黨的十八大以來,在習近平生態文明思想指引下,我國綠色低碳發展邁出堅實有力的步伐。2020年9月22日,習近平總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論中,鄭重宣布我國碳達峰碳中和目標。三年來,我國迅速構建碳達峰碳中和“1+N”政策體系,分領域分行業制訂行動計劃和產業優化升級方案,大力推動產業綠色轉型和能源結構調整,二氧化碳排放總量控制取得顯著成效,全國碳市場建設取得明顯進展,低碳試點示范工作不斷推進,金融支持保障更加充分有效,全社會低碳意識不斷增強,綠色日益成為高質量發展和中國式現代化的鮮明底色。
綠色低碳是高質量發展的內在要求和必由之路,工業綠色低碳轉型作為推進碳達峰碳中和目標的主戰場,推動工業能效、碳排放強度、資源利用率和產出率實現了顯著優化,取得巨大成就。然而,實現最終目標殊非易事,還需要立足實際、科學深耕、久久為功,推動綠色轉型實現更高質量的新發展。
充分利用現有工業資源,大力發展綜合智慧能源。
能源的綠色轉型是實現碳達峰碳中和的關鍵舉措。目前我國已建成全球規模最大的電力供應系統和清潔發電體系,水電、風電、光伏、生物質發電和在建核電規模多年位居世界第一。但是,我國化石能源占比仍在50%以上,各行業都面臨用能綠色低碳轉型的重大課題。比如鋁行業,其綠色能源轉型在鋁行業碳中和地圖中需要承載三分之一的減碳任務。因此,我國工業綠色低碳轉型除了將耗能產業向清潔能源主要生產區域轉移外,還可以從以下幾個方面發力。
一是充分利用已有設施大力建設分布式能源。中鋁集團所屬云鋁股份陽宗海電解鋁廠屋頂光伏建設規模達50.75MW,發電量占總用電的2%;位于惠州的東風本田零部件公司屋頂光伏發電量占工廠總用電量的8%。再考慮地熱資源、建筑物發電等因素,未來每一個工廠既是能源消費單元,又是清潔能源生產者,生產占企業2%~8%甚至更大比例的電量是十分可觀的能量資源。此外,全國還有5300多座尾礦庫和大量的礦山排土場,占用了大量土地資源,又都有“退役”后的安全管理需求,若結合其“退役”管理建設分布式能源,就可以把成本出血點變為價值創造源,將是一筆巨大財富。
二是充分利用裝備特質大力提高能源效率。陽宗海電解鋁廠利用直流電解的技術特征,嘗試2000kW光伏發電接入工廠直流系統,減少了直流交流互變,能源效率提高了6%。國內大負荷的電機裝備一般都采用直流驅動技術,這與光伏等新能源生產方式高度契合,是我國提高工業能效的潛在能力。未來,還可以深入研究在可再生能源主要生產區域建立直流供電方式的可行性。
三是充分利用退役礦山大力發展儲能業務。新能源生產方式具有間歇性、波動性、隨機性的特征,實現新能源安全高效接入電網,需要建設新型電力系統,面臨著大容量高效儲能的重要課題,利用礦山已有資源建造新型長期儲能模式是可供探索的新方向。全國正在服役的非油氣礦山有4.1萬座,退役的礦山近10萬座,有的礦山有深達千米以上的礦井。無論露天礦山形成的大容量礦坑、還是深度井工礦井,若將這些礦坑礦井退役后作為儲能資源,其建設和運行成本都應該具有競爭力。有計劃系統性地開發此類資源,形成地、井、坑等不同類型、多種方式的儲能案例,不僅有利于提高“儲”的能力,破解清潔能源入網調頻困難、消納不足等難題,還可以有效解決礦山退役后的管理問題。
深化跨產業跨領域耦合,加快發展循環產業。
我國具有產業完整、規模巨大的制造業體系,深化跨產業跨領域耦合,在提高資源利用率的同時,實現內涵式降碳減排有著廣闊空間。鋁工業是以航空需求為背景發展起來的,與國民經濟各行業的關聯度達95%,目前已占據全球半壁江山。鋁具有不易氧化的優秀品質和高度的循環利用價值,每一輪循環利用都可節約其原鋁生產能耗的95%,鋁的循環利用在鋁行業碳中和地圖中將承擔四分之一的減碳任務,對于科學推進鋁產業綠色低碳發展具有重要意義。推動鋁產業在國家現代化產業體系中發揮更大作用,就必須認真研究鋁產品循環利用的痛點,大力開發保級甚至升級利用的政策體系、關鍵技術、重要裝備。
