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中创观点 | 碳中和目标下我国铝行业的挑战与机遇

来源:中创碳投 时间:2021-02-22 11:34 浏览次数:5405
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摘要:3060目标给高耗能行业带来挑战和机遇。随着碳达峰、碳中和“3060目标”的提出,2020年成为我国碳市场扬帆起航的蓄力之年。

  背景

  3060目标给高耗能行业带来挑战和机遇。随着碳达峰、碳中和“3060目标”的提出,2020年成为我国碳市场扬帆起航的蓄力之年。2021年是“十四五”规划的开局之年,也是“两个百年”目标交汇与转换之年,更是碳达峰和碳中和工作的起始年,3060目标的开展将给全社会带来深远的影响,尤其是煤炭、钢铁、水泥、电解铝等高耗能行业将迎来巨大的挑战和机遇。

  原铝生产过程能耗占比大,约占整个生产过程的95%左右。铝行业属于能源高度密集型行业,主要包括铝矿石开采、氧化铝生产、电解铝生产(原铝生产)和铝材加工等环节。在铝材生产的全过程中,原铝生产过程中消耗的能源占整个生产过程的95%左右,产生的碳排放量也是最多的。

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  铝行业减排路径聚焦点在原铝生产过程。原铝生产最典型的生产工艺为冰晶石-氧化铝融盐电解法(霍尔-埃鲁特熔盐电解法),在原铝生产的过程中,电解过程产生的碳排放占比高达80%以上。

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  我国原铝产量处于世界领先水平。全球原铝产量一直保持高速增长势头,2019年全世界原铝产量达到了6365.7万吨。我国原铝产量自2001年以来一直占据世界首位,连续7年产量占比超过全球50%。同时,我国原铝产量增幅也处于世界领先水平,近十年来,我国原铝产量以平均8.5%的年增长率高速发展,远高于全球年增长率4.7%。

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  原铝市场具有极大的发展空间和市场前景。欧盟铝业协会“Vision 2050”报告中提到,到2050年全球对原铝的需求将达到10780万吨,比现在增长50%。欧盟到2050年前每年对于原铝的需求将为900万吨;中国对原铝的需求将在2035年达到峰值,预计为5000万吨。而其他亚洲和非洲国家在未来对于原铝的需求也会有一个显著的增长。在原铝产业高速发展和3060目标的双重要求下,如何快速响应并逐步建立绿色低碳高效循环的新发展格局将成为铝生产企业发展的新挑战和机遇。

  02

  铝行业减排路径

  优化能源结构,提高可再生能源电力使用比例。作为原铝生产过程中消耗最多的能源——电力,其来源是多种多样的,包括煤电、水电、核电、天然气电、可再生能源电等。中国电解铝电力90%来源于煤电,在世界各地区中煤电占比最高,而欧洲、北美、南美等地区水电占80%左右,因此欧美在原铝的整个生产过程中更加环保和低碳,其中欧洲铝单位产品碳排放强度也是全球最低的。近几年,我国也在逐渐进行电解铝产能跨省置换,将电解铝厂安排在可再生能源丰富的地区。目前国内已有部分企业部署在相应地区,如山东魏桥创业集团有限公司和中铝集团公司均在云南建设了电解铝项目,通过采用水电实现生产绿色化。

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  削减过程排放,采用惰性电极替代碳阳极。在目前主流的电解铝生产工艺中,电解槽所采用的阳极主要为碳阳极。随着电解的进行,阳极会被不断消耗并被氧化形成二氧化碳,从而不断释放温室气体。而在采用惰性电极后,在阳极附近将不会产生二氧化碳,是一种极具减排潜力的技术。Elysis公司研发的无碳铝冶炼技术使用陶瓷阳极生产铝,只排放氧气,不产生温室气体,并计划在2024年将惰性阳性商业化使用。该新电解槽所带来的优势不仅使整个生产过程不再有温室气体排放,也使得阳极的使用时间较传统的阳极延长了30倍,同时还降低了15%的运营成本,增加了15%的产量。

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  发展循环经济,提高废铝回收利用率。废铝回收再利用所产生的碳排放远远小于原铝生产过程产生的排放,其单位产品碳排放仅为0.5kgCO2/kg,而电解生产原铝产生的单位产品碳排放为1.6-1.8kgCO2/kg。因此,加大对废铝的回收利用对电解铝行业的碳减排有着巨大的贡献。据预测,到2050年,欧盟原铝将有50%以上由铝回收再利用制造产生,其碳排放相比于2014年将下降60-70%,可在2020-2050年间减少880-1500百万吨二氧化碳排放(每年29-51万吨)。我国中铝集团和山东魏桥集团在《加快铝工业绿色低碳发展联合倡议书》中也提出了将大力发展再生铝、废弃物资源化等绿色循环产业,致力于打造高效率的铝废料闭环回收体系,综合提升铝资源循环利用水平。

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  探索碳移除途径,推广碳捕集与林业碳汇。碳捕获与封存(CCS)技术和碳捕获、封存与利用(CCUS)技术是近几年不断被人们提起的碳移除技术。但由于其较高的运行成本,现阶段还未大规模开展商业化推广应用。此外,发展林业碳汇也是碳移除的一条路径。在俄铝应对气候变化的措施中,植树就被纳入到集团的工作中,俄铝宣布在未来种植超过100万的树木。

  03

  我国铝行业低碳转型面临的挑战和机遇

  高排放强度将直接影响原铝企业的全球竞争力。与国际先进铝生产企业相比,国内铝生产企业单位原铝碳排放强度是欧盟铝排放强度的3倍,全球平均排放强度的1.11倍,这将导致我国铝生产企业能源成本高于国际其他先进企业。原铝作为一种全球化的商品,要面对来自全球的竞争,欧盟绿色框架中已提出将对生产过程中产生大量二氧化碳的商品(铝、水泥、钢铁等)征收碳边境税.

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  高排放强度代表着我国原铝生产企业巨大的减排空间和潜力。在国际贸易局势不明、国内应对气候变化行动快速推进的外部环境下,国内大型铝生产企业只有积极规划减排路径,率先采取减排措施,提升企业碳管理水平,才能抓住3060目标下蕴含的低碳转型发展机遇。2021年1月15日,中国铝业集团和山东魏桥集团有限公司联合发布了《加快铝工业绿色低碳发展联合倡议书》,走在了我国铝生产企业节能减排的前列,也为其他企业提供了借鉴。





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