重慶市電解鋁行業(yè)耗能高、碳排放量大，年用電約占重慶市工業(yè)用電10%，在“十四五”期間，各項(xiàng)有關(guān)電解鋁政策的出臺(tái)，對(duì)電解鋁電耗限制的收緊尤為明顯。本文結(jié)合當(dāng)前重慶市電解鋁行業(yè)節(jié)能形勢(shì)，提出下一步措施建議。

1 企業(yè)現(xiàn)狀

重慶市現(xiàn)有3家電解鋁企業(yè)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為51.6萬噸，占全國(guó)電解鋁設(shè)計(jì)產(chǎn)能的1.14%。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)道，2022年重慶市電解鋁產(chǎn)量49.01萬噸，占全國(guó)電解鋁總產(chǎn)量的1.22%，產(chǎn)能利用率為94.98%，高于全國(guó)電解鋁實(shí)際產(chǎn)能利用率88.85%。通過對(duì)2022年3家電解鋁企業(yè)實(shí)際交流電耗與設(shè)計(jì)值對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)3家企業(yè)鋁液交流電耗均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

重慶市所有電解鋁企業(yè)近五年數(shù)據(jù)，行業(yè)平均能效水平如下表所示。

2 節(jié)能形勢(shì)

1.國(guó)家發(fā)展改革委《關(guān)于完善電解鋁行業(yè)階梯電價(jià)政策的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2021〕1239號(hào)）中提出，自2023年起，分檔標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為鋁液綜合交流電耗每噸13450千瓦時(shí)（不含脫硫電耗）；自2025年起，分檔標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為鋁液綜合交流電耗每噸13300千瓦時(shí)（不含脫硫電耗）。

按照2022年度數(shù)據(jù)看，全市電解鋁企業(yè)鋁液綜合交流電耗僅有一家達(dá)到2023年度要求，不進(jìn)行階梯電價(jià)加價(jià)收費(fèi)，但所有企業(yè)目前均未達(dá)到2025年要求。新的階梯電價(jià)政策實(shí)施后，預(yù)計(jì)2025年企業(yè)鋁液綜合交流電耗將超過通知要求，導(dǎo)致企業(yè)將被執(zhí)行階梯電價(jià)加價(jià)收費(fèi)。按照現(xiàn)有能效水平計(jì)算，預(yù)計(jì)總計(jì)加價(jià)7.95億元，按照產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)算，每噸電解鋁預(yù)計(jì)加價(jià)1622余元，極大提高企業(yè)生產(chǎn)成本。

2.國(guó)家發(fā)展改革委等六部委2021年10月18日下發(fā)的《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2021〕1464號(hào)）提出，到2025年，電解鋁行業(yè)達(dá)到標(biāo)桿水平的產(chǎn)能比例超過30%。

根據(jù)《工業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2023年版）》鋁液交流電耗（標(biāo)桿值）≤13000kWh/t的要求，就當(dāng)前行業(yè)能效水平和企業(yè)電解槽設(shè)計(jì)能耗值來看，重慶市暫無企業(yè)達(dá)到此能效標(biāo)桿水平，若不加大力度對(duì)電解鋁行業(yè)進(jìn)行提效升級(jí)將無法完成任務(wù)。

3.《電解鋁和氧化鋁單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB21346-2022）將于2024年1月1日實(shí)施，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)有電解鋁企業(yè)電耗指標(biāo)明顯收緊。

參照全市近五年鋁液平均交流電耗最優(yōu)為13182kWh/t，鋁液平均綜合交流電耗為13489kWh/t，按照《電解鋁和氧化鋁單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB21346-2022）計(jì)算分析，重慶市電解鋁企業(yè)各項(xiàng)指標(biāo)僅達(dá)到3級(jí)能耗限額要求。

3 節(jié)能措施

重慶市電解鋁企業(yè)為降低能耗，提高能源利用水平，積極開展節(jié)能技改，企業(yè)實(shí)施的節(jié)能技改主要如下表所示。

通過不斷節(jié)能技改，電解鋁企業(yè)能耗水平有所降低，但距離達(dá)到能效標(biāo)桿水平仍存在較大差距。

4 節(jié)能建議

（一）應(yīng)用先進(jìn)適用技術(shù)，提高能效水平

采用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，如電解鋁新型穩(wěn)流保溫鋁電解槽節(jié)能改造、鋁電解槽大型化、電解槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能控制、鋁電解槽能量流優(yōu)化及余熱回收等節(jié)能低碳技術(shù)改造，提高企業(yè)能效水平。

