绿电铝一体化项目高比例绿电替代研究及实践

1.背景与研究意义

铝不仅是制造业发展需要的主要金属原料，更是高新技术发展和国防建设的重要材料，是大宗商品领域里用途最广的有色金属。世界电解铝工业的集中度很高，产量排名前十的国家控制了世界总产量的87%，中国电解铝产量长期位居世界第一。2024年国内电解铝产能4462万吨，产量4290万吨，占全球总量的60%。自2017年实施供给侧结构性改革以来，电解铝形成4500万吨产能天花板，在高位市场驱动下，2022年起产能利用率超过90%，2024年为96%。

按照政策和行业发展形势，电解铝用电结构高比例绿电替代是未来的趋势。如何在增量项目上打造绿电铝一体化项目高比率绿电替代示范，是电解铝行业争相研究的课题。本文提出以源网荷储一体化的模式统筹论证实施，该项目的实施将进一步扩大集团公司电解铝产能规模，提升集团公司新能源装机规模，提升绿电铝绿电比例，提升集团公司利润，更是落实集团公司均衡发展战略的有效抓手。

2.绿电铝一体化项目总体规划

为落实国家“双碳”政策要求，推进电解铝高比例绿电替代，规划以霍林河循环经济局域网为依托，建设包括扎铝二期35万吨绿电铝项目、65万千瓦风电项目、220kV输变电工程和100MW/200MWh电化学储能五个项目，整体按照源网荷储一体化模式推进论证和实施。

3.工作任务

3.1合作共赢，解决备用容量

电解铝生产用电稳定，新能源发电波动性较大，因此有足够的电力支撑是电解铝生产线安全经济运行的可靠保障，本项目落地的关键因素之一是电网公司提供足够的备用容量。本次合作也是电网公司创新合作模式，助力蒙东承接产业转移示范区建设的重要示范项目。高比例消纳新能源的绿电铝一体化项目符合以最大化消纳新能源为主要任务，以源网荷储互动与多能互补为支撑的新型电力系统基本特征，是落实“四个革命”能源安全新战略的重要举措，对构建新型电力系统、打造高比例消纳绿电的高载能产业均有示范意义。

3.2取得政府支持，获取新能源指标

2023年10月，内蒙古自治区人民政府印发《内蒙古自治区新能源倍增行动实施方案》(内政办发〔2023〕69号)，提出加快零碳、低碳工业园区试点建设，探索“绿色供电+低碳经济”的协同发展模式，提高新能源消纳比例，实现工业绿色转型发展。

为实现绿电铝一体化项目高比例消纳绿电，经与所在地政府主管部门沟通汇报，取得了地方政府的大力支持，通过新能源市场化消纳等形式申报了65万千瓦风电项目指标，为绿电铝项目年供电量22亿千瓦时。

3.3节能降耗，化解能耗强度

绿电铝项目电解槽采用磁流体稳定、内衬节能、上部结构节能等先进设计和节能技术，体现了节能降耗原则，符合国家减少能源消耗的要求，采取的节能措施合理。通过大比例消纳新能源，绿电占比达79%，吨铝碳排放是常规电解铝产品的36%。目前，国内绿电铝评价尚处于起步试验阶段，绿色价值尚未充分体现。按照国内外碳减排发展趋势，绿电铝产品的绿色价值在国际主流的碳足迹认证和国内绿电铝评价均会获得较好地体现，存在较大的发展潜力，能够应对未来绿色转型对行业的影响。

3.4统筹规划、论证、实施

绿电铝一体化项目涵盖新能源、储能、电解铝、输变电工程、电网适应性改造等多个工程，整体推进交叉工作多，为便于协同推进、同步投产，按照2025年底投产目标，制定绿电铝项目统筹推进计划如下：

4.实施方案及经济效益分析

4.1主要技术路线

4.1.1绿电铝项目

经对比分析，项目优选国内最先进的节能型500千安预焙阳极电解槽及其配套技术，通过多角度、多层次对电解槽本体及其相关的配套系统进行了深入的优化，节能型500千安预焙阳极电解槽技术更加成熟可靠，热场、电场、磁场、流动场和力场等多物理场耦合更加均衡，经济技术指标达到国内先进水平。铝液综合交流电耗在13088千瓦时/吨铝，氧化铝单耗1920千克/吨铝以下。

项目力争打造行业先进智能化电解铝工厂。已编制智能制造专篇，并统筹考虑智慧工地和智慧工厂建设，智能化将达到行业最先进水平。工程现场实行智慧一体化管控。通过AI视觉技术赋能监控系统，将被动“监督”变为主动“监控”，真正做到事前预警，事中常态检测，事后规范管理，实现工地安全生产信息化管理，构建智能监控和防范体系，提升安全管理水平，确保施工安全和提高施工质量，实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控。将施工现场智慧系统通过终端接入我公司已形成智慧平台系统中工地视频监控模块。

生产经营实行智慧一体化管控。项目单位原有智慧工厂总体架构将扎铝二期项目供电整流系统综合自动化监控系统(SCADA)、电能计量系统、净化干湿法监控系统(DCS)、电解槽控机系统、(DCS)、电解槽控机系统、电解多功能机组、电解天车加料系统、生产区域视频监控系统、阳极控制系统、生产检斤等系统全部接入公司已形成智慧平台系统，将人、机、物、法、环、量等生产要素的数字化汇聚、信息化共享，实现生产经营自动化、智能化和智慧化。

4.1.2电源侧项目

项目规划风电装机容量65万千瓦，拟安装65台单机容量10MW的风力发电机组，自建送出工程包含新建2回220千伏线路，总长度为81.42公里，其中同塔双回路架设32.3公里，单回路架设48.9公里，利用已建电缆隧道敷设0.22公里；在鸿铝220千伏变电站侧超规模扩建1个220千伏出线间隔接入鸿铝变，在扎铝220千伏变电站侧改造原夏扎I线220千伏出线间隔接入扎铝变。

5.结论

本文按照源网荷储一体化模式研究论证，在解决备用容量、新能源指标、能耗强度化解等多项难题后，既盘活了存量指标资产又打造了高比例消纳新能源的绿电铝一体化项目示范，项目落地后将成为国内首条“绿电铝”生产线，引领铝产业链由“煤电铝”向“绿电铝”低碳转型升级。

参考文献

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