内蒙古自治区电解铝企业“十三五”专项监察分析报告

刘 婷

（内蒙古自治区节能监察中心,内蒙古 呼和浩特 010010）

为充分发挥节能监察的监督保障作用，持续推进工业节能和能效提升，促进绿色高质量发展，助力碳达峰、碳中和目标实现，根据工信部工业节能监察计划，从2016年到2021年内蒙古自治区节能监察中心承担国家重大工业专项节能监察工作，每年根据工信部的要求，按照工信部下发的《电解铝行业能耗专项监察工作手册》对电解铝企业开展上一年度的阶梯电价专项监察工作[1]。

我国是电解铝生产大国，产量约占世界原铝产量的50%左右，居世界首位。2020年国内铝冶炼企业建成产能4 294.9万t，运行产能3 834.7万t。2020年电解铝产能排名靠前的省份依次为山东、新疆、内蒙、云南、甘肃等。内蒙古自治区电解铝企业共9家，2020年设计产能为638.30万t，占到全国电解铝产能的14.86%，2020年实际产量575.79万t，占全国产量的15.15%[2-3]。

1 产能和产量分析

根据5年的监察数据，2016—2020年内蒙古电解铝产能和产量逐年递增（如表1和表2），其中，铝液产量由2016年的343.76万t增加至2020年的575.79万t，铝液产能由2016年的336.70万t增加到2020年的638.30万t。2019年中电投铝业关停，2018年华云二期和2019年创源、蒙泰、新恒丰3家企业建成投产逐步释放产能，导致2019年、2020年铝液产量大幅增加。

表1 2016—2020年铝液产量

表2 2016—2020年铝液产能

大型电解槽具有单位产能投资少、吨铝成本折旧资金少、设备维护成本低、劳力成本低等多项优势。截至2020年，内蒙古9家电解铝企业配备电解槽共5 794台，配备的大多是400 kA以上的大型电解槽，大型电解槽占比达70%，电解槽型号分布及占比如表3所示。

表3 2020年电解铝企业电解槽型号分布

2 能耗分析

电解铝行业是典型的用电大户，电解铝对电力能源的高度依赖是产业的重要特性之一，从内蒙古电解铝产业的发展历程中能够看出，该领域在能源上的趋向性十分显著。以2020年的监察数据为例，电解铝企业用电能耗占企业综合能耗的98.72%。电解铝企业大都采取了煤电铝一体化模式，即建立自备电厂或参股、控股电厂。内蒙古电解铝厂8家企业使用自备电，只有1家企业使用网电。虽然通过煤电铝一体化方法降低了用电成本，但是电耗仍然占据了生产成本的50%左右，难以从根本上扭转能源严重依赖的趋势。电解铝产业从开始的综合实力竞争，逐渐演变成以电力成本为核心的竞争。

国家工信部从2015年起将电解铝阶梯电价列入专项节能监察，针对内蒙古9家电解铝企业“十三五”期间的监察情况，对比《电解铝企业单位产品能源消耗限额》（GB 21346—2013），对企业限额完成情况进行分析。其中，中电投霍林河煤电集团铝业股份有限公司2019年关停；2018年内蒙古华云新材料有限公司二期试运行，2019年鄂尔多斯市蒙泰铝业有限责任公司、包头市新恒丰能源有限公司试运行，当年能耗指标未列入[4]。2016—2020年企业铝液交流电耗和铝液综合交流电耗加权平均值如表4、表5所示，企业分生产线铝液交流电耗达标情况汇总如表6所示。

表4 2016—2020年铝液交流电耗

表5 2016—2020年铝液综合交流电耗

表6 电解铝企业铝液交流电耗达标情况汇总表

根据5年监察数据，通过加强能源管理、进行节能技术改造等措施，每个企业铝液交流电耗总体呈逐年下降的趋势。由于2020年自治区能耗政策的要求，大部分企业未能达产，导致2020年铝液交流电耗整体偏高。

对标《电解铝企业单位产品能源消耗限额》（GB 21346—2013）标准，内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司、东方希望包头稀土铝业有限责任公司、包头铝业有限公司、内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司、内蒙古锦联铝材有限公司5家电解铝企业11条生产线于2014年以前投产，符合铝液交流电耗13 700 kW·h/t限定值要求。内蒙古华云新材料有限公司、鄂尔多斯市蒙泰铝业有限责任公司、内蒙古创源金属有限公司、包头市新恒丰能源有限公司4家电解铝企业2018年以后投产，5条生产线对标铝液交流电耗12 750 kW·h/t准入值标准，其中只有内蒙古华云新材料有限公司华云一厂的2018年、内蒙古创源金属有限公司生产线1的2020年由于产能没有完全释放，电解槽未能全部启动，导致电耗偏高，超过铝液交流电耗准入值要求。

通过对比分析，新建企业500 kA、600 kA大型电解槽能耗指标明显优于传统300 kA、400 kA电解槽，指标最优的是内蒙古华云新材料有限公司，但与2020年电解铝行业能效“领跑者”的铝液交流电耗12 580 kW·h/t相比仍有很大差距。

