受碳达峰碳中和行动影响Z大的行业,当属电解铝(也称原铝)行业。相关数据显示,2020年,我国电解铝产量3724.46万吨,以每吨电解铝耗电13500千瓦时计算,耗电量为5028亿千瓦时,占2020年全社会用电量75110亿千瓦时的6.7%,这个用电占比在国内许多行业中当属较高者。从用能结构来看,电解铝生产中消耗能源的86%来自碳排放Z大的火电,因此,要实现碳达峰碳中和目标,电解铝行业难度很大。甚至有人形容电解铝行业若实现碳达峰碳中和目标,无异于“火中取栗”,是一项“不可能完成的任务”。但笔者经过深入调研、认真分析后认为,尽管电解铝行业实现碳达峰碳中和难度大,但这火中之“栗”,是必须要取的,而且也是能够取到的。
如何实现电解铝“火中取栗”,有四条路径:
第 一条路径:技术上的革命性创新。电解铝厂之所以被称作是“电老虎”,主要因为铝在电解过程中格外耗电。近年来,在我国铝冶炼行业中,每生产1吨电解铝的平均耗电为13500千瓦时,电费约占总生产成本的4成左右,是Z大的成本要素。因此,降低电耗,始终是电解铝行业降低成本、低碳排放的“牛鼻子”。通过一代又一代铝业人的不懈努力,目前我国吨铝电耗已经降至13500千瓦时以下,这在世界同行业中,已处于领先水平。虽则如此,依靠技术创新的常规性进步来降低电耗、降低碳排放依然是“杯水车薪”,距离“到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上”的目标相去甚远。除非是在技术上发生革命性创新、颠覆性变革,如用生物法生成原铝(无需用电),能耗和碳排放才会出现显著降低。但技术上的革命性创新和颠覆性变革不是敲锣打鼓就会实现的,自1886年美国人霍尔发明电解法生产金属铝以来,这一生产技术已沿用了130余年,至今没能找到替代电解法的新技术。所以,革命性创新和颠覆性变革的路子可以继续去探索,但寄望于它去达到碳达峰碳中和目标,并不现实。
第二条路径:用能上的结构性调整。我国的能源结构与碳达峰碳中和的要求差距甚大。从2020年的数据看,我国化石能源占一次能源比重为85%,包括核电、水电和可再生能源在内的低碳能源占比较低,其中水电占比8%,核电占比2%,可再生能源占比4%。化石能源是碳排放Z大的能源,我国每年使用化石能源产生的碳排放约为98亿吨,占全社会碳排放总量的近90%。我国2020年生产的3724.46万吨电解铝中,有3205万吨是用火电能源生产出来的,属于煤电铝,低碳能源占比不到15%。低碳能源占比低,就意味着调整用能结构、降低碳排放的空间大,这正是电解铝碳达峰碳中和的发力点。因此,我国电解铝的发展通过调整用能结构来实现碳达峰碳中和目标是可行的。中铝集团、魏桥集团、神火集团等几家大型铝企业已经开始行动起来,正在利用云南的水电资源发展水电铝,而中铝集团与中广核集团也正在广西防城港探索核电铝的发展模式,还有一些铝企业在“十四五”发展规划中作出了用电向低碳能源转型、产能向低碳能源区域转移的“双转”安排。未来,如果我国电解铝生产使用的低碳能源占比能够提高到30%以上,碳达标碳中和目标在电解铝行业提前实现将不再是遥不可及的梦想。
第三条路径:存量上的循环性使用。铝的优质特性有很多,其中一条就是可回收再生反复循环使用。这是因为铝的表面有致密的、能够自我生成的氧化物保护膜,足以保证它永远不会生锈(理论上金属铝可以全部回收进行再生循环利用)。因此,铝就有了“能源储蓄银行”的美称,也就是电解铝在生产过程中所消耗的能源,可以在以后的回收再生循环使用中“支取出来”返还给社会,因为回收的废铝在回炉再生中所消耗的能量只有生产电解铝时的4.9%,而且再生铝与原铝的品质完全相同。