广西铝产业碳减排研究

＊谢鸿 周永信

（1.广西博环环境咨询服务有限公司 广西 530000 2.广西博世科环保科技股份有限公司 广西 530000）

1.广西铝产业发展概述

广西富集铝土矿资源，铝产业是广西代表性的传统支柱产业，其总产值705.9亿元，占所在市规上工业比重达58.9%，为广西经济发展做出了重要贡献。铝产业也是一个高能耗、高排放行业，各生产环节均会释放大量温室气体。2020年广西铝行业生产电力消耗占全区发电量21%，铝工业碳排放总量约为3202.56万吨，约占全区碳排放量的9.97%，占全区规上工业碳排放量的15.91%。因此，铝产业是落实碳减排目标的重要责任主体。但是区内铝行业在碳减排方面有着资源回收利用率较低、生产技术节能改造空间有限、清洁能源使用比例较低等问题[1]。若按照以往的发展规律，我区控制碳排放的可持续发展目标难以实现。

近年，自治区陆续出台的《广西壮族自治区人民政府办公厅关于印发广西铝产业二次创业中长期方案的通知》（桂政办发〔2015〕109号）、《自治区工业和信息化委关于印发广西铝精深加工产业集群及产业链发展方案的通知》（桂工信原〔2018〕907号）、《广西壮族自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[2-4]等文件显示，铝工业仍是“十四五”乃至更长一段时期内带动我区经济发展的重点行业。

2.广西铝产业碳减排关键影响因素

(1)能源结构偏煤

广西水力资源丰富，区内发电企业将水力转化为水电，先是以最低限价交易到南方电网，再由南方电网制定新的上网电价，导致企业用电价格上升。电力改革不足，使得电价仍是广西铝企业运行成本的影响因素[5]。为稳定发展区内电解铝产能，促进铝产业链发展，打破能源电价限制，广西“二次创业”方案中积极推进煤电铝一体化建设。例如：百色市为了满足铝产业高速发展带来的地区电力增长需求，在“十三五”期间上新了一批效率相对低下的小型煤电项目，形成百色区域电网，在当前国内先进的百万千瓦二次再热机组的供电煤耗已经低于270g/kW·h的情况下，百色市原有及新建自备电厂的供电煤耗分别为360g/kW·h、310 g/kW·h左右，仅仅达到全国2017年火电机组平均供电煤耗水平。且在2019年百色铝产业及配套煤电迅猛增长，百矿铝业、德宝铝、信发铝等多家企业电解铝生产线投产、复产和达产，全市碳排放强度较2015年上升了29.3%。铝工业扩能需求与碳排放控制要求存在较大矛盾。

(2)产业链条偏短

目前，广西区内本地氧化铝企业与电解铝企业未形成长期、稳定的供求机制，强铝制品就地加工转化不高，再生铝的回收和利用较少。因此，区内电解铝产能规模偏小，氧化铝就地转化率不到50%[6]，影响项目的正常运行及下游铝加工的发展。广西铝精深加工发展始终不够充分，产品附加值偏低。区内铝加工产品仍以初级原材料范畴的铝棒、铝线、铝材、铝箔为主。国内高纯铝、精铝等高品质附加值的电解铝产品对铝含量要求需达到99.95%，而目前区内生产的产品基本为标准电解铝产品，铝含量仅为99.7%[7]。在一系列政策推动下虽有部分企业开始生产电子铝箔、航空航天、汽车部件、轨道交通等较高附加值铝产品，但产品产量较低。比如广投新材料集团龙头企业南南铝加工高端2/6/7系硬铝合金产品已经占据国内商用60%以上的市场份额，处于国内领先位置，但供货量无法达到国内航天航空及军工需求的1%（仅几百吨）。还未形成具备较强竞争力的高端铝加工产业集群[8]，产业协同融合发展程度较低，与汽车、机械、电子信息等下游产业的协同合作机制尚未形成，制造业与服务业融合发展程度低，制约区域的全面绿色转型和低碳集约发展。

