基于电力绿证下的铝行业降碳新思路

郎诗桐

（北京安泰科信息股份有限公司，北京 100080）

绿色电力证书（简称绿证）是国家可再生能源信息管理中心对发电企业每兆瓦时非水可再生能源上网电量颁发的具有唯一标识代码的电子证书[1]。绿证的推行，将电力的物理属性和绿色属性进行分离，打破了使用绿电的地域限制。

国际方面，欧美国家早在二十世纪九十年代就已经开始倡导购买绿电，美国、英国、德国等20 多个国家推行绿证交易，任何个人及公司都可以参与。国内方面，绿证于2017 年7 月开始出售，目前处于自愿认购阶段，交易市场还需进一步普及和发展。作为可再生能源第一大国，在“双碳”目标的大背景下，使用可再生能源发电，推广绿证交易是我国实现低碳可持续发展的有效措施。

电力是铝行业减碳的核心，电解铝行业为了使电力更“绿”一直在不懈努力，其中最直接的办法就是向清洁能源地区转移产能。近年来随着产能向云南、四川等清洁能源地区转移，电解铝行业的能源结构已经得到明显改善，2020 年中国电解铝行业清洁能源占比达到19.5%，比2019 年提高7.6 个百分点，几乎全部来自水电的贡献。现在电力绿证的提出也给铝行业减少碳排放提供了新的可能，在不转移产能的前提下能否取得降碳效果？又如何去实现？这是铝行业高度关注的话题。

一 全球铝行业碳排放现状

2005—2018 年，全球铝行业“从摇篮到大门”的碳排放总量逐年递增，2018 年全球铝行业排放总量为11.27×108t，占全球总排放的2%，碳足迹较大。国际铝协定义铝土矿开采、氧化铝精炼、铝电解、铝锭铸造为电解铝全生命周期碳排放边界，加上铝材生产、废铝回收、新废铝重熔，则构成了铝行业从摇篮到大门的碳排放边界，图1 数据来源于国际铝协。

图1 2005—2018 年全球铝行业碳排放总量

由图1 可以看出，电解铝生产产生的二氧化碳是铝行业主要的排放来源，占全产业链总排放的95%。此外，由表1 和表2 可以得出，无论是单位排放还是总排放，铝电解环节的碳排放占比都在70% 以上，是最大的排放环节。电力消耗产生的间接碳排放占比60% 以上，是最大的排放源，同时也是铝行业碳排放需要重点关注的领域。

表1 2018 年全球铝行业二氧化碳排放量

表2 2019 年全球原铝全生命周期二氧化碳排放量

电力消耗决定了铝行业的碳排放，如图2 所示，水电等清洁能源比重越高的地区，碳排放越低，图2 数据来源于国际铝协。全球各地区的电解铝生产能源结构差异很大，据国际铝协统计，欧洲地区（含俄罗斯）水电占比为86%，居全球首位，相应的铝电解环节的电力消耗排放仅为1.9 t.CO2/t.Al，为全球最低水平；中国由于煤炭资源相对丰富，煤电占比高达88%，铝电解环节电力消耗排放为12.8 t.CO2/t.Al，是欧洲的7 倍之多。由此可见，未来如何改善能源结构与用电方式是电解铝行业减少碳排放主要关注的方向。

图2 2019 年全球主要地区电解铝生产能源结构及单位排放量

作为唯一代表世界原铝行业的组织，国际铝协于2021 年9 月公布了世界铝行业实现净零排放的进程报告，明确提出了到2050 年需要达到的温室气体减排目标值（表3），以此展现应对全球气候变化问题的责任和雄心。清单中是以国际能源署B2DS 情景（温升在2 度以内）为基础预测的。公报还指出，在2018 年11×108t 的总排放量中有超过60% 的排放量源自于电力消耗产生的间接排放，而直接排放仅占总排放的28%。到2050 年，全球铝行业二氧化碳排放总量需降至2.5×108t，与2018 年相比大幅降低77%，其中直接排放高达1.91×108t，占比76%，这意味到2050 年，在B2DS 情景下，电耗产生的排放需要减少至近乎于零的水平。电力脱碳是铝行业温室气体减排的最大潜力，也是电解铝生产商面临的最大挑战。

