內(nèi)蒙古自治區(qū)電解鋁企業(yè)“十三五”專項監(jiān)察分析報告

劉 婷

（內(nèi)蒙古自治區(qū)節(jié)能監(jiān)察中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

為充分發(fā)揮節(jié)能監(jiān)察的監(jiān)督保障作用，持續(xù)推進工業(yè)節(jié)能和能效提升，促進綠色高質(zhì)量發(fā)展，助力碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)，根據(jù)工信部工業(yè)節(jié)能監(jiān)察計劃，從2016年到2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)節(jié)能監(jiān)察中心承擔(dān)國家重大工業(yè)專項節(jié)能監(jiān)察工作，每年根據(jù)工信部的要求，按照工信部下發(fā)的《電解鋁行業(yè)能耗專項監(jiān)察工作手冊》對電解鋁企業(yè)開展上一年度的階梯電價專項監(jiān)察工作[1]。

我國是電解鋁生產(chǎn)大國，產(chǎn)量約占世界原鋁產(chǎn)量的50%左右，居世界首位。2020年國內(nèi)鋁冶煉企業(yè)建成產(chǎn)能4 294.9萬t，運行產(chǎn)能3 834.7萬t。2020年電解鋁產(chǎn)能排名靠前的省份依次為山東、新疆、內(nèi)蒙、云南、甘肅等。內(nèi)蒙古自治區(qū)電解鋁企業(yè)共9家，2020年設(shè)計產(chǎn)能為638.30萬t，占到全國電解鋁產(chǎn)能的14.86%，2020年實際產(chǎn)量575.79萬t，占全國產(chǎn)量的15.15%[2-3]。

1 產(chǎn)能和產(chǎn)量分析

根據(jù)5年的監(jiān)察數(shù)據(jù)，2016—2020年內(nèi)蒙古電解鋁產(chǎn)能和產(chǎn)量逐年遞增（如表1和表2），其中，鋁液產(chǎn)量由2016年的343.76萬t增加至2020年的575.79萬t，鋁液產(chǎn)能由2016年的336.70萬t增加到2020年的638.30萬t。2019年中電投鋁業(yè)關(guān)停，2018年華云二期和2019年創(chuàng)源、蒙泰、新恒豐3家企業(yè)建成投產(chǎn)逐步釋放產(chǎn)能，導(dǎo)致2019年、2020年鋁液產(chǎn)量大幅增加。

表1 2016—2020年鋁液產(chǎn)量

表2 2016—2020年鋁液產(chǎn)能

大型電解槽具有單位產(chǎn)能投資少、噸鋁成本折舊資金少、設(shè)備維護成本低、勞力成本低等多項優(yōu)勢。截至2020年，內(nèi)蒙古9家電解鋁企業(yè)配備電解槽共5 794臺，配備的大多是400 kA以上的大型電解槽，大型電解槽占比達70%，電解槽型號分布及占比如表3所示。

表3 2020年電解鋁企業(yè)電解槽型號分布

2 能耗分析

電解鋁行業(yè)是典型的用電大戶，電解鋁對電力能源的高度依賴是產(chǎn)業(yè)的重要特性之一，從內(nèi)蒙古電解鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程中能夠看出，該領(lǐng)域在能源上的趨向性十分顯著。以2020年的監(jiān)察數(shù)據(jù)為例，電解鋁企業(yè)用電能耗占企業(yè)綜合能耗的98.72%。電解鋁企業(yè)大都采取了煤電鋁一體化模式，即建立自備電廠或參股、控股電廠。內(nèi)蒙古電解鋁廠8家企業(yè)使用自備電，只有1家企業(yè)使用網(wǎng)電。雖然通過煤電鋁一體化方法降低了用電成本，但是電耗仍然占據(jù)了生產(chǎn)成本的50%左右，難以從根本上扭轉(zhuǎn)能源嚴重依賴的趨勢。電解鋁產(chǎn)業(yè)從開始的綜合實力競爭，逐漸演變成以電力成本為核心的競爭。

