全球電解鋁生產(chǎn)所用能源取決于各地資源稟賦。其中，煤電和水電占所用能源的85%。在全球電解鋁生產(chǎn)中，亞洲、大洋洲和非洲地區(qū)的電解鋁廠以火力發(fā)電為主，歐洲、南美洲電解鋁廠以水電等為主。其他地區(qū)取決于其資源特點(diǎn)，電解鋁廠的所用能源也各不相同。如冰島用地?zé)幔▏?guó)用核電，中東地區(qū)以天然氣發(fā)電為主。
據(jù)筆者了解，2019年，全球電解鋁產(chǎn)量為6433萬(wàn)噸，碳排放量為10.52億噸。2005-2019年，全球電解鋁碳排放總量從5.55億噸增加至10.52億噸，增長(zhǎng)89.55%，復(fù)合增長(zhǎng)率為4.36%。
1.“雙碳”對(duì)鋁行業(yè)的影響
據(jù)測(cè)算，2019-2020年，國(guó)內(nèi)電解鋁耗電量在全國(guó)耗電量中占比在6%以上。百川資訊數(shù)據(jù)顯示，2019年，國(guó)內(nèi)電解鋁86%的產(chǎn)量用火電。安泰科數(shù)據(jù)顯示，2019年，電解鋁行業(yè)二氧化碳總排放量約4.12億噸，占當(dāng)年全國(guó)二氧化碳凈排放量100億噸的4%左右，電解鋁的排放量明顯高于其他金屬及非金屬材料。
自備火電廠是導(dǎo)致電解鋁碳排放高的主要因素。電解鋁生產(chǎn)的電力環(huán)節(jié)分為火電生產(chǎn)與水電生產(chǎn)，使用火電生產(chǎn)1噸電解鋁，排放的二氧化碳量約為11.2噸，使用水電生產(chǎn)1噸電解鋁，排放的二氧化碳量幾乎為零。
我國(guó)電解鋁生產(chǎn)用電模式分為自備電和網(wǎng)電。2019年底，國(guó)內(nèi)電解鋁廠自備電比例約為65%，均為火力發(fā)電；網(wǎng)電所占比例約為35%，其中，火力發(fā)電約占21%，清潔能源發(fā)電約占14%。
據(jù)安泰科測(cè)算，在“十四五”節(jié)能減排的大背景下，未來(lái)電解鋁行業(yè)運(yùn)行產(chǎn)能能源結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生一定調(diào)整，尤其是云南省規(guī)劃電解鋁產(chǎn)能全部投產(chǎn)后，清潔能源的使用比重將顯著提升，將由2019年的14%增長(zhǎng)到24%。隨著國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的整體改善，電解鋁行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)還將進(jìn)一步優(yōu)化。
2.火電鋁將逐步弱化
在我國(guó)碳中和的承諾下，火電“弱化”將成趨勢(shì)。在實(shí)施碳排放費(fèi)及嚴(yán)格監(jiān)管之后，自備電廠優(yōu)勢(shì)可能削弱。
為更好地比較碳排放帶來(lái)的成本差異，假設(shè)預(yù)焙陽(yáng)極、氟化鋁等其他生產(chǎn)配料價(jià)格相同，碳排放交易價(jià)格為50元/噸，使用火電與水電生產(chǎn)1噸電解鋁，在電力環(huán)節(jié)的碳排放差異為11.2噸，兩者碳排放成本差異為560元/噸。
近期，隨著國(guó)內(nèi)煤炭?jī)r(jià)格的走高，自備電廠平均電力成本為0.305元/千瓦時(shí)，國(guó)內(nèi)水電平均成本僅為0.29元/千瓦時(shí)，自備電廠噸鋁完全成本較水電高出763元。在高成本的影響下，我國(guó)新增電解鋁項(xiàng)目多數(shù)在西南地區(qū)水電富集地，未來(lái)火電鋁也將逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。
3.水電鋁優(yōu)勢(shì)更加明顯
水電是我國(guó)成本最低的非化石能源，但開(kāi)發(fā)潛力受限。2020年，我國(guó)水電裝機(jī)達(dá)3.7億千瓦，占發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)量的16.8%，是僅次于煤炭的第二大常規(guī)能源資源。但是，水電發(fā)展存在“天花板”，據(jù)全國(guó)水力資源復(fù)查結(jié)果，我國(guó)水電可開(kāi)發(fā)容量不足7億千瓦，未來(lái)可開(kāi)發(fā)空間有限。盡管水電發(fā)展能夠在一定程度上提升非化石能源占比，但水電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)受資源稟賦的限制。