同时，国际铝协预计到2050 年，铝相关产品的总需求量将增加81%。因此，未来的全球铝行业要在增加需求的同时减少排放，就需要在节能技术上进行巨额投资，并且达成行业降碳共识。

表3 2050 年国际铝协B2DS 情景下全球铝行业二氧化碳排放总量

二 中国铝行业碳排放核算方法、现状及特点

（一）核算方法

目前，铝行业温室气体核算方法包括如下方法学：《温室气体排放核算与报告要求 第4 部分：铝冶炼企业(GB/T 32151.4—2015)》《中国电解铝生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》《电解铝企业碳排放权交易技术指南》以及《各行业温室气体排放报告补充数据—生态环境部2019 年发布》。其中前两项方法学以电解铝企业法人为边界，排放源包括化石燃料燃烧排放量、能源作为原材料排放量、工业过程排放量和净购入电力与热力排放量，其中碳酸盐分解、能源作为原材料用途的排放为过程排放，只存在于特定生产过程中，燃料燃烧排放、购入和输出电力热力的排放贯穿整个生产过程。后两项方法学以电解铝碳排放交易为边界，仅计算铝电解环节耗电量产生的二氧化碳排放。

图3数据来源于《温室气体排放核算与报告要求 第4部分：铝冶炼企业(GB/T 32151.4—2015)》，企业法人边界中，温室气体排放总量等于企业边界内所有生产系统的化石燃料燃烧排放量、能源作为原材料用途的排放量、过程排放量以及企业购入的电力、热力消费的排放量之和，同时扣除输出的电力、热力所对应的排放量[2]。在碳排放交易边界中，电解铝企业碳排放量仅为耗电量与对应电力排放因子乘积。不同边界下二氧化碳排放量数值如表4所示。

图3 铝冶炼企业温室气体核算边界示意图

表4 不同边界下二氧化碳排放量计算

（二）计算结果及存在的问题

第一，企业法人边界与碳交易边界在计算电力环节碳排放时所用排放因子不同，前者采用2012 年区域电网排放因子（暂无最新数据），后者采用2015 年全国电网平均排放因子，导致相同的电力来源算出的排放结果不对等。

使用英英词典对于基础不太好的学生来讲肯定是一个艰辛的工作、巨大的挑战，尤其是当他们在没有任何帮助的情况下。所以他们要认真按照老师指导的使用方法慢慢适应，会在一段时间之后，英语成绩有很大的提高。因此要求学生在上课时候携带英英词典而不是汉英词典，是引导学生慢慢适应英英解释扩充词汇量的好办法，也是提高英语学习效果的捷径。

第二，碳交易边界中自备电与网电在电解工序交流电耗中排放因子取值相同，均为2015 年全国电网平均排放因子，各种能源的排放差异没有得到体现，云南等清洁能源集中、排放因子低的地区优势被淹没，可能会降低企业参与碳交易的积极性。另外，电力排放因子存在数据陈旧的问题，与当前行业的排放现状会存在偏差。

第三，方法学没有与国际接轨。全球各国家和地区碳排放市场不尽相同，如欧洲等国家和地区电解铝直接排放纳入碳排放交易，而不是电力消耗产生的间接排放，但是，每个环节的计算方法和边界是统一的。如国际铝协在计算铝行业温室气体排放时，对网电与自备电排放因子做出了区分，我国的方法学则相对笼统。

（三） 现状

1. 碳排放总量大，单位排放强度高

影响电解铝碳排放的因素依次为：产量、能源结构、电耗水平。2020 年中国电解铝产量占据全球一半以上份额，行业规模大。虽然电耗水平居全球领先，但能源禀赋偏重化石能源，2020 年中国发电结构中，67.8% 为火电。电解铝行业还有大量燃煤自备电厂，2020 年电解铝行业使用自备电的比例为64%，综合来看，火电的比重达到80%，因此排放总量较大。

