內蒙古自治區電解鋁企業“十三五”專項監察分析報告

劉 婷

（內蒙古自治區節能監察中心,內蒙古 呼和浩特 010010）

為充分發揮節能監察的監督保障作用，持續推進工業節能和能效提升，促進綠色高質量發展，助力碳達峰、碳中和目標實現，根據工信部工業節能監察計劃，從2016年到2021年內蒙古自治區節能監察中心承擔國家重大工業專項節能監察工作，每年根據工信部的要求，按照工信部下發的《電解鋁行業能耗專項監察工作手冊》對電解鋁企業開展上一年度的階梯電價專項監察工作[1]。

我國是電解鋁生產大國，產量約占世界原鋁產量的50%左右，居世界首位。2020年國內鋁冶煉企業建成產能4 294.9萬t，運行產能3 834.7萬t。2020年電解鋁產能排名靠前的省份依次為山東、新疆、內蒙、云南、甘肅等。內蒙古自治區電解鋁企業共9家，2020年設計產能為638.30萬t，占到全國電解鋁產能的14.86%，2020年實際產量575.79萬t，占全國產量的15.15%[2-3]。

1 產能和產量分析

根據5年的監察數據，2016—2020年內蒙古電解鋁產能和產量逐年遞增（如表1和表2），其中，鋁液產量由2016年的343.76萬t增加至2020年的575.79萬t，鋁液產能由2016年的336.70萬t增加到2020年的638.30萬t。2019年中電投鋁業關停，2018年華云二期和2019年創源、蒙泰、新恒豐3家企業建成投產逐步釋放產能，導致2019年、2020年鋁液產量大幅增加。

表1 2016—2020年鋁液產量

表2 2016—2020年鋁液產能

大型電解槽具有單位產能投資少、噸鋁成本折舊資金少、設備維護成本低、勞力成本低等多項優勢。截至2020年，內蒙古9家電解鋁企業配備電解槽共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年電解鋁企業電解槽型號分布

2 能耗分析

電解鋁行業是典型的用電大戶，電解鋁對電力能源的高度依賴是產業的重要特性之一，從內蒙古電解鋁產業的發展歷程中能夠看出，該領域在能源上的趨向性十分顯著。以2020年的監察數據為例，電解鋁企業用電能耗占企業綜合能耗的98.72%。電解鋁企業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。內蒙古電解鋁廠8家企業使用自備電，只有1家企業使用網電。雖然通過煤電鋁一體化方法降低了用電成本，但是電耗仍然占據了生產成本的50%左右，難以從根本上扭轉能源嚴重依賴的趨勢。電解鋁產業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能監察，針對內蒙古9家電解鋁企業“十三五”期間的監察情況，對比《電解鋁企業單位產品能源消耗限額》（GB 21346—2013），對企業限額完成情況進行分析。其中，中電投霍林河煤電集團鋁業股份有限公司2019年關停；2018年內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有限責任公司、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年企業鋁液交流電耗和鋁液綜合交流電耗加權平均值如表4、表5所示，企業分生產線鋁液交流電耗達標情況匯總如表6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 電解鋁企業鋁液交流電耗達標情況匯總表

根據5年監察數據，通過加強能源管理、進行節能技術改造等措施，每個企業鋁液交流電耗總體呈逐年下降的趨勢。由于2020年自治區能耗政策的要求，大部分企業未能達產，導致2020年鋁液交流電耗整體偏高。

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

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

3 節能潛力分析及節能技術改造建議

3.1 監察結論及發現問題

通過監察發現[1]，內蒙古9家電解鋁企業建立了能源計量管理制度和能源計量器具臺賬，企業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，能源計量原始數據等書面資料健全，能源計量原始數據真實、準確和完整。

此外，還發現監察企業存在以下問題：

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

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

（3）能源管理人員職責不清晰。在監察中發現，能源管理負責人對節能管理工作重視程度普遍不高，職責不夠明確，尚未發揮節能管理負責人在企業節能工作中的領導作用。

（4）能源消耗分析工作開展少。大部分企業缺少能源消耗分析工作，憑經驗進行工作，沒有形成科學、系統的能耗分析方法，不能為企業節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家企業中只有5家企業選定了對標標桿，制定了對標方案，建立了對標達標規章制度，開展了能效對標達標活動。加強對標達標，找到企業與標桿企業的差距，才能夠補短板，強弱項。

