“双碳”背景下电气化对有色行业的影响

李丹 邵朱强｜文

中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念 做好碳达峰碳中和工作的意见》，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出了实现“双碳”目标的主要任务、路径和保障措施，做了完整全面系统性部署。新时期要发展新型电力，重点是发展光伏、水电、核电等新型能源，努力改变以火电为主的能源结构。在充分改变以火电为主的能源结构的前提下，提高电气化率是实现“双碳”目标的重要途径之一。新时期电气化主要呈现终端用能电气化、电力供应低碳化、电力服务普适化、能源利用高效化、电力系统智慧化特征。在电力消费侧，要以提高电能占终端能源消费比重为目标，广泛实施电能替代，加强节能技术创新。

有色金属工业电气化水平遥遥领先。有色金属工业是国民经济的重要基础产业之一，是实现制造强国的重要支撑。2022 年，十种有色金属产量达到6774万吨。据统计，我国有色金属工业能源消费总量2.59 亿吨标准煤，约占工业能源消费的5%。有色金属行业主要用能结构为：煤炭、天然气、电力、燃料油、煤气等，其中电力消费7060 亿千瓦时，占有色金属能源消耗总量的87%左右。其主要原因一是电解铝、锌冶炼、工业硅等主要耗能金属品种均以电力消耗为主，铜铝加工等也是以用电设备为主；二是铜铅锌冶炼的原料均是硫化矿为主，熔炼过程充分利用硫的自热放热反应，满足氧化还原对能源的需求。

据中国电力企业联合会统计，2022年，工业部门电气化率为26.2%，建材、化工、钢铁、有色金属等四大高载能行业电气化率为18.1%，其中有色金属行业电气化率68%。能源统计主要是按主营业务进行统计，因此部分电解铝企业自备电厂的煤炭消耗计入有色金属行业，但自备电厂实际是纳入电力行业进行管理，煤炭消费应属于电力行业煤炭消耗，电解铝生产过程中消耗的能源是电力而不是煤炭，因此有色金属行业的电气化水平遥遥领先。

电气化发展有利于有色金属行业碳排放强度下降。我国有色金属采选受资源禀赋条件的限制，碳排放明显高于南美、澳洲等矿产资源丰富的国家。我国有色金属冶炼工艺技术和能源利用效率接近或达到世界先进水平，二氧化碳排放主要来自电力消费的间接排放，由于我国偏重于火电为主的电力结构，使碳排放明显高于欧美等发达国家。随着电力供应结构的不断优化，有色金属行业碳排放水平与国外的差距会逐渐缩小。

我国以火电为主的电力供应结构不断优化。2022 年年底，我国的电力供应中煤电仍超过70%，但从新的发电装机结构来看，非化石能源装机达到了47%，其中风电、光伏占26.7%，煤电装机下降到46.6%。未来我国的电力结构中可再生能源占比会越来越高，化石能源供应的电力比重会越来越小，有利于电解铝等重点用电大户碳排放强度的下降。另一方面，有色金属行业非化石能源消纳比例稳步上升。《工业领域碳达峰实施方案》提出，到2030年有色金属用能结构大幅度改善，电解铝使用可再生能源比例达到30%以上的目标，有利于电解铝行业实现碳达峰目标。

电气化在有色金属行业发展潜力分析。一是有色金属生产企业着力优化用能结构。在“双碳”目标的大背景下，有色金属企业结合自身实际，充分利用风光电资源，建设一批新能源装机项目。重点推动屋顶光伏，推动光伏发电与工业建筑、工业设施融合发展。二是进一步提升电气化率的空间有限。有色金属行业产品种类众多，生产工艺复杂。经过多年科研攻关，结合国外的先进经验，依据矿物形态、熔点等特征，铜、铝、铅、锌、镁等生产工艺流程基本固化，现有除电解铝用电解生产工艺外，红土镍矿冶炼采用回转窑+电炉工艺、工业硅采用矿热炉冶炼工艺、湿法炼锌的电积工艺等均以消耗电力为主。由于有色金属行业电气化率接近90%，未来进一步提高电气化率的空间有限。经调查研究，铜渣综合回收技术（CR炉，特殊功能的电炉）、钒钛磁铁矿冶炼工艺（射流熔炼技术，熔池熔炼+电炉）、锌冶炼电炉冶炼工艺等生产技术突破后，可进一步提升有色金属行业电气化水平。