据安泰科测算，2020 年铝行业碳排放总量约5.6×108t，其中铝电解环节排放量占总排放的80.3%，是最大的排放环节；电解环节电力消耗产生的间接排放为3.85×108t，占比68.8%，是最大的排放源。从单位排放来看，原材料端，生产1 t 铝土矿排放0.01 t 二氧化碳，生产1 t 铝大约需要5.5 t 铝土矿，生产1 t 氧化铝产生1.08 t 二氧化碳，生产1 t 铝大约需要2 t 氧化铝，相同的，生产1 t 炭素产生0.7 t 二氧化碳，生产1 t 铝大约需要0.5 t 炭素。此外，据安泰科测算，2020 年铝电解环节温室气体单位排放量为12.05 t.CO2/t.Al，其中，电力消耗环节的排放为10.33 t.CO2/t.Al。如表5 所示，中国电解铝全生命周期碳排放为14.6 t.CO2/t.Al，略低于全球平均水平16.5 t.CO2/t.Al，铝加工环节排放为0.74 t.CO2/t. 铝材，加上原料生产中的碳排放，用原铝生产1 t 铝材的碳排放约15.36 t.CO2/t. 铝材，是全球平均水平的1.3 倍，单位排放强度高，碳足迹较大。

表5 各排放环节二氧化碳排放量

2. 行业面临诸多外部压力

当前，低碳转型已在全球范围形成共识，除了自身减排需求，行业还面临诸多外部压力。我国电解铝行业已经确定纳入第二批全国碳排放交易市场，“十四五”期间将开始实行交易。此外，欧盟预计2023 年开始试行征收碳关税，钢铁、水泥、铝等能源密集型工业都将被纳入征税范围，需要按照欧盟严格的碳排放标准征收碳关税。作为中国出口铝材及铝制品的主要地区之一，未来中国铝材出口欧洲将面临绿色壁垒。此外，终端消费领域也在倒逼铝行业提供低碳铝。终端用户对材料供应商也提出了更高的低碳足迹的要求。比如苹果公司相关系列电脑均已采用100% 再生铝生产，与铝相关的碳排放也降低了72%，从而倒逼铝行业提供低碳铝。

因此，通过购买绿证达到碳减排效果对中国铝材出口欧洲呈积极影响，同时也可以形成产品的绿色标识，提升产品和服务竞争力，更好地服务终端客户。

3.特点——电力消耗产生的间接排放是主要源头

据国家统计局初步核算，2021 年我国煤炭消费量占能源消费总量的56%，比上年下降0.9个百分点；天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的25.5%，较上年上升1.2 个百分点[3]。即使清洁能源消纳量不断提高，我国煤炭使用仍然占据着绝对主导地位，电解铝生产又有65% 左右使用自备火电厂，火电比例更高，中国依赖化石能源的禀赋特点使铝行业碳排放高于水电丰富的国家，这不是行业自身能够轻易改变的。

通过自主技术创新，我国电解铝能耗现居全球领先水平。据统计，2020 年骨干企业铝锭综合交流电耗13 543 kWh/t.Al，明显优于全球15 000 kWh/t.Al 的平均水平[4]。如图4 所示（数据来源于国际铝协、安泰科），由于能源结构偏重化石能源，铝冶炼企业多使用火电。据安泰科测算，2020 年中国电解铝生产中，铝电解环节电力消耗产生的排放为10.33 t.CO2/t.Al，为最大的排放源，比全球其他国家和地区的加权平均水平高出2.93 t.CO2/t.Al；更明显高于清洁能源保障比重较高的欧洲（1.9 t.CO2/t.Al）、北美（2.7 t.CO2/t.Al）、南美（3.8 t.CO2/t.Al）等地区。