(3)废铝回收供应不畅

目前广西再生铝发展较为滞后，尚未建立完善的再生铝体系。2020年，全国再生铝产量达745万吨，新增投产或在建项目主要集中在云南、山东、福建等地。由于废铝原材料成分较复杂，区内已投产项目多用于生产铸造铝合金，大部分优质铝合金废料被降级应用，造成废铝资源的浪费。根据数据统计，广西目前准备建设、已建及在建等再生铝项目产能为280万吨，但由于原料供应不足，部分项目已备案却没有投入建设，现投产规模较小，体系发展较为滞后，尚未形成有规模的原料集散地及生产基地，没有发挥区内港口优势对国内其他地区的废铝原料进行调配，制约铝循环经济产业链发展。

3.广西铝企业碳排放潜力分析

(1)氧化铝碳排放状况分析

根据《工业其他行业企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[9]《广西信发铝电有限公司扩建工程（一期年产140万吨氧化铝和8吨电解铝项目）环境影响报告书》核算得到吨氧化铝生产带来1.21t CO2排放，与生产吨氧化铝会产生0.81t CO2的国际先进水平相比，自治区氧化铝生产在“减污”方面也存在一定的挖掘空间。目前广西铝企业采用的一般是一水硬铝石，铝土矿中氧化铝含量约55%，全铁品位15%左右，含铁量较高。铝企业生产氧化铝时，铝土矿中的铁物质会随着原料一起进入生产流程，不仅使整个流程中需要处理的物料量增大，还增加了能耗、碱液消耗等成本。由于铝土矿品位高低与氧化铝生产能耗有着直接的关系，因此可从生产原料质量提升方面发掘氧化铝生产中的“减污降碳”潜力。当铝土矿的铁、硅杂质含量比较高，生产氧化铝需要消耗较多能源，可以通过提高氧化铝生产环节选矿技术，达到低碳开采的同时也能全面提升氧化铝产品的质量。早期中国地质科学院矿产资源综合利用研究所及闫武本人研究的“选矿-拜耳法”工艺，通过浮选来提高铝土矿的品位，然后再用拜耳法进行氧化铝的生产，此项研究使得低品位铝土矿利用问题彻底得到了解决，为我区氧化铝生产能耗优化提供了解决思路。此外，原料铝土矿中铁硅含量降低，还能减少赤泥的产生，为行业带来绿色效益。

(2)电解铝碳排放状况分析

广西电解铝生产工艺水平虽较先进，但火电仍为生产主要能源，根据《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）》[10]《百色百矿集团有限公司（德保）高性能铝材一体化项目（一期）环境影响报告书》核算得到，1t电解铝生产时带来的CO2排放量约为氧化铝的7倍。电力消耗产生的大量碳排以及生产中附带产生大量的固体废弃物，使得电解铝行业碳减排和绿色发展面临严峻考验。被称为国家级“绿色工厂”的索通公司是全球最大独立铝用预焙阳极生产的高新技术企业，其使用优质预备阳极进行生产的经验为未来电解铝生产降耗减排指引了方向——优质预焙阳极可降低槽电压、提高电流效率，因此在电解铝生产过程中，可以通过使用优质预焙阳极以降低生产用电量，减少能源消耗，获得电解过程的减排效果，吨铝折合碳减排328～475kg的CO2。

(3)铝产品碳排放状况分析

根据《工业其他行业企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[9]《百色百矿集团有限公司（德保）高性能铝材一体化项目（一期）环境影响报告书》和经验，对铝产品温室气体排放量进行核算，燃料燃烧为铝产品的主要碳排放来源，铝液和铝锭生产铝制品燃料燃烧排放CO2占比分别为66.67%、95.65%。对铝材加工企业来说，碳减排可以从以下几方面考虑：①提升清洁铝的采购，提高水电铝企业生产的电解铝或铝锭在生产中的占比，从源头减少生产带来的碳排；②提升熔炼工序能源利用，熔炼工序作为生产过程中耗能最高的一环，排放具有高热能的烟气有着良好的余热利用价值，通过余热回收装置，热能交换后产生的热水可提供生产线或厂区员工生活使用，降低天然气消耗，实现节能减排；③提升产品合格率，通过提高铝材铸件合格率，降低产品报废率，不仅能为企业带来经济效益，还能间接减少因二次生产铝材铸件带来的碳排放和喷涂产生的有机物排放。

