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電解鋁行業(yè)節(jié)能減排的路徑
電解鋁是碳排放重要責(zé)任主體，減排壓力大
電解鋁是高耗能、高碳排放行業(yè)。每噸電解鋁生產(chǎn)的碳排放超過每噸鋼鐵的 6倍。據(jù)安泰科數(shù)據(jù)，2019年我國(guó)電解鋁行業(yè)二氧化碳總排放量約為4.12 億噸，約占當(dāng)年全 國(guó)二氧化碳凈排放量的 5%，也是有色行業(yè)排放量最高的品種。全球來看，目前電解鋁行業(yè)產(chǎn)生的碳排放量已經(jīng)超過 10 億噸，占全球總碳排放量比例超過 3%。
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電力環(huán)節(jié)是電解鋁產(chǎn)業(yè)鏈主要碳排放量來源。據(jù) IAI 數(shù)據(jù)，2019 年單噸電解鋁碳排放結(jié)構(gòu)中，電力環(huán)節(jié)排放量約 10.7 噸，占比 64.8%，居首位；其次是熱能和生產(chǎn)過 程中的直接排放，分別為 2.1、1.5 噸，占比 12.5%、9.3%；非 CO2排放 1.1 噸（6.4%）， 輔料排放 0.6 噸（3.8%），運(yùn)輸過程中排放 0.5 噸（3.2%）。
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即便如此，電解法仍是現(xiàn)在全球工業(yè)生產(chǎn)原鋁的唯一工藝，并且近15年電解環(huán)節(jié)的碳排放量占比不斷提升，從 2006 年的57%上升到2019 年的 65%。
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我國(guó)電力環(huán)節(jié)碳排放量高于全球平均值，主因能源結(jié)構(gòu)中煤電占比高。2019 年，全球原鋁生產(chǎn)的電力結(jié)構(gòu)中，煤電占比 64%，水電占比 25%，天然氣、核能分別占比 10%、1%。而我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中，煤電占比高達(dá) 88%，水電僅為 11%。由于煤電碳排 放量遠(yuǎn)高于水電，我國(guó)電力環(huán)節(jié)的排放量達(dá) 12.8tCO2/t 鋁。而全球平均水平為 10.4tCO2/t 鋁，較我國(guó)低 18.8%。
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電解鋁行業(yè)節(jié)能減排路徑可從“量”和“結(jié)構(gòu)”兩個(gè)維度進(jìn)行拆解。
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1）維度一：降低電解鋁行業(yè)能耗總量，從而實(shí)現(xiàn)減少碳排放的目標(biāo)。在此維度下，減排思路有二：一是通過技術(shù)工藝的改進(jìn)使得電解鋁單噸電耗下降，二是限制高能耗的新產(chǎn)能投放及淘汰落后產(chǎn)能；
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2）維度二：從根本上進(jìn)行能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，即使能耗量不變， 碳排放也將有所下降。此維度又將為我們提供兩條可能的減排路徑：一是發(fā)展水電 等清潔能源代替火電的使用，二是循環(huán)利用再生鋁資源。
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工藝技術(shù)革新空間有限，減排或從能源轉(zhuǎn)型及嚴(yán)控新產(chǎn)能投放出發(fā)。我國(guó)電解鋁工藝技術(shù)已處于較為領(lǐng)先的水平，冶煉過程中單噸能耗或難有下探空間。據(jù) IAI 數(shù)據(jù)， 2019 年我國(guó)電解鋁單噸能耗為13531kWh，屬于全球能耗第二低的地區(qū)，與世界平均能耗水平13321kWh/噸相差無幾。因此，我們認(rèn)為進(jìn)行根本上的能源轉(zhuǎn)型、嚴(yán)控新產(chǎn)能投放及淘汰落后產(chǎn)能或?yàn)楣?jié)能減排的主要發(fā)展方向，下文將圍繞這幾條路徑 詳細(xì)闡述碳中和對(duì)電解鋁行業(yè)供給端的影響。
