有色金属行业节能减排成效及碳达峰思路研究

吴 滨，高洪玮，张 芳

（1.中国社会科学院数量经济与技术经济研究所，北京 100732；2. 北京安泰科信息股份有限公司，北京 100008）

有色金属行业是重要的基础原材料工业，是支撑经济发展的重要力量。同时，中国有色金属矿产资源的特点造成有色金属选冶流程长，工艺复杂，直接导致能耗高、水耗大、污染物排放量大，是我国碳排放重点行业之一。受需求增加影响，近年来我国有色金属碳排放总量呈逐年上升的趋势，2020年我国有色金属行业二氧化碳总排放量6.6×108t①数据来源：中国有色金属协会。本文中的二氧化碳排放数据包含非二氧化碳的其他温室气体，对这类温室气体采用全球温升潜力（GWP）进行了折算，纳入二氧化碳排放总量，以下同。，占全国总排放量的4.7%，是2010年碳排放量的两倍。因此，开展有色金属碳达峰思路研究，对削减我国碳排放，实现碳达峰、碳中和意义重大。考虑到有色金属品种众多，结构复杂，有色金属碳达峰、碳中和目标的实现是一项复杂艰巨的系统工程，具有较高的复杂性。对有色金属行业碳达峰的思路进行研究可以捋顺系统内部各组成部分之间的区别与内在联系，为科学合理地制定行业碳达峰优化路径和实施方案奠定良好的理论基础。

一 有色金属行业节能减排成效

“十三五”期间，我国有色金属行业持续深化供给侧结构性改革，积极推进转方式、调结构、促转型，节能减排取得了显著的成效，在产业结构升级、绿色技术创新水平提升、再生资源利用、绿色矿山建设以及绿色标准体系完善方面均迈上了新的台阶，绿色发展格局初步形成。

（一）产业结构不断升级

“十三五”期间，我国有色金属产业结构不断升级，包括空间结构、产品结构和组织结构，为节能减排创造了良好的条件。首先，产业布局持续优化。电解铝企业逐步向水电等清洁能源较为丰富的云南、四川等地区迁移，对燃煤发电的依赖逐步降低。其次，产品结构不断升级。铜材和铝材产量年均增速远高于同期冶炼产品产量增长速度[1]，铜、铝深加工产品和新材料等高附加值产业持续发展，有色金属精深加工利润占比持续提升[1]，高性能电子铜带及箔材、航空铝锂合金、大断面铝合金型材等精深加工技术与产品取得新突破，铝空电池、纳米陶瓷铝等创新产品实现了产业化应用。此外，产业组织结构的合理化程度不断提升。龙头企业的地位进一步巩固，产业集中度明显提升，2019年五大铝企业的氧化铝产量占全国的70%以上，电解铝产量占55%以上[2]。

（二）绿色技术创新水平不断提升

有色金属勘探和冶炼环节的技术水平持续提升，铜、铝等有色金属的冶炼能耗不断下降，为碳排放降低奠定了良好的基础。“十三五”期间，我国有色金属行业技术创新水平不断提升[3]。“冶炼多金属废酸资源化治理关键技术”“基于硫磷混酸协同浸出的钨冶炼新技术”“锌清洁冶炼与高效利用关键技术和装备”等自主开发的多项关键技术进入世界领先行列，提高了资源的利用效率和清洁生产能力，为节能减排提供了重要支持。按可比口径计算，“十三五”期间，我国原铝综合交流电耗年均下降0.1%，铜冶炼综合能耗年均下降1.0%，铅冶炼综合能耗年均下降4.6%，电解锌冶炼综合能耗年均下降2.3%①数据来源：中国有色金属协会。。作为我国有色金属行业碳排放的主体，电解铝行业2020年的平均综合交流电耗为每吨13 543 kW·h，目前处于国际先进水平②资料来源：中国证券报·中证网。。

