电解铝行业碳排放现状和趋势分析

电解铝行业碳排放现状和趋势分析

吴建耀

广西吉利百矿铝业有限公司  广西百色  533700

摘要：通过分析全球原铝生产碳排放量和碳排放强度，以及各工序的碳排放强度变化趋势，揭示了原铝生产量、电解铝交流电耗和电力能源结构是影响碳排放的最主要 3 个因素。其中电力能源结构是影响碳排放强度的最重要因素，电力碳排放强度的增加完全抵消了非电力碳排放强度大幅下降的贡献。因此，控制电力碳排放是降低电解铝碳排放的重中之重。今后，中国将进一步降低电解铝交流电耗，调整电力能源结构、大幅提高绿电使用比例，为实现“碳中和”目标和应对气候变化作出更大贡献。

关键词：电解铝行业；碳排放现状；趋势分析

引言

2020 年 9 月，中国宣布将力争二氧化碳排放于2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和; 2020 年 12 月，进一步宣布 2030 年我国单位产值碳排放比 2005 年下降 65% 以上和非化石能源占一次能源消费比重达到 25% 左右等目标; 2020 年12 月 16—18 日，中央经济工作会议首次将“做好碳达峰、碳中和工作”列为 2021 年的重点任务。与此同时，《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《2030 年前碳达峰行动方案》等更高层级的重磅文件出台。可见，随着我国政府一系列的政治表态和切实行动，“碳达峰、碳中和”已经上升到国家战略层面，成为今后相当长一段时期我国经济社会发展和产业政策调整的大背景。电解铝行业是典型的高耗能产业，也是高碳排放产业，并且电解铝行业的高碳排放特性从属于其高耗能特性。因此，虽然我国电解铝能耗指标处于国际先进水平，但作为全球电解铝第一大国，“碳达峰、碳中和”行动势必对我国电解铝行业产生深远影响。

一、铝行业碳排放总量及强度

按照国际铝业协会( IAI) 的口径和数据，铝行业碳排放涵盖原铝生产和再生铝等的碳排放，其中原铝生产碳排放占比达 95% 。原铝生产碳排放按生产工艺流程可分为铝土矿、氧化铝、阳极、电解铝和铸造 5 个工序的碳排放; 按排放类型又分为电力排放( 间接) 、PFC 排放( 直接) 、CO2直接排放、辅助材料排放( 间接) 、热能排放( 直接或间接) 和运输排放( 间接) 6 类。
（一）碳排放总量
根据 IAI 公布的数据［1 － 2］，2019 年、2020 年和 2021年全球原铝生产量分别达到 6 365. 7 万 t、6 532. 5 万 t、6 724. 3 万 t; 2019 年全球原铝生产碳排放量( 全口径) 达到 10. 13 亿 t，后续年度的碳排放量数据 IAI尚未公布。2005 年至 2019 年的 15 年间( 本文中引用及分析的数据除特殊说明外均指这 15 年) ，全球原铝生产碳排放量从 5. 40 亿 t 逐步提升至 7. 23 亿 t( 2010 年) 、9. 34 亿 t( 2015 年) ，直至 10. 13 亿 t，累计增长了 87. 7% ，复合年均增长 4. 3% 。同期全球原铝生产量分别为 3 190. 5 万 t( 2005 年) 、4 235. 3万 t( 2010 年) 、5 845. 6 万 t( 2015 年) 及 6 365. 7 万 t( 2019 年) ，累计增长 99. 5% ，复合年均增长 4. 7% 。可见，全球原铝生产碳排放量增幅略小于原铝生产量增幅，这也意味着全球原铝生产吨铝平均碳排放量即碳排放强度总体呈下降趋势。
（二）碳排放强度
15 年间，全球累计原铝产量约 7. 36 亿 t，累计碳排放量约 123. 5 亿 t，累计碳排放强度约为16. 8 tCO2 e /t-Al。电解铝工序以 75. 8% 的占比高居首位，其次是氧化铝工序( 20. 1% ) ，而阳极、铝土矿和铸造工序占比较低。电力排放以 78. 8% 的占比居绝对主导地位，其次是 CO2直接排放( 12. 3% ) ，排第三位的是 PFC 排放，运输排放和辅助材料排放则占比较小。可见，在整个原铝生产碳排放中，电解铝工序的电力排放占比高达59. 7% ，因此降低电解铝工序电力碳排放是铝行业降碳最重要的任务之一。