1.電解鋁新型穩(wěn)流保溫鋁電解槽節(jié)能改造。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)鋁電解低電壓低效率技術(shù)缺陷，建立了鋁液、陰極碳?jí)K、鋼棒及組裝同步優(yōu)化組合的穩(wěn)流模式，創(chuàng)新了電解槽能量平衡設(shè)計(jì)理念，開發(fā)出了穩(wěn)流高導(dǎo)鋼棒，對(duì)復(fù)雜電解質(zhì)體系進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，形成了鋁電解槽的綜合節(jié)能系統(tǒng)解決方案。該技術(shù)為鋁電解節(jié)能技術(shù)，主要涉及新建或大修鋁電解槽技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)設(shè)備主要是電解槽，電解槽在大修或新建時(shí)使用該技術(shù)。

2.電解槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能控制。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，通過采用先進(jìn)的材料和技術(shù)，如高強(qiáng)度鋼材、低摩擦軸承和低噪音電機(jī)等，以提高設(shè)備的壽命和穩(wěn)定性，同時(shí)采用先進(jìn)的制造工藝和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本；在智能控制方面，可以考慮采用先進(jìn)的算法和控制策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等，以實(shí)現(xiàn)電解槽的自適應(yīng)控制和優(yōu)化調(diào)節(jié)。

3.鋁電解槽能量流優(yōu)化及余熱回收。通過能量流優(yōu)化獲得電解槽最佳熱特性，探索電解槽運(yùn)行的極限優(yōu)化工藝，挖掘鋁電解“輸入端節(jié)能”的潛力。同時(shí)，實(shí)施鋁電解“輸出端節(jié)能”，回收電解槽的損耗熱能，并將其投入供熱系統(tǒng)。

（二）提高數(shù)字化節(jié)能提效技術(shù)水平，優(yōu)化用能系統(tǒng)

探索5G、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)在電解鋁行業(yè)節(jié)能提效領(lǐng)域的研發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)企業(yè)深化能源管控系統(tǒng)建設(shè)通過能量流、物質(zhì)流等信息采集監(jiān)控、智能分析和精細(xì)管理，實(shí)現(xiàn)以能效為約束的多目標(biāo)運(yùn)行決策優(yōu)化等。鼓勵(lì)企業(yè)基于能源管控系統(tǒng)探索實(shí)施數(shù)字化碳管理，協(xié)同推進(jìn)用能數(shù)據(jù)與碳排放數(shù)據(jù)的收集、分析和管理。

（三）提高自動(dòng)化控制水平，提高冶煉效率

雖然大多數(shù)電解鋁企業(yè)都應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，但自動(dòng)控制水平仍然比較低，如無法自動(dòng)獲取完整的電解槽生產(chǎn)信息。企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步深入研究模糊控制、人工智能、自動(dòng)化控制等技術(shù)手段并將這些技術(shù)手段應(yīng)用在電解鋁冶煉的自動(dòng)控制中，全面采集電解槽生產(chǎn)信息并自動(dòng)控制冶煉過程，減少冶煉中的問題，提高冶煉效率，避免不必要的能源消費(fèi)。

（四）探索光伏發(fā)電直流接入電解鋁生產(chǎn)，減少外購(gòu)電

參照昆明陽(yáng)宗海綠色鋁產(chǎn)業(yè)園，并結(jié)合重慶市實(shí)際，探索夏季實(shí)施光伏直流電系統(tǒng)直供鋁冶煉生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用。該系統(tǒng)包含光伏發(fā)電模塊、燃料電池儲(chǔ)能模塊、時(shí)空異構(gòu)耦合控制器和電網(wǎng)供電模塊，可根據(jù)不同輸入側(cè)電壓和電解鋁電解槽的額定電壓U0計(jì)算需要的占空比，控制電能輸入側(cè)的輸出電壓，減少了逆變、整流過程中的電能損耗，可為綠電直供電解鋁行業(yè)提供技術(shù)支持，進(jìn)一步緩解電網(wǎng)夏季供電壓力和調(diào)峰壓力，提高電解鋁行業(yè)的可再生能源利用水平、能效水平，減少企業(yè)外購(gòu)電。