3 节能潜力分析及节能技术改造建议

3.1 监察结论及发现问题

通过监察发现[1]，内蒙古9家电解铝企业建立了能源计量管理制度和能源计量器具台账，企业能源计量器具可以按时进行检定和校准，能源计量器具的配备率、完好率、检定率、准确度等级均符合要求；建立了能源计量管理制度，能源计量原始数据等书面资料健全，能源计量原始数据真实、准确和完整。

此外，还发现监察企业存在以下问题：

（1）使用落后淘汰机电设备。对照高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（一至四批），5家企业有在使用淘汰电机设备，淘汰电机单台功率普遍较小，数量较多，部分为备用电机，全部淘汰困难较大。

（2）能源管理等相关制度执行落实不严格。企业建立能源管理制度、能源计量器具管理制度、能源消费统计管理制度后，执行落实制度情况有待完善。

（3）能源管理人员职责不清晰。在监察中发现，能源管理负责人对节能管理工作重视程度普遍不高，职责不够明确，尚未发挥节能管理负责人在企业节能工作中的领导作用。

（4）能源消耗分析工作开展少。大部分企业缺少能源消耗分析工作，凭经验进行工作，没有形成科学、系统的能耗分析方法，不能为企业节能管理工作提供有效支撑。

（5）开展能效水平对标达标活动有待加强。9家企业中只有5家企业选定了对标标杆，制定了对标方案，建立了对标达标规章制度，开展了能效对标达标活动。加强对标达标，找到企业与标杆企业的差距，才能够补短板，强弱项。

3.2 节能潜力分析

电解铝工业生产通常采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，该体系需要维持900 ℃以上的温度才能进行铝的电解生产。因此，除了电解过程本身所需要消耗的电能以外，大量的电力用于维持较高的反应温度，造成至少50%的电能未能被充分利用，实际生产过程中的能量利用率低。根据研究数据，当前部分企业已配备了容量在400 kA以上的大型电解槽，取得了一定的节能降耗效果。虽然可以通过电解槽等设备的优化改进来适当降低反应温度、提高能量利用率，但是高温熔盐电解法由于技术本身的缺陷，也不能片面追求较低的温度，还需要考虑到对体系性质的影响。过低的温度不利于氧化铝的溶解，进一步影响到电解装置的稳定性。而控制电解槽电耗是最主要节能措施，在槽平均电压、电流效率、余热回收、优化生产操作等方面均具有节能潜力。

通过监察可知，大部分企业积极开展能源管理体系建设，目前在能源管理方面建立了完善的管理制度，计量器具配备齐全，数据统计规范，但在定额管理制度、计量器具准确性、统计层级等方面需进一步细化。制定完善的节能管理制度并有效实施是管理节能的重点。

企业动力系统主要用能设备是空压机、净化风机和水泵等，当前企业动力系统存在运行不经济的问题，未能满载运行。淘汰落后设备并配套高效节能型机电设备，节能效果明显。

3.3 节能技术改造建议

根据现场监察，对9家企业提出有针对性的节能改造建议如下：

（1）电解槽烟气余热回收。采用热管余热回收换热装置，把生产过程中产生的高温废气余热通过热管回收，经汽水换热后，把冷水交换为热水，再经供水管道系统供全厂职工作为洗浴热水和生活用水及用于冬季职工宿舍的供暖，实现余热回收利用，从而减少企业生产成本。

（2）电机加装变频器方案。部分设备安装变频装置，例如水泵供电系统安装变频调速装置和压力传感装置，通过压力检测反馈，采用变频技术恒压供水、排烟机变频等，节能效果明显。

（3）新型阴极结构技术在电解槽的推广应用。该技术采用新型阴极结构和阴极组装方式（磷铁浇注），降低了铝液中的水平电流，降低炉底阴极压降，能降低非工作消耗的能量，提高电解槽磁流体稳定性，适用于传统槽型改造，具有普遍的适用性，可以满足不同容量电解槽的需要，能有效提高电解过程电能利用率，具有显著的节电效果。

（4）用能设备升级及运行优化控制。通过更换落后淘汰电机与水泵、变压器能效提升、高能效风机应用等，把企业在用的应淘汰的落后机电设备更换为高效节能设备，降低电耗。

（5）电解槽工艺优化、优化电解质成分、电解槽绝缘处理等项目。通过优化电解质成分降低电解质压降，提升电解电流，提高电解槽效率，实现电耗的进一步降低。推广石墨化阴极应用项目、阳极导杆铝钢自动焊接设备应用。

（6）运用新型稳流保温铝电解槽FHEST技术，达到稳定铝液波动，降低水平电流，降低槽电压，减少侧下部散热的目的，确保电解槽低电压高效率稳定运行。

4 国家及内蒙古自治区政策对电解铝企业的影响

国家发展改革委等部门发布的《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》（发改产业〔2021〕1609号）要求，铝液交流电耗标杆水平13 000 kW·h/t，基准水平13 350 kW·h/t，依据能效标杆水平和基准水平，限期分批实施改造升级和淘汰。