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路徑一：行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)提升，新增產(chǎn)能投放難度或加大
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供給側(cè)改革明確電解鋁產(chǎn)能紅線。由于未批先建的違規(guī)行為嚴(yán)重，我國(guó)電解鋁產(chǎn)能自2010 年以來快速擴(kuò)張，導(dǎo)致供給端過剩嚴(yán)重。為引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展，2017 年 4 月***等四部委出臺(tái)《清理整頓電解鋁行業(yè)違法違規(guī)項(xiàng)目專項(xiàng)行動(dòng)工作方案》，整頓在產(chǎn)在建的違法違規(guī)項(xiàng)目。2017 年 6 月、2018 年 1 月國(guó)家又先后下發(fā)《關(guān)于開展 燃煤自備電廠規(guī)范建設(shè)及運(yùn)行轉(zhuǎn)型督查的通知》、《關(guān)于電解鋁企業(yè)通過兼并重組等 方式實(shí)施產(chǎn)能置換有關(guān)事項(xiàng)的通知》，進(jìn)一步清理自備電廠的違規(guī)產(chǎn)能，同時(shí)明確電 解鋁產(chǎn)能置換的方式、可用于置換指標(biāo)的范圍以及截至?xí)r間。在以上幾個(gè)政策的指 導(dǎo)下，我國(guó)電解鋁遠(yuǎn)期產(chǎn)能預(yù)計(jì)被鎖定在4500萬噸左右。
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產(chǎn)能紅線+碳中和，行業(yè)準(zhǔn)入門檻或進(jìn)一步提高，強(qiáng)化新增產(chǎn)能投放難度。國(guó)家宏觀調(diào)控下的產(chǎn)能紅線導(dǎo)致對(duì)電解鋁新產(chǎn)能的審批要求嚴(yán)苛。而在碳中和背景下，能耗雙控壓力加大，針對(duì)高耗能行業(yè)的產(chǎn)能禁入政策或更為嚴(yán)格，進(jìn)一步削弱供給彈性。例如內(nèi)蒙古***于3月9日印發(fā)《關(guān)于確保完成“十四五”能耗雙控目標(biāo)若干保 障措施》的通知，確定 2021 年全區(qū)能耗雙控目標(biāo)為單位GDP能耗下降 3%，能耗增量控制在 500 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，能耗總量增速控制在1.9%左右，單位工業(yè)增加值 能耗（等價(jià)值）下降 4%以上，并明確表示自 2021 年不再審批氧化鋁（高鋁粉煤灰 提取氧化鋁除外）、電解鋁等高耗能行業(yè)的新增產(chǎn)能。
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路徑二：能源轉(zhuǎn)型有望加速，水電占比料將提升
水電鋁碳排放量較火電鋁減少 86%。
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據(jù)安泰科數(shù)據(jù)，用火電生產(chǎn)一噸電解鋁的碳排放總量約為13 噸，其中發(fā)電環(huán)節(jié)碳排放11.2 噸，電解環(huán)節(jié)碳排放 1.8 噸。而用水電生產(chǎn)電解鋁時(shí)，單噸排放量?jī)H為1.8 噸，其中發(fā)電環(huán)節(jié)無碳排放，僅有電解環(huán)節(jié)產(chǎn)生1.8 噸的 CO2。
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目前我國(guó)電解鋁產(chǎn)業(yè)布局正在經(jīng)歷“北鋁南移”的過程。受電力成本的推動(dòng)，我國(guó)電解鋁產(chǎn)能自 2012 年以來共經(jīng)歷了兩次區(qū)域上的遷移。第一次是 2012 開始，河南等傳統(tǒng)電解鋁大省的產(chǎn)能主動(dòng)清退，向新疆、內(nèi)蒙等低電價(jià)地區(qū)轉(zhuǎn)移。第二次則是2017以來，電解鋁產(chǎn)能逐漸從新疆、山東為主的火電區(qū)域向云南為主的水電區(qū)域轉(zhuǎn) 移。神火股份、魏橋鋁電、中國(guó)宏橋等龍頭企業(yè)紛紛向西南地區(qū)轉(zhuǎn)移產(chǎn)能指標(biāo)，據(jù) SMM 統(tǒng)計(jì)，云南、四川、廣西三省 2020、2021 年合計(jì)新增電解鋁產(chǎn)能分別為 245.6、 248.3 萬噸，占全國(guó)新增總產(chǎn)能的比例達(dá) 86%、79%。
