有色金屬工業作為國民經濟中重要的基礎原材料產業，是支撐經濟發展和國防軍工事業的重要力量，也是建設制造強國、提升高新技術產業的領域。同時，有色金屬冶煉又是我國工業部門二氧化碳的重要來源之一，2020年我國有色金屬行業碳排放量約為6.6億噸，占全國總排放量的百分之四點七，依照目前主流有色金屬冶煉工藝的限定能耗水平，冶煉一噸有色金屬的碳排放在1至15噸之間。因此，開展有色金屬節能減排對推進“雙碳”目標及早實現意義重大。

    有色金屬行業碳排放特征

    1、有色金屬需求與減排進度交織增長

    受新冠肺炎疫情影響，拉動中國經濟增長的三駕馬車——消費、投資、出口，除出口外均大幅下降，展望未來，三駕馬車中消費受到疫情直接沖擊，出口受到海外需求回落與產業鏈多元化的不利影響，致使投資成為發力點。而在投資中，地產受制于居民消費意愿低迷，導致基建投資依然是穩經濟的主要發力點。

    基建發力必將帶動工業金屬需求提升，持續拉動有色金屬需求。傳統基礎設施邊際效應逐漸減弱，2011年至2013年，舊基礎設施的投資增長率從百分之三點三上升到百分之二十一點三，而同期的GDP增長則從百分之九點六降到百分之七點八，即傳統基建在投資加大的同時，收益卻在降低，所以新基建也逐漸成為穩經濟的重要抓手，其中城際高鐵和軌道交通、特高壓、5G基建、新能源汽車充電樁等是有色金屬消費的重要領域。

    2021年10月，國務院印發了《關于完整準確全 面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，其中指出：到2025年，非化石能源消費比重達到百分之二十左右；到2030年，非化石能源消費比重達到百分之二十五左右；到2060年，非化石能源消費比重達到百分之八十以上。國家將“綠電”作為提升非石化能源消費比重的重要解決方案，是實現“雙碳”目標的重要舉措。發電行業占我國碳排放總量百分之四十以上，以煤炭為動力的火力發電占據總發電量的百分之四十以上，所以“綠電”為代表的新能源是實現雙碳目標的技術。

    在“綠電”不斷推進的背景下，有色金屬需求與減排進度交織增長。以光伏為例，生產光伏組件需要一系列工業金屬，主要包括鋁合金、錫銅與銀漿等。

    l 鋁合金應用在光伏領域中主要在光伏組件邊框以及支架，邊框每1GW光伏組件邊框的耗鋁量在0.9-1.1萬噸，支架每GW電站建設所需光伏支架的用鋁量約為1.9萬噸。預計2022年國內光伏總裝機的新增用鋁需求38-77萬噸，拉動國內鋁消費增長百分之一-百分之二。

    l 光伏焊帶又稱鍍錫銅帶，是光伏組件焊接過程中的重要原材料，1GW光伏組件用錫量約為93.5噸。預計2022年國內光伏新增錫消費需求年增長1600-3500噸，預計拉動國內錫消費增長百分之一-百分之二。

    l 光伏系統的銅需求集中在平衡系統，尤其是電纜。光伏系統每GW裝機需耗銅約5噸。預計光伏銅需求在2025、2030年將達到135和272萬噸，未來五年、十年的的復合增長率將達百分之十五點七、百分之十五點四。

    2、有色金屬行業碳排放相對集中

    有色金屬行業碳排放的集中度較高，鋁是有色金屬碳排放的大來源，鋁冶煉行業排放量約占有色金屬行業總排放量的百分之七十六。其中電解鋁碳排放占有色金屬行業和鋁行業碳排放總量的百分之六十四和百分之八十四。按照線性推算，2020年電解鋁碳排放占中國碳排放總量約百分之四點五，占二產業比重約百分之五點四 ；按照鋁產業鏈推算，鋁產業占中國碳排放總量約百分之五點八，占二產業比重約百分之六點九。從生產環節來看，有色金屬行業碳排放主要來源于金屬冶煉環節，生產過程碳排放主要集中在能源消耗，約百分之七十三二氧化碳排放集中于電解環節，百分之十八集中于氧化鋁精煉環節，其余環節僅占百分之八點八五。

    3、有色金屬行業區域差異化明顯

    我國電解鋁企業主要分布在山東、新疆、內蒙等地，并逐步向云南、貴州等西南地區轉移。2021 年我國電解鋁產量排名前三的省份分別為山東、新疆和內蒙古，其電解鋁產量占全國總產量的比例分別為 百分之二十點七、百分之十五點八和 百分之十五點二。云南具有豐富的水電資源，前期受益于當地政府的電價補貼政策，高耗能的電解鋁產線逐步向云南等西南地區轉移。截至2021 年底，云南擁有電解鋁合規產能約 839.8 萬噸。由于轉移的產能仍在逐步建設中，云南產能利用率較低，僅為百分之六十一點四，產量占比居第四位。