(4)铝产业全生命周期碳排放状况比较与讨论

从铝产业全生命周期角度，根据《工业其他行业企业温室气体通用核算方法》[9]《中国电解铝生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》[10]和铝产业项目环评对氧化铝、电解铝、铝制品、再生铝全产业链条开展了全口径碳排放核算，包括氧化铝生产过程中碳酸盐消耗、电力消耗、蒸汽消耗、煤气消耗排放，铝电解过程中阳极电解效应、阳极消耗等排放，铝材加工与再生铝生产过程中的电力消耗、天然气消耗排放。

核算得到，每生产1t铝制品，使用再生铝作为原料进行生产时所带来的CO2排放量约为0.42t；以氧化铝-电解铝（铝液）-铝制品工序为生产路径时，产生的CO2排放量约为11.42t；氧化铝-电解铝（铝锭）-铝制品生产路径，所产生的CO2排放量约为11.62t。并基于全生命周期的视觉，分析铝产业生产过程中碳排放情况发现，CO2排放主要源于熔炼工序中电力消费的间接排放，其中能源消耗“大户”电解铝环节产生的CO2排放量远大于氧化铝与再生铝生产环节，位居第一，该环节碳排放量约占产业链生产排放总量的76%；氧化铝环节CO2排放量次于电解铝，约占排放总量22%；再生铝环节碳排放量仅为电解铝的4.7%；碳排放主要是电解铝电力消耗（约70%），其次是氧化铝蒸汽消耗（约16%）；在铝液直供和铝锭重熔、原生铝和再生铝两种不同模式下碳排放水平发现，铝业直供较铝锭重熔减排CO2达到90%以上，再生铝较原生铝减排CO2达到95%以上。综上数据，可以看出在铝加工产业链中以再生铝作为生产原料，可以带来明显的减排效益。

电解铝是铝产业链中温室气体排放的最大来源，应作为铝行业碳排放重点控制方向；再生铝一次能源CO2排放量最低，可以通过使用再生铝替代氧化铝、电解铝作为铝制品生产原料，以降低铝产业CO2排放。此外，由于氧化铝与电解铝生产过程中熔炼工序会产生大量含有高热能的烟气，因此还可以通过余热回收利用，实现产业节能减碳。

4.广西铝产业发展与碳减排主要策略

(1)强化清洁能源替代和实现能源脱碳相结合

完善对可再生能源的经济支持政策。建议将区内可再生能源发电的发电企业纳入增量电网试点范围，指导和规范区域电网建设的同时，争取国家政策支持广西电力体制改革先试先行，对转制后的增量配电网给予一定的税收优惠，并确保传导到电网用户，进一步降低网内企业用电成本，完善有利于绿色低碳发展的差别化电价政策，进而推动区内清洁能源的开发利用，推动能源体系绿色低碳转型。探索新能源布局，促进电解铝行业布局由“煤—电—铝”向“水电、风电等清洁能源—铝”转移，从源头削减CO2排放。

(2)强化产业链延伸和降低碳排强度相结合

提高铝液直供比例[11]，加强铝制品就地加工转化，提高再生铝的回收和利用，实现结构性减排。大力发展铝精深加工，着力延伸汽车用铝、电子用铝、轨道交通及船舶用铝、建筑用铝、航空航天用铝等五条产业链，形成区内具有较强竞争力的完整产业链，促进产业集聚向集群转型提升。

挖掘广西区位优势蕴含的商机，深化生态型铝产业国际产能合作，持续稳固发展电解铝，充分发挥平路运河等港口优势承接国内电解铝产能转移，探索电解铝企业与上游氧化铝企业合作机制，稳定原料来源。

(3)强化废铝回收闭环和减少碳排总量相结合

构建符合地区发展的废铝保级利用、废铝分类回收体系再生铝行业清洁生产审核体系等，完善废铝回收的相关制度、标准，通过明确铝工业准入条件，对铝废料预处理环节的规模、能耗、碳排放等方面做出详细的规定。持续打开再生铝的行业空间，并推进再生铝行业管理水平规范化。

改善废铝回收与预处理领域，逐步限制、减少家庭作坊式的废铝回收厂家。结合产业集群发展策略，鼓励铝加工企业与再生铝企业联合利用铝加工重点发展区域充沛的新废料优势及铝加工技术优势，加快推动再生铝项目落地、投产。