（三）再生资源发展水平稳步提高

再生有色金属行业对我国有色金属工业资源保障、节能减排和可持续发展具有重要支撑作用。“十三五”期间，我国再生有色金属资源供应进一步提升，废旧有色金属资源回收利用体系逐步规范化，循环经济发展水平进一步提升。“十三五”期间，珠三角、长三角等沿海地区规模化的再生金属生产基地逐步形成，内陆地区再生金属生产规模进一步扩大。同期主要再生有色金属产量累计6 917×104t，占新中国成立以来累计产量的40%[4]，其中，再生铜、再生铝、再生铅、再生锌分别约为 1 600×104t、3 500×104t、1 000×104t、800×104t，占到同期全国有色金属总产量的 24%[5]。2020 年，国内回收再生铜、铝和铅资源分别约为 235×104t、600×104t和245×104t，占再生铜、再生铝和精铅供应量的比重达到75.7%、89.0%和45.0%③数据来源：中国有色金属协会。，但与美国、日本等发达国家相比，仍存在较大的提升空间。同年，美国再生铜和再生铝占铜、铝产量的比例分别超过了50%和70%，美国的铅和日本的铝已实现全部由再生金属原料供给④数据来源：中国有色金属协会。。同时，再生有色金属产业与上下游产业链协同发展水平不断提升，“原生＋再生”的协同发展新格局逐步形成。

（四）绿色矿山建设取得重要进展

我国绿色矿山建设持续推进，取得了重要进展，有力地促进了有色金属行业节能减排的实现。“十三五”期间，在政府有序引导下，我国绿色矿山、城市矿山、区域矿山建设持续推进。这一时期，共有25个山水林田湖草生态保护修复工程试点开始实施，“蓝色海湾”整治行动、海岸带保护修复工程、渤海综合治理攻坚战行动计划、红树林保护修复专项行动陆续开展。市场化矿山生态修复取得有序推行，自然资源部出台市场化推进矿山生态修复、全域土地综合整治、红树林保护修复等政策文件，部分省份开始引入社会资本，探索利用市场化方式推进废弃矿山生态修复。“十三五”时期，我国共建成绿色矿山953家①数据来源：自然资源部。。在我国前四批661家绿色矿山中，有色金属矿山119家，占全国绿色矿山的18%，占全国有色金属矿山的3.5%[6]。矿山“三率”水平显著提升，废旧有色金属再生利用能力不断增强，区域矿山开始采用资源集约利用新模式。

（五）绿色标准体系不断完善

有色金属行业节能减排的标准体系和技术规范不断完善，为行业节能减排提供了顶层设计和宏观指引。“十三五”期间，国家相关部门制订了重金属冶炼清洁生产技术推行方案，围绕铜、铅锌、钨、镁等传统产业在绿色冶炼、超低排放、废渣无害化处置、资源综合利用等方面的绿色制造短板，加快适用技术研发及推广，指导开展技术供需对接，引导企业加快绿色发展；修订了有色金属工业污染物排放标准，规定了工业企业大气污染物和水污染物排放限值，进一步规范了有色金属企业的污染物排放行为；发布了有色金属行业规范及准入文件明确行业规范，改革管理方式，强化规范条件在推进行业技术进步和绿色发展方面的引导性作用，鼓励和引导行业转型升级，有利于有色金属行业适应新形势下的产业技术进步需求，提高技术、能耗和环保等门槛。

二 有色金属行业碳排放特征

实现碳达峰、碳中和，是党中央作出的重大战略决策，近年来有色金属行业积极推动绿色转型，节能减排成效突出，为碳达峰、碳中和目标的实现奠定了基础。但作为碳排放重点行业，有色金属行业绿色发展任务依然坚决，把握行业碳排放特征对于明确发展路径具有重要意义。