    區域碳排放差異較大，在有色金屬采選環節，四川省二氧化碳排放量突出，是有色金屬采選業碳減排的省份；在冶煉及加工環節，廣西碳排放量和碳排放強度較高。具體到電解鋁生產，2020年全國電解鋁生產電力消耗環節的單位排放為10.33t.CO2/t.Al，云南、四川、貴州等九個省區的排放低于全國平均水平；山西、內蒙古、山東、新疆、陜西等八個省區的排放高于全國平均水平。水電豐富地區排放較低，其中云南省、四川省排放值低，為7.1t.CO2/t.Al，山西省排放值高，為11.7t.CO2/t.Al。綜合來看，山東、新疆、河南等省份是有色金屬行業碳減排區域。有色金屬行業區域分布與資源稟賦特征密切相關，特別是能源資源條件關聯密切，優化區域布局是有色金屬行業減排的重要途徑。伴隨區域經濟轉型和資源環境壓力加大，行業布局優化與區域發展之間的協調面臨挑戰。行業整體減排與區域經濟社會轉型之間的協調面臨較大壓力。

    有色金屬行業削減碳排放途徑初探

    1、轉換能源結構

    當前，有色金屬冶煉企業大多是直接或間接使用煤炭等化石能源，降碳首先要實現能源領域的綠色轉型，構建清潔低碳安穩的能源體系，大力采用水電、風電、太陽能、生物質能等能源。

    以電解鋁為例，電解鋁行業屬于高碳排放行業，2005至2020年電解鋁企業帶來的碳排放量幾乎翻番。生產一噸電解鋁消耗13500度電，一噸火電鋁二氧化碳排放量高達13.5噸，而水電鋁僅需2噸。在碳中和制約下和十四五節能減排的背景下，電解鋁產業的能源結構將向更多使用水電等清潔能源的方向調整，采用綠色能源生產電解鋁成為大勢所趨。中鋁集團旗下的云南鋁業目前生產全流程基本使用云南省豐富的綠色水電資源；中國宏橋向云南省轉移原鋁產能396萬噸，以綠色水電替代傳統火電能源結構，同時在鄒平生產區域布局了總裝機容量為30MW的光伏發電系統。

    2、創新工藝流程改造

    行業要提前布局研發與應用低碳零碳負碳重大關鍵技術，加快開展低碳新材料、新技術、新裝備的推廣，實現從“0”到“1”的顛覆性創新。

    以鋼鐵制造為例，煉鋼工藝分為“長流程”與“短流程”：長流程是以“高爐-轉爐”為核心的生產過程，在粗鋼產量工藝中占絕大多數，以鐵礦石為主要原料、廢鋼為輔料；短流程是以“廢鋼-電爐煉鋼”為核心的生產過程，以廢鋼為主要原料、生鐵為輔料。

    相比而言，“電弧爐”短流程煉鋼主要有以下三個碳減排效益：

    一是電弧爐煉鋼將廢鋼替代原本用于煉鋼的生鐵，減少了生鐵冶煉過程的溫室氣體排放；

    二是電爐鋼減排原料端（廢鋼替代生鐵）大于能耗端（水電替代火電）；

    三是在我國新能源發電將逐漸替代傳統火力發電，新能源的運用將進一步提高減排效率。

    就鋼鐵制造領域而言，減碳的方法主要有以下幾種：首先，對鋼廠進行工藝改造，有效減少焦炭的使用量；其次，采用以電爐短流程為主的生產方式，推動廢鋼的再利用，強化循環經濟；嚴格限制產能也是一種方法，但是2021年躍進式的減排運動已經證明，一刀切的方法對周期品價格影響非常劇烈，容易導致股票及大宗商品價格劇烈波動。

    3、產業耦合式聯動

    妥善處理好生產環節之間的關系，推動產業鏈內系統性的節能減排。近年來，我國有色金屬企業節能減排意識顯著增強，在繼續推動各環節減排的同時，加強行業生產的系統優化作用。當前，有色金屬產業鏈可以分為原料、合金、加工等環節，合金生產環節相對獨立，通常是由合金生產企業或加工企業采購原料之后進行生產，這種生產模式雖然有助于產品多元化，但合金與金屬原料分離增加了金屬熔化環節，造成能源的重復消耗，提高了行業整體能耗水平。因此，立足系統思維，加強有色金屬產業優化尤為重要?？茖W規劃行業整體發展，鼓勵有條件的企業延伸產業鏈，促進不同生產環節的融合，在提升企業競爭力的同時，推動行業綠色發展。

    以鋁產業為例，國內各地已涌現出眾多的上下游一體化的園區模式。經過多年發展，山東濱州、重慶西彭、安徽濉溪、廣東佛山南海等地的涉鋁園區模式日臻成熟完善，成為鋁全產業鏈短流程發展、均衡發展的典型代表。以中國宏橋為龍頭，山東濱州正在打造5000億級的世界鋁產業基地，從氧化鋁、電解鋁、鋁深加工到再生鋁產業，下游延伸至鋁合金的終端應用，涵蓋涉鋁企業300余家，園區內涉鋁企業組成“集團軍”，實施互補式協同化作戰，鋁水不落地、鋁錠不重熔、不遠途運輸，僅在園區內部就實現深加工，大幅度降低了能源消耗和碳排放。

    除上述有色行業的產業園區之外，有條件的地區已經開始推進石化化工、鋼鐵、有色金屬、建材、電力等產業耦合發展，建立起原材料工業耦合發展園區，實現能源資源梯級利用和產業循環銜接，減少碳排放。