國家工信部從2015年起將電解鋁階梯電價列入專項節(jié)能監(jiān)察，針對內(nèi)蒙古9家電解鋁企業(yè)“十三五”期間的監(jiān)察情況，對比《電解鋁企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB 21346—2013），對企業(yè)限額完成情況進行分析。其中，中電投霍林河煤電集團鋁業(yè)股份有限公司2019年關(guān)停；2018年內(nèi)蒙古華云新材料有限公司二期試運行，2019年鄂爾多斯市蒙泰鋁業(yè)有限責(zé)任公司、包頭市新恒豐能源有限公司試運行，當年能耗指標未列入[4]。2016—2020年企業(yè)鋁液交流電耗和鋁液綜合交流電耗加權(quán)平均值如表4、表5所示，企業(yè)分生產(chǎn)線鋁液交流電耗達標情況匯總?cè)绫?所示。

表4 2016—2020年鋁液交流電耗

表5 2016—2020年鋁液綜合交流電耗

表6 電解鋁企業(yè)鋁液交流電耗達標情況匯總表

根據(jù)5年監(jiān)察數(shù)據(jù)，通過加強能源管理、進行節(jié)能技術(shù)改造等措施，每個企業(yè)鋁液交流電耗總體呈逐年下降的趨勢。由于2020年自治區(qū)能耗政策的要求，大部分企業(yè)未能達產(chǎn)，導(dǎo)致2020年鋁液交流電耗整體偏高。

對標《電解鋁企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB 21346—2013）標準，內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)有限公司、東方希望包頭稀土鋁業(yè)有限責(zé)任公司、包頭鋁業(yè)有限公司、內(nèi)蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古錦聯(lián)鋁材有限公司5家電解鋁企業(yè)11條生產(chǎn)線于2014年以前投產(chǎn)，符合鋁液交流電耗13 700 kW·h/t限定值要求。內(nèi)蒙古華云新材料有限公司、鄂爾多斯市蒙泰鋁業(yè)有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古創(chuàng)源金屬有限公司、包頭市新恒豐能源有限公司4家電解鋁企業(yè)2018年以后投產(chǎn)，5條生產(chǎn)線對標鋁液交流電耗12 750 kW·h/t準入值標準，其中只有內(nèi)蒙古華云新材料有限公司華云一廠的2018年、內(nèi)蒙古創(chuàng)源金屬有限公司生產(chǎn)線1的2020年由于產(chǎn)能沒有完全釋放，電解槽未能全部啟動，導(dǎo)致電耗偏高，超過鋁液交流電耗準入值要求。

通過對比分析，新建企業(yè)500 kA、600 kA大型電解槽能耗指標明顯優(yōu)于傳統(tǒng)300 kA、400 kA電解槽，指標最優(yōu)的是內(nèi)蒙古華云新材料有限公司，但與2020年電解鋁行業(yè)能效“領(lǐng)跑者”的鋁液交流電耗12 580 kW·h/t相比仍有很大差距。

3 節(jié)能潛力分析及節(jié)能技術(shù)改造建議

3.1 監(jiān)察結(jié)論及發(fā)現(xiàn)問題

通過監(jiān)察發(fā)現(xiàn)[1]，內(nèi)蒙古9家電解鋁企業(yè)建立了能源計量管理制度和能源計量器具臺賬，企業(yè)能源計量器具可以按時進行檢定和校準，能源計量器具的配備率、完好率、檢定率、準確度等級均符合要求；建立了能源計量管理制度，能源計量原始數(shù)據(jù)等書面資料健全，能源計量原始數(shù)據(jù)真實、準確和完整。

此外，還發(fā)現(xiàn)監(jiān)察企業(yè)存在以下問題：

（1）使用落后淘汰機電設(shè)備。對照高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（一至四批），5家企業(yè)有在使用淘汰電機設(shè)備，淘汰電機單臺功率普遍較小，數(shù)量較多，部分為備用電機，全部淘汰困難較大。