根据5年监察数据，内蒙古电解铝企业都能达到基准水平，但距离标杆水平还有一定差距。

《国家发展改革委关于完善电解铝行业阶梯电价政策的通知》（发改价格〔2021〕1239号）要求，按铝液综合交流电耗对电解铝行业阶梯电价进行分档，2022年分档标准为每吨13 650 kW·h。电解铝企业铝液综合交流电耗不高于分档标准的，铝液生产用电量不加价；高于分档标准的，每超过20 kW·h，铝液生产用电量每千瓦时加价0.01元，不足20 kW·h的，按20 kW·h计算。稳步调整分档标准，自2023年起，分档标准调整为铝液综合交流电耗每吨13 450 kW·h（不含脱硫电耗）；自2025年起，分档标准调整为铝液综合交流电耗每吨13 300 kW·h（不含脱硫电耗）。

根据5年监察数据，对标2022年铝液综合交流电耗分档加价标准为每吨13 650 kW·h（扣除脱硫电量），扣除脱硫电量仍然有一定差距。监察数据中，铝液综合交流电耗中已把脱硫电耗计算在内，据了解大部分企业脱硫电耗均合并在动力电耗中核算，没有单独计量，企业必须尽快加装电表单独统计脱硫电耗。

2020年中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年的重点任务之一，提出我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。

随着碳达峰、碳中和政策的确定，未来光伏、风电等新能源在电解铝生产中的重要性将越来越突出。未来，区域内的新能源资源禀赋，将会成为影响电解铝企业竞争力的一个重要变量。

在“双碳”目标要求下，铝行业作为高耗能行业减排压力大，甚至未来可能将面临碳排放成本的问题，存在被迫减产的情况。从能耗上看，用火电生产1 t电解铝的碳排放总量约为13 t，其中发电环节碳排放11.2 t，电解环节碳排放1.8 t，这迫使企业不得不加快推动节能减排方面的技术发展。再生铝耗能仅为原生铝的5%左右，生产1 t原铝的碳排放量约为11.2 t，而生产1 t再生铝的碳排放量仅为0.2 t。“双碳”目标的实现，有利于促进国内再生铝行业的发展。

2021年2月，内蒙古自治区发展改革委、工信厅发布《关于调整部分行业电价政策和电力市场交易政策的通知》（以下简称《通知》），对部分行业电价政策和电力市场交易政策进行调整。

内蒙古自治区内电解铝厂多数使用自备电，少量企业配合使用网电。从当前情况来看，《通知》中影响较大的是第二条，即对蒙西、蒙东电网分别征收每千瓦时0.01元、0.02元的政策性交叉补贴，折合电解铝生产成本提升100～300元/t。

内蒙古自治区工业和信息化厅2021年10月底下发《关于开展淘汰高耗能落后机电设备行动的通知》，要求全区年综合能源消费量1万t标准煤以上的重点用能企业按20%、80%的进度要求，分两年淘汰全区工业重点用能企业在用的属工信部第一批至第四批《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》中的高耗能落后机电设备（产品），到2022年底，实现全区工业重点用能企业高耗能落后机电设备（产品）全部淘汰。

目前内蒙古电解铝行业有4家企业存在在用淘汰落后机电设备，1家企业存在在用淘汰落后变压器。企业已制定淘汰计划，按自治区要求加快淘汰进度。

内蒙古自治区工业和信息化厅2019年12月底下发《内蒙古自治区传统产业高质量发展实施方案》，对电解铝产能做如下要求：围绕准格尔地区高铝煤炭资源（高铝粉煤灰）综合利用，通过产能置换重点在包头、鄂尔多斯、通辽建设300万t左右电解铝项目，配套布局一批铝型材、铝板（带、箔）、铝合金等项目，到2022年电解铝产能控制在1 000万t左右，铝后加工产能达到700万t。电解铝等重点高耗能行业单位产品能耗比2019年平均下降1.5%左右；实施延链补链行动；打造铝-铝后加工产业链，新增铝后加工产能200万t，铝-铝后加工产业链产值达到1 000亿元。

“双碳”背景以及轻量化需求使得市场给予了铝冶炼行业更多利润空间，有利于企业利润大幅改善，具有更充足的资本进行技术研发、产品创新等，进一步提高相关产品的附加值，尤其在轻量化和低碳化方面，使得自治区企业的产品更具有竞争力，包括高端铝合金材料等。

5 结语

内蒙古自治区电解铝行业发展前景：不断优化工艺流程，提高设备效率，完善节能降耗机制，提升生产组织过程中的能源管控水平，实现能源的高效梯级利用，不断降低单位工艺能耗；加强先进技术开发，对标行业先进指标；稳定推进节能技术升级改造，提升自治区电解铝行业整体能效水平；实施节能降碳和污染物治理协同控制。