從而不斷釋放溫室氣體。而在采用惰性電極后，在陽極附近將不會產(chǎn)生二氧化碳，是一種極具減排潛力的技術(shù)。Elysis公司研發(fā)的無碳鋁冶煉技術(shù)使用陶瓷陽極生產(chǎn)鋁，只排放氧氣，不產(chǎn)生溫室氣體，并計劃在2024年將惰性陽性商業(yè)化使用。該新電解槽所帶來的優(yōu)勢不僅使整個生產(chǎn)過程不再有溫室氣體排放，也使得陽極的使用時間較傳統(tǒng)的陽極延長了30倍，同時還降低了15%的運營成本，增加了15%的產(chǎn)量。
發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高廢鋁回收利用率。廢鋁回收再利用所產(chǎn)生的碳排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的排放，其單位產(chǎn)品碳排放僅為0.5kgCO2/kg，而電解生產(chǎn)原鋁產(chǎn)生的單位產(chǎn)品碳排放為1.6-1.8kgCO2/kg。因此，加大對廢鋁的回收利用對電解鋁行業(yè)的碳減排有著巨大的貢獻。據(jù)預(yù)測，到2050年，歐盟原鋁將有50%以上由鋁回收再利用制造產(chǎn)生，其碳排放相比于2014年將下降60-70%，可在2020-2050年間減少880-1500百萬噸二氧化碳排放（每年29-51萬噸）。我國中鋁集團和山東魏橋集團在《加快鋁工業(yè)綠色低碳發(fā)展聯(lián)合倡議書》中也提出了將大力發(fā)展再生鋁、廢棄物資源化等綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)，致力于打造高效率的鋁廢料閉環(huán)回收體系，綜合提升鋁資源循環(huán)利用水平。
探索碳移除途徑，推廣碳捕集與林業(yè)碳匯。碳捕獲與封存（CCS）技術(shù)和碳捕獲、封存與利用（CCUS）技術(shù)是近幾年不斷被人們提起的碳移除技術(shù)。但由于其較高的運行成本，現(xiàn)階段還未大規(guī)模開展商業(yè)化推廣應(yīng)用。此外，發(fā)展林業(yè)碳匯也是碳移除的一條路徑。在俄鋁應(yīng)對氣候變化的措施中，植樹就被納入到集團的工作中，俄鋁宣布在未來種植超過100萬的樹木。
03我國鋁行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)和機遇
高排放強度將直接影響原鋁企業(yè)的全球競爭力。與國際先進鋁生產(chǎn)企業(yè)相比，國內(nèi)鋁生產(chǎn)企業(yè)單位原鋁碳排放強度是歐盟鋁排放強度的3倍，全球平均排放強度的1.11倍，這將導(dǎo)致我國鋁生產(chǎn)企業(yè)能源成本高于國際其他先進企業(yè)。原鋁作為一種全球化的商品，要面對來自全球的競爭，歐盟綠色框架中已提出將對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量二氧化碳的商品（鋁、水泥、鋼鐵等）征收碳邊境稅.
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高排放強度代表著我國原鋁生產(chǎn)企業(yè)巨大的減排空間和潛力。在國際貿(mào)易局勢不明、國內(nèi)應(yīng)對氣候變化行動快速推進的外部環(huán)境下，國內(nèi)大型鋁生產(chǎn)企業(yè)只有積極規(guī)劃減排路徑，率先采取減排措施，提升企業(yè)碳管理水平，才能抓住3060目標(biāo)下蘊含的低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展機遇。2021年1月15日，中國鋁業(yè)集團和山東魏橋集團有限公司聯(lián)合發(fā)布了《加快鋁工業(yè)綠色低碳發(fā)展聯(lián)合倡議書》，走在了我國鋁生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能減排的前列，也為其他企業(yè)提供了借鑒。
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