（2）能源管理等相關(guān)制度執(zhí)行落實不嚴格。企業(yè)建立能源管理制度、能源計量器具管理制度、能源消費統(tǒng)計管理制度后，執(zhí)行落實制度情況有待完善。

（3）能源管理人員職責(zé)不清晰。在監(jiān)察中發(fā)現(xiàn)，能源管理負責(zé)人對節(jié)能管理工作重視程度普遍不高，職責(zé)不夠明確，尚未發(fā)揮節(jié)能管理負責(zé)人在企業(yè)節(jié)能工作中的領(lǐng)導(dǎo)作用。

（4）能源消耗分析工作開展少。大部分企業(yè)缺少能源消耗分析工作，憑經(jīng)驗進行工作，沒有形成科學(xué)、系統(tǒng)的能耗分析方法，不能為企業(yè)節(jié)能管理工作提供有效支撐。

（5）開展能效水平對標達標活動有待加強。9家企業(yè)中只有5家企業(yè)選定了對標標桿，制定了對標方案，建立了對標達標規(guī)章制度，開展了能效對標達標活動。加強對標達標，找到企業(yè)與標桿企業(yè)的差距，才能夠補短板，強弱項。

3.2 節(jié)能潛力分析

電解鋁工業(yè)生產(chǎn)通常采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，該體系需要維持900 ℃以上的溫度才能進行鋁的電解生產(chǎn)。因此，除了電解過程本身所需要消耗的電能以外，大量的電力用于維持較高的反應(yīng)溫度，造成至少50%的電能未能被充分利用，實際生產(chǎn)過程中的能量利用率低。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，當前部分企業(yè)已配備了容量在400 kA以上的大型電解槽，取得了一定的節(jié)能降耗效果。雖然可以通過電解槽等設(shè)備的優(yōu)化改進來適當降低反應(yīng)溫度、提高能量利用率，但是高溫熔鹽電解法由于技術(shù)本身的缺陷，也不能片面追求較低的溫度，還需要考慮到對體系性質(zhì)的影響。過低的溫度不利于氧化鋁的溶解，進一步影響到電解裝置的穩(wěn)定性。而控制電解槽電耗是最主要節(jié)能措施，在槽平均電壓、電流效率、余熱回收、優(yōu)化生產(chǎn)操作等方面均具有節(jié)能潛力。

通過監(jiān)察可知，大部分企業(yè)積極開展能源管理體系建設(shè)，目前在能源管理方面建立了完善的管理制度，計量器具配備齊全，數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)范，但在定額管理制度、計量器具準確性、統(tǒng)計層級等方面需進一步細化。制定完善的節(jié)能管理制度并有效實施是管理節(jié)能的重點。

企業(yè)動力系統(tǒng)主要用能設(shè)備是空壓機、凈化風(fēng)機和水泵等，當前企業(yè)動力系統(tǒng)存在運行不經(jīng)濟的問題，未能滿載運行。淘汰落后設(shè)備并配套高效節(jié)能型機電設(shè)備，節(jié)能效果明顯。

3.3 節(jié)能技術(shù)改造建議

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)察，對9家企業(yè)提出有針對性的節(jié)能改造建議如下：

（1）電解槽煙氣余熱回收。采用熱管余熱回收換熱裝置，把生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫廢氣余熱通過熱管回收，經(jīng)汽水換熱后，把冷水交換為熱水，再經(jīng)供水管道系統(tǒng)供全廠職工作為洗浴熱水和生活用水及用于冬季職工宿舍的供暖，實現(xiàn)余熱回收利用，從而減少企業(yè)生產(chǎn)成本。

（2）電機加裝變頻器方案。部分設(shè)備安裝變頻裝置，例如水泵供電系統(tǒng)安裝變頻調(diào)速裝置和壓力傳感裝置，通過壓力檢測反饋，采用變頻技術(shù)恒壓供水、排煙機變頻等，節(jié)能效果明顯。