图4 电解铝电力消耗产生的碳排放

三 电解铝减排，使用绿色电力是关键

中国铝产业规模巨大，实现双碳目标的任务十分艰巨。目前中国电解铝能耗居全球领先水平，电耗下降的空间已经不大，但仍可以通过自备电向网电转化、向清洁能源地区转移产能，抓住电力市场改革的契机，通过购买“绿电”的方式提高清洁能源的消纳、减少碳排放。

（一）自备电向网电转化，向清洁地区转移产能

电解铝行业为了使电力更“绿”一直在不懈努力，最直接的办法就是向清洁能源地区转移产能，由自备电向网电转化，使用火电的电解铝企业建议融入部分清洁能源，从源头削减碳排放。近年来随着电解铝产能向云南、四川等地区转移，电解铝行业的能源结构明显改善，贡献几乎全部来自使用水电的比例提高。如图5（b）所示（数据来源于安泰科），2020 年水电占比接近15%，较2019 年图5（a）提高了7 个百分点。

图5 我国电解铝行业用电结构

（二）购买绿证抵消碳排放

1. 绿证介绍

2017 年，我国依托可再生能源发电项目信息管理系统，为陆上风电、光伏发电企业（不含分布式光伏发电）所生产的可再生能源发电量试行发放绿色电力证书，生物质发电于2020 年被纳入[5]。如图6 所示，陆上风电、光伏发电企业（不含分布式光伏发电）企业需先填报信息并申请绿证，国家可再生能源信息管理中心负责审核信心并发放绿证，绿证发放后，发电企业需按标杆电价上网，随后可在绿证交易中心出售绿证，售电商及自愿购买者即可在交易中心购买绿证。国家推行绿色证制的目的，主要在于缓解政府新能源补贴压力和引领人们树立绿色能源消费观，从而推动清洁能源使用，图6 数据来源于大唐集团。

图6 绿证交易机制

据绿证交易平台数据显示，目前处于自愿认购期的绿证成交数量并不活跃，但是随着国家碳达峰碳中和目标的提出，国家层面、地方层面、行业层面、企业层面都在积极展开各自的双碳目标实施方案建设，叠加国家对企业绿色低碳生产的持续宣传普及，绿证的环境属性将会被更多企业和个人重视，消费者购买绿证的积极性会明显提升。

2.绿证和绿电交易

2021 年8 月，国家发展改革委、国家能源局函复国家电网和南方电网，同意《绿色电力交易试点工作方案》（以下简称《方案》）。《方案》还指出，要形成全国统一的绿证管理体系，由国家可再生能源管理中心按照全国绿电交易实际需求量核发绿证，并划转至国家电能交易中心，交易中心依据最终交易结果分配绿证[6]。由此可见，绿色电力交易是基于“绿证”的交易，绿色电力用户将获得“绿证”。新能源企业既可以参与绿色电力交易，也可以单独出售绿证。

绿色电力交易包含了电能量交易及其对应的绿色属性( 绿证) 交易，但由于受电网物理架构的约束，实际上绿色电力交易的范围和供给量远远小于绿证交易，不利于控排企业绿电抵减成本的降低。

3. 绿证交易已成全球趋势

如图7 所示，全球有三个主要的能源属性认证，包括欧盟原产地担保认证（Guarantees of OrIgIn， GO）、北美可再生能源证书（REC）以及国际可再生能源证书（I-REC）。I-REC 认证目前在拉美、非洲和东南亚的41 个成员国中都有流通。这三个认证都获得了RE100，以及温室气体核算系统等国际可持续发展倡议机构的认证，可以用来覆盖所有企业的能源消耗，图7 数据来源于ECOHZ。

当前，包括苹果公司、谷歌、Facebook 等在内的二百余家全球著名技术企业、金融机构等均加入了RE100，并宣布将于2050 年前实现在世界范围内100% 使用可再生能源电力，为世界脱碳经济贡献力量。亿利资源、远景集团、晶科、隆基等中国公司的相继加入，展现了我国应对全球气候危机和推进能源革命的决心。