目前，我國(guó)的水電現(xiàn)狀是小水電項(xiàng)目關(guān)停，大水電項(xiàng)目難新增，現(xiàn)有水電生產(chǎn)電解鋁產(chǎn)能將成為成本的天然優(yōu)勢(shì)。僅四川省，要退出關(guān)停的小水電站就有968座，需整改和退出的小水電站有4705座、福建省泉州市關(guān)停了41座小水電站、湖北省十堰市房縣關(guān)停19座小水電站、陜西西安市關(guān)停36座小水電站等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年底前將關(guān)閉小水電站超7000座。大型水電站建設(shè)需要移民安置，建設(shè)周期普遍較長(zhǎng)，短期難以建成。
4.再生鋁將成為未來(lái)發(fā)展方向
電解鋁生產(chǎn)包括5個(gè)階段：鋁土礦開(kāi)采、氧化鋁生產(chǎn)、陽(yáng)極制備、電解鋁生產(chǎn)和鋁錠鑄造，每個(gè)階段的能耗占比依次為：1％、21％、2％、74％和2％。再生鋁生產(chǎn)包括3個(gè)階段：預(yù)處理、熔煉和運(yùn)輸，每個(gè)階段的能耗占比依次為：56％，24％和20％。
據(jù)測(cè)算，生產(chǎn)1噸再生鋁能耗僅為電解鋁能耗的3%~5%。還可以減少固體廢料、廢液和廢渣的處理，再生鋁生產(chǎn)具有明顯的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。另外，由于鋁的抗腐蝕性強(qiáng)，除某些鋁制的化工容器和裝置外，鋁在使用期間幾乎不被腐蝕，損耗極少，可以多次重復(fù)循環(huán)利用。因此，鋁具有很強(qiáng)的可回收性，使用廢鋁生產(chǎn)鋁合金比用電解鋁具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
未來(lái)，隨著再生鋁合金錠在純度、機(jī)械性能等方面的改善以及鑄造工藝的發(fā)展，再生鋁應(yīng)用將逐步滲透到建筑、通信、電子以及包裝等行業(yè)，汽車(chē)行業(yè)的再生鋁應(yīng)用也將不斷拓展。
再生鋁行業(yè)具有節(jié)約資源、減少鋁礦資源對(duì)外依賴(lài)、環(huán)保的特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。再生鋁行業(yè)的良性發(fā)展，具有重大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境價(jià)值，受到了國(guó)家政策的鼓勵(lì)和大力支持，將成為碳中和背景下的最大贏家。
相比電解鋁，再生鋁生產(chǎn)大幅節(jié)約土地、水電資源，受到國(guó)家政策鼓勵(lì)，也提供發(fā)展機(jī)遇。電解鋁的生產(chǎn)過(guò)程能耗高，與生產(chǎn)等量的電解鋁相比，生產(chǎn)1噸再生鋁，相當(dāng)于節(jié)約3.4噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)水14立方米，減少固體廢物排放20噸。
再生鋁行業(yè)屬于再生資源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的范疇，被列入鼓勵(lì)類(lèi)產(chǎn)業(yè)，有助于企業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目在立項(xiàng)審批、融資和用地等方面獲得國(guó)家政策支持。與此同時(shí)，國(guó)家為改善市場(chǎng)環(huán)境、清理再生鋁行業(yè)內(nèi)不符合條件的企業(yè)、去除行業(yè)落后產(chǎn)能出臺(tái)了相關(guān)政策，為再生鋁行業(yè)的健康發(fā)展掃清了道路。
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