（3）新型陰極結(jié)構(gòu)技術(shù)在電解槽的推廣應(yīng)用。該技術(shù)采用新型陰極結(jié)構(gòu)和陰極組裝方式（磷鐵澆注），降低了鋁液中的水平電流，降低爐底陰極壓降，能降低非工作消耗的能量，提高電解槽磁流體穩(wěn)定性，適用于傳統(tǒng)槽型改造，具有普遍的適用性，可以滿足不同容量電解槽的需要，能有效提高電解過程電能利用率，具有顯著的節(jié)電效果。

（4）用能設(shè)備升級及運行優(yōu)化控制。通過更換落后淘汰電機與水泵、變壓器能效提升、高能效風(fēng)機應(yīng)用等，把企業(yè)在用的應(yīng)淘汰的落后機電設(shè)備更換為高效節(jié)能設(shè)備，降低電耗。

（5）電解槽工藝優(yōu)化、優(yōu)化電解質(zhì)成分、電解槽絕緣處理等項目。通過優(yōu)化電解質(zhì)成分降低電解質(zhì)壓降，提升電解電流，提高電解槽效率，實現(xiàn)電耗的進一步降低。推廣石墨化陰極應(yīng)用項目、陽極導(dǎo)桿鋁鋼自動焊接設(shè)備應(yīng)用。

（6）運用新型穩(wěn)流保溫鋁電解槽FHEST技術(shù)，達到穩(wěn)定鋁液波動，降低水平電流，降低槽電壓，減少側(cè)下部散熱的目的，確保電解槽低電壓高效率穩(wěn)定運行。

4 國家及內(nèi)蒙古自治區(qū)政策對電解鋁企業(yè)的影響

國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布的《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2021〕1609號）要求，鋁液交流電耗標桿水平13 000 kW·h/t，基準水平13 350 kW·h/t，依據(jù)能效標桿水平和基準水平，限期分批實施改造升級和淘汰。

根據(jù)5年監(jiān)察數(shù)據(jù)，內(nèi)蒙古電解鋁企業(yè)都能達到基準水平，但距離標桿水平還有一定差距。

《國家發(fā)展改革委關(guān)于完善電解鋁行業(yè)階梯電價政策的通知》（發(fā)改價格〔2021〕1239號）要求，按鋁液綜合交流電耗對電解鋁行業(yè)階梯電價進行分檔，2022年分檔標準為每噸13 650 kW·h。電解鋁企業(yè)鋁液綜合交流電耗不高于分檔標準的，鋁液生產(chǎn)用電量不加價；高于分檔標準的，每超過20 kW·h，鋁液生產(chǎn)用電量每千瓦時加價0.01元，不足20 kW·h的，按20 kW·h計算。穩(wěn)步調(diào)整分檔標準，自2023年起，分檔標準調(diào)整為鋁液綜合交流電耗每噸13 450 kW·h（不含脫硫電耗）；自2025年起，分檔標準調(diào)整為鋁液綜合交流電耗每噸13 300 kW·h（不含脫硫電耗）。

根據(jù)5年監(jiān)察數(shù)據(jù)，對標2022年鋁液綜合交流電耗分檔加價標準為每噸13 650 kW·h（扣除脫硫電量），扣除脫硫電量仍然有一定差距。監(jiān)察數(shù)據(jù)中，鋁液綜合交流電耗中已把脫硫電耗計算在內(nèi)，據(jù)了解大部分企業(yè)脫硫電耗均合并在動力電耗中核算，沒有單獨計量，企業(yè)必須盡快加裝電表單獨統(tǒng)計脫硫電耗。

2020年中央經(jīng)濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021年的重點任務(wù)之一，提出我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現(xiàn)碳中和。

隨著碳達峰、碳中和政策的確定，未來光伏、風(fēng)電等新能源在電解鋁生產(chǎn)中的重要性將越來越突出。未來，區(qū)域內(nèi)的新能源資源稟賦，將會成為影響電解鋁企業(yè)競爭力的一個重要變量。