图7 主流能源证书覆盖地

4. 购买绿证为电解铝企业带来降碳新思路

第一，购买绿证可使电解铝企业获得最直接的减排效果。如表6 所示，不同区域电网风电、光伏减排因子不同，对应的1MWh 电量（1 个证书）可以减排0.657 t ～0.872 t 二氧化碳。对于风电、光伏项目减排量的计算，其基准线排放因子＝EFOM×0.75+ EFBM×0.25。生产1 t 电解铝约耗电13.5 MWh，使用绿电生产1 t 电解铝，对应的减排量范围为8.86 t ～11.77 t。然而，由于每个区域的电力结构不同，各个地区电力绿证体现的减排效果是不同的。对于电解铝行业而言，如果以使用绿证来核算减排效果，各地是有差异的，如果以核减绿色电量计算，则所有绿证没有差别，排放都可认为是零。所以购买绿证达到的减排效果和碳排放计算方法学密切相关，但无论以哪种方式计算，都为铝行业取得减排效果提供了新的机遇。

表6 电力绿证对电解铝减排量的贡献值

第二，购买绿证为企业提供降碳新思路。中国电解铝规模巨大，全部向云南、四川等清洁能源地区转移并不现实，因此传统产地的产能存量可以探索通过购买绿证的方式，赋予企业所在地区电力的绿色属性，开辟转移产能之外的减碳新想法。

第三，购买绿证可以减少电解铝企业向清洁能源地区转移产能的额外成本。绿证“证电分离”的特质使电解铝企业免去了直购绿电交易的额外成本，也比建自备电厂和投资可再生能源要更便捷，同时省去了向清洁能源地区转移产能的各类厂建成本，是最直接有效的碳减排方案。

四 结论与建议

（一）结论

电力消耗产生的间接排放是影响铝行业碳排放总量的最直接因素，加大清洁能源比重，是电解铝行业有效降低碳排放的关键路径，向清洁能源富集地区转移产能，是方向之一，而紧抓电力体制改革契机，通过购买“绿证”消纳清洁能源，也为铝行业改善能源结构提供了新的思路。绿证交易“证电分离”的特质打破了电力的物理特性，使企业可以不用大费周折转移产能到清洁能源地区就可以享受绿色电力带来的优惠，在减少碳排放的同时降低转移产能的成本，适应国家碳达峰碳中和的低碳可持续发展要求。因此购买绿证是未来铝行业减少碳排放有利措施。

当然，企业层面的真正减排是根本。除了改善能源结构，企业还需主动作为，不断降低能耗，从而降低碳排放。虽然通过现有装备及智能化技术，我国电解铝能耗水平目前已经位于全球“领头羊”的位置，下降的空间不大，但是仍可以通过优化运行参数、提高电流效率等方式降低自身的碳排放。

（二）建议

行业层面，首先要在方法学上纳入对绿电的认同，目前的铝冶炼企业温室气体核算方法中没有涉及到绿电与绿证使用的相关抵扣量，建议在计算总排放时，同时扣除绿电和绿证对应的减排量数据。

再者，需要构建碳市场、绿证市场的有效衔接，避免环境效益重复计算。我国的CCER 制度正在重新设计，其中也涉及到风电光伏项目，与绿证市场存在一定重复，可能导致同一个风电光伏项目在CCER 市场与绿证市场同时获得收益，因此不同部门之间应加强沟通协调，主管部门、交易机构、企业多方合作，做好绿证交易与碳市场的衔接，为企业搭建便捷、透明、低成本的碳中和渠道。

企业层面，碳是一种资产，但也会成为一种约束，因此企业内部一定要做好核查工作，摸清“碳家底”。积极寻求包括碳排放核算、碳排放交易、碳金融等在内的专业碳资产管理第三方服务，积极参与碳交易与绿证交易，通过市场化手段提高自身行业竞争力。同时响应国家要求，积极消纳可再生能源。

其次，双碳背景下，企业还需把绿色低碳作为社会责任并利用绿色低碳创造价值。国际上已经有“RE100”等绿色倡议组织，未来碳排放指标也有可能纳入国内上市公司信息披露的内容，企业应高度重视。