有色金属行业如何削减碳排放？
来源：找钢指数
2022年09月02日 20:15
专栏：市场评述
有色金属工业作为国民经济中重要的基础原材料产业，是支撑经济发展和国防军工事业的重要力量，也是建设制造强国、提升高新技术产业的重点领域。同时，有色金属冶炼又是我国工业部门二氧化碳的重要来源之一，2020年我国有色金属行业碳排放量约为6.6亿吨，占全国总排放量的4.7%，依照目前主流有色金属冶炼工艺的限定能耗水平，冶炼一吨有色金属的碳排放在1至15吨之间。因此，开展有色金属节能减排对推进“双碳”目标及早实现意义重大。
有色金属行业碳排放特征
1、有色金属需求与减排进度交织增长
受新冠肺炎疫情影响，拉动中国经济增长的三驾马车——消费、投资、出口，除出口外均大幅下降，展望未来，三驾马车中消费受到疫情直接冲击，出口受到海外需求回落与产业链多元化的不利影响，致使投资成为发力点。而在投资中，地产受制于居民消费意愿低迷，导致基建投资依然是稳经济的主要发力点。
基建发力必将带动工业金属需求提升，持续拉动有色金属需求。传统基础设施边际效应逐渐减弱，2011年至2013年，旧基础设施的投资增长率从3.3%上升到21.3%，而同期的GDP增长则从9.6%降到7.8%，即传统基建在投资加大的同时，收益却在降低，所以新基建也逐渐成为稳经济的重要抓手，其中城际高铁和轨道交通、特高压、5G基建、新能源汽车充电桩等是有色金属消费的重要领域。
2021年10月，中共中央、国务院印发了《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》，其中指出：到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右；到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右；到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上。国家将“绿电”作为提升非石化能源消费比重的重要解决方案，是实现“双碳”目标的重要举措。发电行业占我国碳排放总量40%以上，以煤炭为动力的火力发电占据总发电量的70%以上，所以“绿电”为代表的新能源是实现双碳目标最重要的技术。
在“绿电”不断推进的背景下，有色金属需求与减排进度交织增长。以光伏为例，生产光伏组件需要一系列工业金属，主要包括铝合金、锡铜与银浆等。
l 铝合金应用在光伏领域中主要在光伏组件边框以及支架，边框每1GW光伏组件边框的耗铝量在0.9-1.1万吨，支架每GW电站建设所需光伏支架的用铝量约为1.9万吨。预计2022年国内光伏总装机的新增用铝需求38-77万吨，拉动国内铝消费增长1%-2%。
l 光伏焊带又称镀锡铜带，是光伏组件焊接过程中的重要原材料，1GW光伏组件用锡量约为93.5吨。预计2022年国内光伏新增锡消费需求年增长1600-3500吨，预计拉动国内锡消费增长1%-2%。
l 光伏系统的铜需求集中在平衡系统，尤其是电缆。光伏系统每GW装机需耗铜约5吨。预计光伏铜需求在2025、2030年将达到135和272万吨，未来五年、十年的的复合增长率将达15.7%、15.4%。
2、有色金属行业碳排放相对集中
有色金属行业碳排放的集中度较高，铝是有色金属碳排放的最大来源，铝冶炼行业排放量约占有色金属行业总排放量的76%。其中电解铝碳排放占有色金属行业和铝行业碳排放总量的64%和84%。按照线性推算，2020年电解铝碳排放占中国碳排放总量约4.5%，占第二产业比重约5.4%；按照铝产业链推算，铝产业占中国碳排放总量约5.8%，占第二产业比重约6.9%。从生产环节来看，有色金属行业碳排放主要来源于金属冶炼环节，生产过程碳排放主要集中在能源消耗，约73%二氧化碳排放集中于电解环节，18%集中于氧化铝精炼环节，其余环节仅占8.85%。