二、碳排放强度演化趋势

2019 年全球原铝生产碳排放强度为 15. 91 tCO2 e /t-Al，比 2005 年的 16. 91 tCO2 e /t-Al降低 了 5. 9% ，比 期 间 最 高 值 18. 04 tCO2 e /t-Al( 2007 年) 降低了 11. 8% 。15 年间全球原铝生产碳排放强度的小幅下降主要得益于氧化铝工序碳排放强度的下降。随着氧化铝工艺技术的进步、优质铝土矿的普遍使用、控制技术和生产管理的进步，氧化铝工序碳排放强度由 3. 86 tCO2 e /t-Al 降低至 2. 55tCO2 e /t-Al，降幅达 33. 9% ; 其在原铝生产碳排放强度中的占比也从 22. 8% 降低至 16. 0% 。电解铝工序碳排放强度则始终在 12. 7 tCO2 e /t-Al 左右徘徊，呈现出前 10 年震荡波动、后 5 年渐趋稳定的态势。由于电解铝工序碳排放强度没有整体性降幅，其在原铝生产碳排放强度中的占比从 73. 1% 升高至79.9%。

三、中国对铝行业碳排放的影响和贡献

通过上述对铝行业碳排放现状和趋势的分析可知，原铝生产量、电解铝交流电耗和电力能源结构是影响碳排放的最主要的 3 个因素。

（一）原铝产量和增长趋势
中国是全球电解铝产量第一大国，2005 年至2019 年的 15 年间，中国原铝产量增长 459% ，累计原铝产量占全球的 46. 9% ，全球原铝产量累计增量中的 88. 1% 来自中国。2005 年中国原铝产量占全球的 24. 5% ，并保持逐年攀升态势，2007 年占比超过 30% ，2013 年突破 50% ; 2019 年中国原铝产量达到 3 579. 5 万 t，占全球比例达到 56. 2% 。可见，随着中国经济的快速发展，中国成为全球原铝工业发展的主要推动力量，在未来全球原铝工业碳减排、碳中和进程中将发挥核心作用。

（二）大幅降低电解铝交流电耗
全球各区域电解铝交流电耗从低到高依次为: 中国、全球平均值、非洲、大洋洲、亚洲( 不含中国) 、北美洲、南美洲、欧洲。15 年间中国电解铝交流电耗加权平均值比全球加权平均值低 766 kW·h /t-Al( 低 5. 3% ) ，比非中国区域加权平均值低 1 442 kW·h /t-Al( 低 9. 5% ) 。由于中国电解铝行业不断应用新技术，中国电解铝交流电耗长期处于世界领先水平，因此中国是全球电解铝交流电耗持续下降的主要推动者和贡献者。
（三）开启电力能源结构调整

全球各区域电解铝绿电使用比例从高到低依次为: 南美洲、欧洲、北美洲、非洲、亚洲( 不含中国) 、全球平均值、大洋洲、中国。随着近年来中国清洁能源行业的快速发展，中国清洁能源发电量占比逐渐提高。据国家统计局相关数据，2020 年中国清洁能源占总体发电量的比例达到 24. 3% ，将电解铝绿电使用比例大幅度提升至20% 以上 。部分中国电解铝企业由于历史原因仍采用煤电为主的自备电厂，今后降低碳排放工作将会成为进一步优化的重点。随着中国政府和企业对应对气候变化和“碳达峰、碳中和”工作的越来越重视，中国电解铝绿电使用比例较低的现状有望得到较大改善。

结语

中国是全球电解铝交流电耗持续下降的主要推动者和贡献者，电耗长期处于世界领先水平。15 年间全球电解铝交流电耗累计降低 5. 5% ，中国电解铝交流电耗累计降低 7. 2% ，非中国区域则基本持平。同时中国政府和企业仍在大力推动节能降耗。15 年间电解铝工序电力碳排放强度上升主要受电力能源结构影响。非中国区域电解铝绿电使用比例基本稳定，全球电解铝绿电使用比例变化主要受中国影响和驱动。随着中国政府和企业的逐渐重视，电解铝绿电使用比例有望得到大幅提高，为实现“碳中和”目标和应对气候变化作出更大贡献。

参考文献

［1］ 国家发展和改革委员会． 国家发展改革委等部门关于发布《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平( 2021 年版) 》的通知［EB/OL］．

［2］ 张伟伟.有色金属工业碳排放现状与实现碳中和的途径［J］． 有色冶金节能，2021( 2) : 1 － 3．
［3］ 杜心，谢文俊，王世兴.我国铝行业碳达峰碳中和路径研究［J］． 有色冶金节能，2021( 4) : 1 － 4．
［4］ 中国铝业集团有限公司．2020 降碳报告［EB/OL］