“雙碳”背景下電氣化對有色行業(yè)的影響

李丹 邵朱強(qiáng)｜文

中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念 做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，明確提出了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主要任務(wù)、路徑和保障措施，做了完整全面系統(tǒng)性部署。新時(shí)期要發(fā)展新型電力，重點(diǎn)是發(fā)展光伏、水電、核電等新型能源，努力改變以火電為主的能源結(jié)構(gòu)。在充分改變以火電為主的能源結(jié)構(gòu)的前提下，提高電氣化率是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。新時(shí)期電氣化主要呈現(xiàn)終端用能電氣化、電力供應(yīng)低碳化、電力服務(wù)普適化、能源利用高效化、電力系統(tǒng)智慧化特征。在電力消費(fèi)側(cè)，要以提高電能占終端能源消費(fèi)比重為目標(biāo)，廣泛實(shí)施電能替代，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新。

有色金屬工業(yè)電氣化水平遙遙領(lǐng)先。有色金屬工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的重要支撐。2022 年，十種有色金屬產(chǎn)量達(dá)到6774萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有色金屬工業(yè)能源消費(fèi)總量2.59 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約占工業(yè)能源消費(fèi)的5%。有色金屬行業(yè)主要用能結(jié)構(gòu)為：煤炭、天然氣、電力、燃料油、煤氣等，其中電力消費(fèi)7060 億千瓦時(shí)，占有色金屬能源消耗總量的87%左右。其主要原因一是電解鋁、鋅冶煉、工業(yè)硅等主要耗能金屬品種均以電力消耗為主，銅鋁加工等也是以用電設(shè)備為主；二是銅鉛鋅冶煉的原料均是硫化礦為主，熔煉過程充分利用硫的自熱放熱反應(yīng)，滿足氧化還原對能源的需求。

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年，工業(yè)部門電氣化率為26.2%，建材、化工、鋼鐵、有色金屬等四大高載能行業(yè)電氣化率為18.1%，其中有色金屬行業(yè)電氣化率68%。能源統(tǒng)計(jì)主要是按主營業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此部分電解鋁企業(yè)自備電廠的煤炭消耗計(jì)入有色金屬行業(yè)，但自備電廠實(shí)際是納入電力行業(yè)進(jìn)行管理，煤炭消費(fèi)應(yīng)屬于電力行業(yè)煤炭消耗，電解鋁生產(chǎn)過程中消耗的能源是電力而不是煤炭，因此有色金屬行業(yè)的電氣化水平遙遙領(lǐng)先。

電氣化發(fā)展有利于有色金屬行業(yè)碳排放強(qiáng)度下降。我國有色金屬采選受資源稟賦條件的限制，碳排放明顯高于南美、澳洲等礦產(chǎn)資源豐富的國家。我國有色金屬冶煉工藝技術(shù)和能源利用效率接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，二氧化碳排放主要來自電力消費(fèi)的間接排放，由于我國偏重于火電為主的電力結(jié)構(gòu)，使碳排放明顯高于歐美等發(fā)達(dá)國家。隨著電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，有色金屬行業(yè)碳排放水平與國外的差距會(huì)逐漸縮小。

我國以火電為主的電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。2022 年年底，我國的電力供應(yīng)中煤電仍超過70%，但從新的發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，非化石能源裝機(jī)達(dá)到了47%，其中風(fēng)電、光伏占26.7%，煤電裝機(jī)下降到46.6%。未來我國的電力結(jié)構(gòu)中可再生能源占比會(huì)越來越高，化石能源供應(yīng)的電力比重會(huì)越來越小，有利于電解鋁等重點(diǎn)用電大戶碳排放強(qiáng)度的下降。另一方面，有色金屬行業(yè)非化石能源消納比例穩(wěn)步上升。《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》提出，到2030年有色金屬用能結(jié)構(gòu)大幅度改善，電解鋁使用可再生能源比例達(dá)到30%以上的目標(biāo)，有利于電解鋁行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。

電氣化在有色金屬行業(yè)發(fā)展?jié)摿Ψ治?。一是有色金屬生產(chǎn)企業(yè)著力優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)。在“雙碳”目標(biāo)的大背景下，有色金屬企業(yè)結(jié)合自身實(shí)際，充分利用風(fēng)光電資源，建設(shè)一批新能源裝機(jī)項(xiàng)目。重點(diǎn)推動(dòng)屋頂光伏，推動(dòng)光伏發(fā)電與工業(yè)建筑、工業(yè)設(shè)施融合發(fā)展。二是進(jìn)一步提升電氣化率的空間有限。有色金屬行業(yè)產(chǎn)品種類眾多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。經(jīng)過多年科研攻關(guān)，結(jié)合國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)礦物形態(tài)、熔點(diǎn)等特征，銅、鋁、鉛、鋅、鎂等生產(chǎn)工藝流程基本固化，現(xiàn)有除電解鋁用電解生產(chǎn)工藝外，紅土鎳礦冶煉采用回轉(zhuǎn)窯+電爐工藝、工業(yè)硅采用礦熱爐冶煉工藝、濕法煉鋅的電積工藝等均以消耗電力為主。由于有色金屬行業(yè)電氣化率接近90%，未來進(jìn)一步提高電氣化率的空間有限。經(jīng)調(diào)查研究，銅渣綜合回收技術(shù)（CR爐，特殊功能的電爐）、釩鈦磁鐵礦冶煉工藝（射流熔煉技術(shù)，熔池熔煉+電爐）、鋅冶煉電爐冶煉工藝等生產(chǎn)技術(shù)突破后，可進(jìn)一步提升有色金屬行業(yè)電氣化水平。