一是加快推進鋁合金材料體系性建設。鋁的工業生產歷史不足140年,對其性能挖掘應用有一個漸進的過程,目前,已形成了八大體系500余種合金。由于體系龐大、品種繁多,在各行業中的應用使用有先后,而且一旦在行業中固化便很難改變,發展鋁的循環產業、特別是實現鋁合金保級回收使用不是一件容易的事。鋁合金不像鋼鐵可以利用其物理特性較易實現品種分選,同時500多種合金牌號的龐大規模分選起來確實復雜,所以亟待加強鋁合金體系性建設,加快新合金技術研發。以擁有更好綜合性能的新合金替代一批傳統合金,在性能提升的同時,減少使用的合金種類,有利于促進和影響不同行業間材料設計選擇的交流溝通,有利于提高生產效率,有利于再生鋁循環產業的科學發展。我國原鋁應用量已達3.6億噸之巨,到2030年將超過6億噸,屆時,年循環再利用量將超過2500萬噸,加強鋁合金體系化建設對于科學實現鋁產業循環發展、對于提高鋁產業的全球影響力帶動力都具有重大的意義。
二是大力倡導跨行業耦合簡化回收利用。全球排放的二氧化碳中有24%是由汽車產生的,理論上汽車減重10%就可以降低8%的能耗,充分利用鋁的優秀品質實現汽車輕量化就成了科學的選擇。推動鋁材料生產商與汽車制造商聯合開發新合金,對于保存合金價值、降低回收成本、最大限度地減少環境影響并建立安全供應鏈很有必要。由于汽車使用鋁合金的漸進性,目前,常規的乘用車雖然每輛只使用205kg,卻是由4個系列、超過10余種合金構成。電動汽車出于續航里程及整車性能的考慮大大增加了鋁材的使用,同時Tesla正在研究的車身鋁合金一體化壓鑄技術,為材料化繁為簡打開了一扇窗口。實際上,鋁材生產商和汽車企業的合作就是對鋁合金技術的把握和汽車EVI能力的耦合,深化這種跨行業耦合并利用數字技術建立閉環信息系統,將有助于推進節能減排、提高整車性能、提升用戶價值,實現更加便利高效的回收利用。
大力支持傳統產業,開發0到1的技術。
技術進步特別是顛覆性的技術創新,將引領傳統產業塑造競爭新優勢。綠色低碳技術創新在鋁行業碳中和地圖中將承擔四分之一的減碳任務。
一是積極開發無碳冶金技術。4000多年前,中華民族的祖先發明了用木炭還原制取銅的技術,從此炭在冶金歷史上占有重要的一席之地。200多年前,炭成為金屬制造最有競爭力的還原劑。100多年前,發明熔鹽電解法制取工業鋁,將炭作為最主要的陽極材料。近20年來,全球鋁工業的科學家們殫精竭慮,幾乎都在朝著惰性陽極、可濕潤陰極等無碳冶金的方向努力。大家的夢想是鋁冶煉廠不再排放二氧化碳,而是釋放出對人類對生態極其友好的氧氣。中鋁集團在國家“863”計劃支持下建立并開展了世界上早期的試驗,美國鋁業和力拓集團組建合資公司,以及俄羅斯鋁業近年開展了此類工業試驗,海德魯鋁業公司也開展了其他技術路線的探索。無論黑色金屬還是有色金屬,探索除碳以外的還原劑是現代科學技術的重大課題,也是實現碳減排、建設環境友好型產業鏈的重要選擇方向。不論前面還有多少“攔路虎”,我們都要堅定不移地走下去,力爭早日實現突破、成就夢想。
二是開發更加有效利用雜質元素的先進短流程技術。傳統上材料純化才能更好體現其本質。幾百年來,材料科學家們的目標集中一個重要方向就是純化、高純甚至超純,發現材料的本質特性。在工程應用上,科學家們通過適度的摻雜與合金化,進而發現材料更為豐富、更加支持工程目標的力、熱、光、電等綜合性能。為適應未來社會對循環經濟發展的需求,我們應該進一步研究和探討能夠更好地利用雜質元素、先進短流程的生產技術和裝備。我們能將自然界中豐度百分之幾甚至千分之幾的有用元素提煉出來,也一定能夠更加科學地發展好循環經濟。
我國擁有全球最大規模、產業鏈最完整的制造業,也同時有全球最大的市場,所遇到的深層次問題難以在西方發達國家的軌跡中找到可以借鑒的路子,唯其艱難更顯偉大,每一次探索都可能是全球發展的新高度。因此,除了要發揮市場這只“看不見的手”的作用以外,必須加強政府的指導扶持,加強對產業頂層設計和產業政策導向的深入研究和科學指引。實現綠色低碳發展實際是一次深徹的社會轉型,而轉型的成功演進,意味著需要集中資源、集中思想、集中決策,才能開創一種新文化、一種新范式,這也是中國式現代化內涵的一部分。讓我們共同努力,攜手譜寫中國式現代化的綠色低碳發展新篇章。