在“雙碳”目標要求下，鋁行業(yè)作為高耗能行業(yè)減排壓力大，甚至未來可能將面臨碳排放成本的問題，存在被迫減產(chǎn)的情況。從能耗上看，用火電生產(chǎn)1 t電解鋁的碳排放總量約為13 t，其中發(fā)電環(huán)節(jié)碳排放11.2 t，電解環(huán)節(jié)碳排放1.8 t，這迫使企業(yè)不得不加快推動節(jié)能減排方面的技術(shù)發(fā)展。再生鋁耗能僅為原生鋁的5%左右，生產(chǎn)1 t原鋁的碳排放量約為11.2 t，而生產(chǎn)1 t再生鋁的碳排放量僅為0.2 t。“雙碳”目標的實現(xiàn)，有利于促進國內(nèi)再生鋁行業(yè)的發(fā)展。

2021年2月，內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展改革委、工信廳發(fā)布《關(guān)于調(diào)整部分行業(yè)電價政策和電力市場交易政策的通知》（以下簡稱《通知》），對部分行業(yè)電價政策和電力市場交易政策進行調(diào)整。

內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)電解鋁廠多數(shù)使用自備電，少量企業(yè)配合使用網(wǎng)電。從當前情況來看，《通知》中影響較大的是第二條，即對蒙西、蒙東電網(wǎng)分別征收每千瓦時0.01元、0.02元的政策性交叉補貼，折合電解鋁生產(chǎn)成本提升100～300元/t。

內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)和信息化廳2021年10月底下發(fā)《關(guān)于開展淘汰高耗能落后機電設(shè)備行動的通知》，要求全區(qū)年綜合能源消費量1萬t標準煤以上的重點用能企業(yè)按20%、80%的進度要求，分兩年淘汰全區(qū)工業(yè)重點用能企業(yè)在用的屬工信部第一批至第四批《高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》中的高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品），到2022年底，實現(xiàn)全區(qū)工業(yè)重點用能企業(yè)高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）全部淘汰。

目前內(nèi)蒙古電解鋁行業(yè)有4家企業(yè)存在在用淘汰落后機電設(shè)備，1家企業(yè)存在在用淘汰落后變壓器。企業(yè)已制定淘汰計劃，按自治區(qū)要求加快淘汰進度。

內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)和信息化廳2019年12月底下發(fā)《內(nèi)蒙古自治區(qū)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實施方案》，對電解鋁產(chǎn)能做如下要求：圍繞準格爾地區(qū)高鋁煤炭資源（高鋁粉煤灰）綜合利用，通過產(chǎn)能置換重點在包頭、鄂爾多斯、通遼建設(shè)300萬t左右電解鋁項目，配套布局一批鋁型材、鋁板（帶、箔）、鋁合金等項目，到2022年電解鋁產(chǎn)能控制在1 000萬t左右，鋁后加工產(chǎn)能達到700萬t。電解鋁等重點高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比2019年平均下降1.5%左右；實施延鏈補鏈行動；打造鋁-鋁后加工產(chǎn)業(yè)鏈，新增鋁后加工產(chǎn)能200萬t，鋁-鋁后加工產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值達到1 000億元。

“雙碳”背景以及輕量化需求使得市場給予了鋁冶煉行業(yè)更多利潤空間，有利于企業(yè)利潤大幅改善，具有更充足的資本進行技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新等，進一步提高相關(guān)產(chǎn)品的附加值，尤其在輕量化和低碳化方面，使得自治區(qū)企業(yè)的產(chǎn)品更具有競爭力，包括高端鋁合金材料等。

5 結(jié)語

內(nèi)蒙古自治區(qū)電解鋁行業(yè)發(fā)展前景：不斷優(yōu)化工藝流程，提高設(shè)備效率，完善節(jié)能降耗機制，提升生產(chǎn)組織過程中的能源管控水平，實現(xiàn)能源的高效梯級利用，不斷降低單位工藝能耗；加強先進技術(shù)開發(fā)，對標行業(yè)先進指標；穩(wěn)定推進節(jié)能技術(shù)升級改造，提升自治區(qū)電解鋁行業(yè)整體能效水平；實施節(jié)能降碳和污染物治理協(xié)同控制。