3、有色金属行业区域差异化明显
我国电解铝企业主要分布在山东、新疆、内蒙等地，并逐步向云南、贵州等西南地区转移。2021 年我国电解铝产量排名前三的省份分别为山东、新疆和内蒙古，其电解铝产量占全国总产量的比例分别为 20.7%、15.8%和 15.2%。云南具有丰富的水电资源，前期受益于当地政府的电价补贴政策，高耗能的电解铝产线逐步向云南等西南地区转移。截至2021 年底，云南拥有电解铝合规产能约 839.8 万吨。由于转移的产能仍在逐步建设中，云南产能利用率较低，仅为 61.4%，产量占比居第四位。
区域碳排放差异较大，在有色金属采选环节，四川省二氧化碳排放量突出，是有色金属采选业碳减排的重点省份；在冶炼及加工环节，广西碳排放量和碳排放强度较高。具体到电解铝生产，2020年全国电解铝生产电力消耗环节的单位排放为10.33t.CO2/t.Al，云南、四川、贵州等九个省区的排放低于全国平均水平；山西、内蒙古、山东、新疆、陕西等八个省区的排放高于全国平均水平。水电丰富地区排放较低，其中云南省、四川省排放值最低，为7.1t.CO2/t.Al，山西省排放值最高，为11.7t.CO2/t.Al。综合来看，山东、新疆、河南等省份是有色金属行业碳减排重点区域。有色金属行业区域分布与资源禀赋特征密切相关，特别是能源资源条件关联密切，优化区域布局是有色金属行业减排的重要途径。伴随区域经济转型和资源环境压力加大，行业布局优化与区域发展之间的协调面临挑战。行业整体减排与区域经济社会转型之间的协调面临较大压力。
有色金属行业削减碳排放途径初探
1、转换能源结构
当前，有色金属冶炼企业大多是直接或间接使用煤炭等化石能源，降碳首先要实现能源领域的绿色转型，构建清洁低碳安全高效的能源体系，大力采用水电、风电、太阳能、生物质能等能源。
以电解铝为例，电解铝行业属于高碳排放行业，2005至2020年电解铝企业带来的碳排放量几乎翻番。生产一吨电解铝消耗13500度电，一吨火电铝二氧化碳排放量高达13.5吨，而水电铝仅需2吨。在碳中和制约下和十四五节能减排的背景下，电解铝产业的能源结构将向更多使用水电等清洁能源的方向调整，采用绿色能源生产电解铝成为大势所趋。中铝集团旗下的云南铝业目前生产全流程基本使用云南省丰富的绿色水电资源；中国宏桥向云南省转移原铝产能396万吨，以绿色水电替代传统火电能源结构，同时在邹平生产区域布局了总装机容量为30MW的光伏发电系统。
2、创新工艺流程改造
行业要提前布局研发与应用低碳零碳负碳重大关键技术，加快开展低碳新材料、新技术、新装备的推广，实现从“0”到“1”的颠覆性创新。
以钢铁制造为例，炼钢工艺分为“长流程”与“短流程”：长流程是以“高炉-转炉”为核心的生产过程，在粗钢产量工艺中占绝大多数，以铁矿石为主要原料、废钢为辅料；短流程是以“废钢-电炉炼钢”为核心的生产过程，以废钢为主要原料、生铁为辅料。
相比而言，“电弧炉”短流程炼钢主要有以下三个碳减排效益：
一是电弧炉炼钢将废钢替代原本用于炼钢的生铁，减少了生铁冶炼过程的温室气体排放；
二是电炉钢减排原料端（废钢替代生铁）大于能耗端（水电替代火电）；
三是在我国新能源发电将逐渐替代传统火力发电，新能源的运用将进一步提高减排效率。
就钢铁制造领域而言，减碳的方法主要有以下几种：首先，对钢厂进行工艺改造，有效减少焦炭的使用量；其次，采用以电炉短流程为主的生产方式，推动废钢的再利用，强化循环经济；最后，严格限制产能也是一种方法，但是2021年跃进式的减排运动已经证明，一刀切的方法对周期品价格影响非常剧烈，容易导致股票及大宗商品价格剧烈波动。
3、产业耦合式联动