3.2 節能潛力分析

電解鋁工業生產通常采用冰晶石-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。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溫度，造成至少50%的電能未能被充分利用，實際生產過程中的能量利用率低。根據研究數據，當前部分企業已配備了容量在400 kA以上的大型電解槽，取得了一定的節能降耗效果。雖然可以通過電解槽等設備的優化改進來適當降低反應溫度、提高能量利用率，但是高溫熔鹽電解法由于技術本身的缺陷，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定性。而控制電解槽電耗是最主要節能措施，在槽平均電壓、電流效率、余熱回收、優化生產操作等方面均具有節能潛力。

通過監察可知，大部分企業積極開展能源管理體系建設，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，數據統計規范，但在定額管理制度、計量器具準確性、統計層級等方面需進一步細化。制定完善的節能管理制度并有效實施是管理節能的重點。

企業動力系統主要用能設備是空壓機、凈化風機和水泵等，當前企業動力系統存在運行不經濟的問題，未能滿載運行。淘汰落后設備并配套高效節能型機電設備，節能效果明顯。

3.3 節能技術改造建議

根據現場監察，對9家企業提出有針對性的節能改造建議如下：

（1）電解槽煙氣余熱回收。采用熱管余熱回收換熱裝置，把生產過程中產生的高溫廢氣余熱通過熱管回收，經汽水換熱后，把冷水交換為熱水，再經供水管道系統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，實現余熱回收利用，從而減少企業生產成本。

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

（3）新型陰極結構技術在電解槽的推廣應用。該技術采用新型陰極結構和陰極組裝方式（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定性，適用于傳統槽型改造，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，具有顯著的節電效果。

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

（5）電解槽工藝優化、優化電解質成分、電解槽絕緣處理等項目。通過優化電解質成分降低電解質壓降，提升電解電流，提高電解槽效率，實現電耗的進一步降低。推廣石墨化陰極應用項目、陽極導桿鋁鋼自動焊接設備應用。

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

4 國家及內蒙古自治區政策對電解鋁企業的影響

國家發展改革委等部門發布的《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》（發改產業〔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5年監察數據，內蒙古電解鋁企業都能達到基準水平，但距離標桿水平還有一定差距。

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

根據5年監察數據，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。監察數據中，鋁液綜合交流電耗中已把脫硫電耗計算在內，據了解大部分企業脫硫電耗均合并在動力電耗中核算，沒有單獨計量，企業必須盡快加裝電表單獨統計脫硫電耗。

2020年中央經濟工作會議將“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年前實現碳中和。

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

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

2021年2月，內蒙古自治區發展改革委、工信廳發布《關于調整部分行業電價政策和電力市場交易政策的通知》（以下簡稱《通知》），對部分行業電價政策和電力市場交易政策進行調整。

內蒙古自治區內電解鋁廠多數使用自備電，少量企業配合使用網電。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，折合電解鋁生產成本提升100～300元/t。

內蒙古自治區工業和信息化廳2021年10月底下發《關于開展淘汰高耗能落后機電設備行動的通知》，要求全區年綜合能源消費量1萬t標準煤以上的重點用能企業按20%、80%的進度要求，分兩年淘汰全區工業重點用能企業在用的屬工信部第一批至第四批《高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄》中的高耗能落后機電設備（產品），到2022年底，實現全區工業重點用能企業高耗能落后機電設備（產品）全部淘汰。

目前內蒙古電解鋁行業有4家企業存在在用淘汰落后機電設備，1家企業存在在用淘汰落后變壓器。企業已制定淘汰計劃，按自治區要求加快淘汰進度。

內蒙古自治區工業和信息化廳2019年12月底下發《內蒙古自治區傳統產業高質量發展實施方案》，對電解鋁產能做如下要求：圍繞準格爾地區高鋁煤炭資源（高鋁粉煤灰）綜合利用，通過產能置換重點在包頭、鄂爾多斯、通遼建設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年電解鋁產能控制在1 000萬t左右，鋁后加工產能達到700萬t。電解鋁等重點高耗能行業單位產品能耗比2019年平均下降1.5%左右；實施延鏈補鏈行動；打造鋁-鋁后加工產業鏈，新增鋁后加工產能200萬t，鋁-鋁后加工產業鏈產值達到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更多利潤空間，有利于企業利潤大幅改善，具有更充足的資本進行技術研發、產品創新等，進一步提高相關產品的附加值，尤其在輕量化和低碳化方面，使得自治區企業的產品更具有競爭力，包括高端鋁合金材料等。

5 結語

內蒙古自治區電解鋁行業發展前景：不斷優化工藝流程，提高設備效率，完善節能降耗機制，提升生產組織過程中的能源管控水平，實現能源的高效梯級利用，不斷降低單位工藝能耗；加強先進技術開發，對標行業先進指標；穩定推進節能技術升級改造，提升自治區電解鋁行業整體能效水平；實施節能降碳和污染物治理協同控制。