（一）市场需求的增长对碳排放产生较大压力

有色金属品种众多，不同品种的用途存在较大的差异。其中，铜、铝和钼等品种在当前快速发展的新能源、新基建等战略新兴产业中具有重要的用途。光伏和风电对铜铝等有色金属具有较大的需求。根据国际可再生能源机构（IRENA）预测，自2021年到2050年，风电装机预计耗铜 1 395×104t，耗铝 600×104t；光伏装机耗铜 5 418×104t，耗铝 8 772×104t。5G 基站、城际高铁极轨道交通、特高压等新基建项目对铜铝有色金属的依赖程度较传统基建更高。铝合金是5G基站建设中的重要材料，在智慧灯杆、天线、散热材料等领域有广泛用途，其用铝占比约为90%左右②资料来源：人民网《新基建带来铝消费新拐点 铝业龙头中国忠旺蓄势待发》。。此外，钼及其合金在高精尖装备制造、太阳能电池、光伏材料等新兴产业部门也有着广泛的应用和良好的前景。有色金属是战略性新兴产业发展的重要支撑，特别是与清洁能源发展密切相关，如何解决需求增长与碳减排的矛盾是有色金属行业绿色发展的关键。

（二）有色金属行业碳排放相对集中

从行业划分来看，有色金属行业碳排放的集中度较高，其中铝，尤其是电解铝是有色金属碳排放的最大来源。据有色金属工业协会初步测算，2020年我国有色金属行业二氧化碳排放总量约为6.6×108t，占全国碳排放总量的4.7%。其中，铝冶炼行业排放量约5×108t，占有色金属行业总排放量的76%。在铝行业内部，电解铝碳排放4.2×108t，分别占有色金属行业和铝行业碳排放总量的64%和84%。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。考虑到我国电解铝行业二氧化碳排放量在有色金属行业中占比相对集中，这里以电解铝行业为例对碳排特征进行描述，测算范围包括燃料燃烧排放、能源作为原材料用途的排放、工业生产过程排放、净购入的电力和热力消费引起的排放，测算依据为《中国电解铝生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》。测算结果如表1所示，在2020年电解铝碳排放构成中，能源消费碳排放共计3.7×108t，大约占电解铝碳排放总量的88%，占绝对主体。综上，有色金属碳排放主要集中于铝行业，尤其是电解铝的冶炼能耗。随着再生铝替代电解铝的速度逐渐加快，铝产业在有色金属行业中碳排放量占比将会下降，且会在未来成为推动有色金属行业碳排放下降的主要因素。

表1 2020年电解铝碳排放估算表①资料来源：国家统计局、安泰科信息有限公司。

（三）自备电比重相对较高

自备电是电解铝生产环节的主要用能来源，如表1所示，自备电在电解铝能源消费中占比65%，明显高于电网用电比重。自备电是生产企业自主建立的发电设施，在优化产业布局、降低企业运营成本、提高能源利用效率方面发挥了积极作用，但另一方面，由于我国能源资源的特点，自备电大都以火力发电为主，如表2所示，电解铝用电结构中，水电、核电、风电和太阳能等能源的比重仅占14%，自备电基本来自火电。从碳达峰、碳中和的要求来看，加大清洁能源的比重是必然趋势，有色金属行业自备电改造面临较大压力。

表2 2019年中国电解铝行业用电结构②资料来源：安泰科信息有限公司。

（四）有色金属行业区域差异化特征明显

有色金属是重要的原材料行业，加之产品种类丰富，区域分布广泛。区域碳排放差异较大：在有色金属采选环节，四川省CO2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[7]。具体到电解铝生产，如图1所示，2020年全国电解铝生产电力消耗环节的单位排放为10.33 t.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7.1 t.CO2/t.Al，山西省排放值最高，为11.7 t.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。

图1 2020年铝电解环节电力消耗产生的单位排放①数据来源：中国有色金属协会。横坐标为产量，单位：万吨，纵坐标为电解铝单位碳排放，单位：吨二氧化碳/吨铝。

（五）产业组织结构相对分散

目前，从世界范围来看，有色金属工业的生产集中度不断提高，生产要素向跨国矿业公司流入的趋势愈加明显。日本和美国等国家前四大有色企业集中度都在70%以上[8]。与发达国家相比，我国有色金属行业产业集中度相对较低，中小型企业依然偏多。产业集中度偏低，一方面企业面临较大的竞争压力，对市场价格和生产成本更为敏感，对于碳减排和行业平稳发展提出了更高要求；另一方面，系统优化是碳减排的重要内容，而相对分散的生产模式加大了有色金属行业产业链整合和能源系统优化的难度。

