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    碳達峰碳中和 電解鋁如何“火中取栗”

    2021-3-30 17:18:03 來源:中國有色金屬報 字體:  服務訂閱』『聯系客服』『走勢圖
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    自從去年9月份習近平主席在聯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、直轄市)也將碳達峰碳中和納入各自“十四五”規劃當中。2月25日,內蒙古自治區發改委、工信廳、能源局聯合頒發了《關于確保完成“十四五”能耗雙控目標任務若干保障措施》,對重點用能行業進行壓產調控。筆者以為,這標志著碳達峰碳中和行動已經進入落地實施階段,“碳壓產”將會成為一種常態和普遍現象。
    受碳達峰碳中和行動影響最大的行業,當屬電解鋁(也稱原鋁)行業。相關數據顯示,2020年,我國電解鋁產量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許多行業中當屬較高者。從用能結構來看,電解鋁生產中消耗能源的86%來自碳排放最大的火電,因此,要實現碳達峰碳中和目標,電解鋁行業難度很大。甚至有人形容電解鋁行業若實現碳達峰碳中和目標,無異于“火中取栗”,是一項“不可能完成的任務”。但筆者經過深入調研、認真分析后認為,盡管電解鋁行業實現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。
    如何實現電解鋁“火中取栗”,有四條路徑:
    第一條路徑:技術上的革命性創新。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,在我國鋁冶煉行業中,每生產1噸電解鋁的平均耗電為13500千瓦時,電費約占總生產成本的4成左右,是最大的成本要素。因此,降低電耗,始終是電解鋁行業降低成本、低碳排放的“牛鼻子”。通過一代又一代鋁業人的不懈努力,目前我國噸鋁電耗已經降至13500千瓦時以下,這在世界同行業中,已處于領先水平。雖則如此,依靠技術創新的常規性進步來降低電耗、降低碳排放依然是“杯水車薪”,距離“到2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上”的目標相去甚遠。除非是在技術上發生革命性創新、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顯著降低。但技術上的革命性創新和顛覆性變革不是敲鑼打鼓就會實現的,自1886年美國人霍爾發明電解法生產金屬鋁以來,這一生產技術已沿用了130余年,至今沒能找到替代電解法的新技術。所以,革命性創新和顛覆性變革的路子可以繼續去探索,但寄望于它去達到碳達峰碳中和目標,并不現實。
    第二條路徑:用能上的結構性調整。我國的能源結構與碳達峰碳中和的要求差距甚大。從2020年的數據看,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%。化石能源是碳排放最大的能源,我國每年使用化石能源產生的碳排放約為98億噸,占全社會碳排放總量的近90%。我國2020年生產的3724.46萬噸電解鋁中,有3205萬噸是用火電能源生產出來的,屬于煤電鋁,低碳能源占比不到15%。低碳能源占比低,就意味著調整用能結構、降低碳排放的空間大,這正是電解鋁碳達峰碳中和的發力點。因此,我國電解鋁的發展通過調整用能結構來實現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已經開始行動起來,正在利用云南的水電資源發展水電鋁,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展模式,還有一些鋁企業在“十四五”發展規劃中作出了用電向低碳能源轉型、產能向低碳能源區域轉移的“雙轉”安排。未來,如果我國電解鋁生產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提前實現將不再是遙不可及的夢想。
    第三條路徑:存量上的循環性使用。鋁的優質特性有很多,其中一條就是可回收再生反復循環使用。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過程中所消耗的能源,可以在以后的回收再生循環使用中“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電解鋁時的4.9%,而且再生鋁與原鋁的品質完全相同。自從1888年鋁產品開始商業化生產以來,全世界生產了近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,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年的數據來看,美國再生鋁產量占其國內鋁總產量的80.63%,而世界再生鋁產量占世界鋁總產量的比例平均為33.1%,而中國再生鋁只占鋁總產量的16.26%。如果“十四五”末期中國再生鋁產量占比能夠達到世界平均水平,即再生鋁年產量達到1500萬噸,那么,我們就完全可以提前實現碳達峰碳中和目標。這條路也是可行的,關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,跟技術的革命性創新、用能的結構性調整、存量的循環性使用所產生的效果,雖然可能不在一個數量級,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,將電解鋁生產鏈延伸到鋁材加工,減少鋁液鑄錠和軋制前重熔的環節,節能降碳量和減少金屬燒損量也是很可觀的;又如持續優化工藝過程控制,加強余熱回收等綜合節能技術創新,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為代表的節能減排技術的研發、推廣,來降低二氧化碳排放量。此處特別應該提到的是,要通過數字化、智能化、區塊鏈化實現降碳效益,構建“互聯網+降碳”新模式,實現電解鋁產業鏈的精準降碳、智能降碳。在這一方面,中鋁集團已經走在行業前端,5年前,中鋁集團就設立了“降碳節”,通過開展“降碳節”活動,促進理念降碳、生產降碳、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,但行業要堅信:耗能大戶必有節能降碳的大空間,只要我們選擇適當的路徑、科學地謀劃、精準地實施、堅決地落實,那么,壓力就會轉化為動力,終將收獲成果。如果電解鋁提前實現碳達峰碳中和目標,實現了“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!(全球金屬網 OMETAL.COM)

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