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碳中和背景下，水電成本將更具優(yōu)勢(shì)，“北鋁南移”進(jìn)程有望加速。除受益于能源優(yōu)勢(shì)外，新疆內(nèi)蒙等地電力成本低廉的一個(gè)重要原因?yàn)檎哐a(bǔ)貼。而在碳中和承諾下， 煤電電價(jià)優(yōu)惠政策或?qū)⒅鸩饺∠?，拉升火電鋁成本，倒逼企業(yè)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型。例如，為落實(shí)國(guó)家加強(qiáng)能耗總量的任務(wù)，內(nèi)蒙古明確表示：1）自2021年2月10日起取消蒙西地區(qū)電解鋁行業(yè)基本電費(fèi)折算每千瓦時(shí)3.39分的電價(jià)政策，取消蒙西電網(wǎng)倒階梯輸配電價(jià)政策；2）自備電廠按自發(fā)自用電量繳納政策性交叉補(bǔ)貼，蒙西、蒙東 電網(wǎng)征收標(biāo)準(zhǔn)分別為每千瓦時(shí) 0.01 元、0.02 元（含稅）。以單噸電耗 13500kWh 計(jì) 算，內(nèi)蒙古此項(xiàng)政策將提升電解鋁成本 135-270 元/噸。
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路徑三：充分利用循環(huán)再生技術(shù)，再生鋁占比有望提升
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鋁的生產(chǎn)從原料來源不同，可以分為原鋁和再生鋁兩大類。傳統(tǒng)的原鋁生產(chǎn)是以自然界的鋁土礦為原料，首先將其通過化學(xué)方法提取為氧化鋁，然后通過電解得到液態(tài)電解鋁（鋁水），鋁水可以鑄造成原鋁，或加入少量的其他金屬成分，如鎂、銅、 錳、硅等制成鋁合金。再生鋁是廢鋁料經(jīng)熔化、合金化、精煉等工藝生成的鋁合金。由于鋁金屬的抗腐蝕性強(qiáng)，在使用期間損失極少，可以多次重復(fù)循環(huán)利用，因此， 鋁具有很強(qiáng)的可回收性。
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我國(guó)再生鋁產(chǎn)量占比遠(yuǎn)低于全球平均水平，未來提升空間巨大。2019 年我國(guó)鋁供應(yīng)總量約為4203萬噸，其中原鋁產(chǎn)量3513 萬噸，占比 84%；再生鋁產(chǎn)量約為690萬噸，占比僅16%。而據(jù)IAI，2019年全球鋁供應(yīng)量約 9552 萬噸，其中再生鋁3183萬噸，占比達(dá) 33.3%。此外，歐洲、北美等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)再生鋁產(chǎn)量已普遍超過原鋁產(chǎn)量，日本國(guó)內(nèi)全部采用再生鋁生產(chǎn)。
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再生鋁生產(chǎn)工藝流程較原鋁更為簡(jiǎn)單，單噸碳排放量較原鋁減少 11 噸。廢鋁原料經(jīng)過分選預(yù)處理、熔煉和鑄錠即可得到鋁合金，無需經(jīng)歷原鋁生產(chǎn)過程中電解的工藝程序，能耗因此大幅降低。據(jù) IAI，生產(chǎn)一噸原鋁的碳排放量約為 11.2 噸，而生 產(chǎn)一噸再生鋁的碳排放量?jī)H為0.2 噸。2018 年，全球再生鋁產(chǎn)量約 3074 萬噸，占鋁供應(yīng)總量的 31.6%，但碳排放量?jī)H為鋁行業(yè)碳排放總量的 1.7%。我們認(rèn)為，目前我國(guó)對(duì)再生鋁資源的利用尚不充分，未來隨著碳中和加強(qiáng)人們對(duì)更為環(huán)保的資源類型 的重視，再生鋁產(chǎn)量占鋁行業(yè)總供應(yīng)的比例有望實(shí)現(xiàn)大幅的提升。
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文章內(nèi)容摘自未來智庫《電解鋁行業(yè)研究報(bào)告：碳中和重塑鋁供給結(jié)構(gòu)，高盈利或成常態(tài)》