三 以系统观念推动有色金属行业碳达峰

碳达峰、碳中和目标的实现是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，涉及现代化建设的诸多方面，必须强化系统观念，做好战略设计。习近平总书记强调：要坚定不移贯彻新发展理念，坚持系统观念，处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系，以经济社会发展全面绿色转型为引领，以能源绿色低碳发展为关键，加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。因此，有色金属行业碳达峰的实现需要贯彻新发展理念，坚持系统观念，加强顶层设计和统筹协调。结合我国有色金属行业节能减排现状和碳排放特征，有色金属行业碳达峰应关注以下几方面问题。

（一）妥善处理好各品种之间的关系

妥善处理好各品种之间的关系，促进支撑经济发展与碳减排相协调。有色金属行业是我国重要的基础原材料工业，对于推动经济社会发展具有重要作用，特别是随着我国经济转型，以有色金属为基础的新材料在众多领域的作用更加突出，同时对绿色发展具有重要的支撑作用。有色金属行业碳达峰要充分考虑行业整体发展和减排的关系，对于铝、铜等品种加强节能减排技术推广，积极发展资源再生利用，加大对可再生能源、汽车轻量化、节能低碳建筑等领域的支撑。另一方面，针对在高新技术行业发展中起到关键作用的有色金属品种，加强市场需求预测，整体考虑对经济社会发展贡献，科学评估发展规模，统筹有色金属各品种的关系，同时加强自身生产过程中绿色技术创新，积极提高产品的品质和附加值，提升有色金属行业整体效益，更好地支撑经济社会发展。

（二）妥善处理好生产环节之间的关系

妥善处理好生产环节之间的关系，积极推动系统性节能减排。近年来，我国高度重视生态文明建设，加快建立绿色生产方式，企业节能减排意识显著增强，各生产环节节能减排技术水平明显提高。如前所述，有色金属企业层面能耗持续下降，在继续推动各环节节能技术创新的同时，加强行业生产的系统优化作用愈发重要。经过长时间的努力，我国已经建立了完备的有色金属工业体系，无论是品种还是产量均位居世界首位，有色金属行业生产系统优化空间较大。目前，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。要立足系统思维，加强有色金属行业生产流程的优化，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。

（三）妥善处理好用能方式之间的关系

妥善处理好用能方式之间的关系，着力提升能源效率。如前所示，有色金属行业自备电比例较高，对于保障行业能耗特色化需求发挥了积极作用，但另一方面，相对分散的用能模式，不仅降低了能源效率，而且也不利于排放的集中处理。要加强用能方式的技术经济分析，对各种用能方式进行科学系统评估，增强与电力系统的合作，探索多元化、特色化的电力服务模式。此外，立足智能化发展的契机，积极推动可再生能源的利用，探索新型能源在行业中的应用，促进能源效率提升，降低二氧化碳排放。

（四）妥善处理好区域布局之间的关系

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。如前文所述，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。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。

（五）妥善处理好碳达峰和碳中和的关系

妥善处理好碳达峰和碳中和的关系，全面推动行业绿色发展。碳达峰和碳中和并非两个相互独立的目标，而是绿色发展的两个阶段，碳达峰是碳中和基础。要立足碳中和的要求积极推动碳达峰，一方面要面向我国经济社会发展长期需要，科学确定有色金属发展规模，提高有色金属行业准入门槛，提升行业集中度，支持具有较强竞争力的大型企业发展壮大；另一方面要积极推动绿色技术创新，加快生产方式的绿色化转型，探索绿色发展机制，尽可能降低碳排放，为实现碳中和创造更好的条件。