妥善处理好生产环节之间的关系，积极推动产业链内系统性的节能减排。近年来，我国有色金属企业节能减排意识显著增强，在继续推动各环节减排的同时，加强行业生产的系统优化作用。当前，有色金属产业链可以分为原料、合金、加工等环节，合金生产环节相对独立，通常是由合金生产企业或加工企业采购原料之后进行生产，这种生产模式虽然有助于产品多元化，但合金与金属原料分离增加了金属熔化环节，造成能源的重复消耗，提高了行业整体能耗水平。因此，立足系统思维，加强有色金属产业优化尤为重要。科学规划行业整体发展，鼓励有条件的企业延伸产业链，促进不同生产环节的融合，在提升企业竞争力的同时，推动行业绿色发展。
以铝产业为例，国内各地已涌现出众多的上下游一体化的园区模式。经过多年发展，山东滨州、重庆西彭、安徽濉溪、广东佛山南海等地的涉铝园区模式日臻成熟完善，成为铝全产业链短流程发展、均衡发展的典型代表。以中国宏桥为龙头，山东滨州正在打造5000亿级的世界铝产业基地，从氧化铝、电解铝、铝深加工到再生铝产业，下游延伸至铝合金的终端应用，涵盖涉铝企业300余家，园区内涉铝企业组成“集团军”，实施互补式协同化作战，铝水不落地、铝锭不重熔、不远途运输，仅在园区内部就实现深加工，大幅度降低了能源消耗和碳排放。
除上述有色行业的产业园区之外，有条件的地区已经开始推进石化化工、钢铁、有色金属、建材、电力等产业耦合发展，建立起原材料工业耦合发展园区，实现能源资源梯级利用和产业循环衔接，减少碳排放。
4、优化产业空间布局
有色金属仍面临巨大需求，在加强生产环节节能降耗的同时，进一步优化行业整体空间布局也是降低碳排放的重要工作。目前我国有色金属行业区域分布相对不均衡，不同省份有色金属行业碳排放存在较大差异。因此需要妥善处理好区域布局之间的关系，加强行业整体发展与区域发展之间的协调。
各地区均承担产业转型和绿色发展的职责，国家对区域碳排放、能源强度和能源总量等方面也对各区域发展提出了具体要求。有色金属行业要加强整体谋划，在充分考虑资源禀赋、环境状况、市场需求、产业特点等因素的基础上，加强与区域产业转型、绿色发展的衔接，为行业发展寻求可持续发展空间。同时，依托我国重大的区域战略，促进区域间产业协同，优化产业空间布局。
5、扩大再生金属比重
中国是作为色金属的消费大国，同时也是有色金属资源短缺国家，有色金属矿产资源供给不足是我国可持续发展的重要制约因素。当前我国再生金属主要有铜铝铅锌四种，其中再生铅发展较为领先，主因国家环保力度不断加强，废旧铅蓄电池原料供应有保障。再生锌相对落后，主因锌用途分散且重视程度不足。
以铝为例，发展清洁能源与再生铝是两条明确替代路径。清洁能源方面，考虑到枯水期与水电资源有限且不稳定，替代空间有限，水电铝产能空间仅为 1100万吨，产能不稳定，因此水电铝未来增长空间或十分有限。再生铝方面，减排效果好、具有显著经济优势，是最优替代路径。从生产工艺上看，再生铝不需要氧化铝高温高压生产工艺及电解铝高耗能电解过程，减排效果更为显著。
6、发展绿色金融
2016年，我国开始构建绿色金融体系，目前已成为全球首个建立比较完善绿色金融政策体系的经济体，碳金融服务是绿色金融体系的核心构成，包括碳融资、碳交易、碳支持三大部分，目前市场格局基本形成，正蓬勃发展。
碳融资以绿色信贷和绿色债券为主。绿色信贷覆盖低碳经济、循环经济以及生态经济三大领域。碳融资投向结构多元化，由交运物流为主到多行业并重；绿色债券自2016年首次推出后增长迅速，位居世界第二。
我国碳交易市场以碳排放权交易为主，目前已设立8大区域性交易市场，从试点走向全国。随着全国碳市场的启动，中国成为全球规模第一的碳市场。
绿色保险机构资产负债端共同发力，助力绿色产业发展。负债端上，持续创新绿色险种，初步建立服务体系；资产端上，或直接参与绿色项目建设，或采取投资绿色债券等间接方式。绿色基金以资本投入支持节能减排事业。备案数量上长期较快增长，投资领域以生态环保和新能源领域为主。
资讯编辑： 阿隆
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