可再生能源实现零排放：铝工业（英）2025

13Al 实现可再生能源的零排放 铝 行业 除非另有说明，本出版物中材料可以自由使用、分享、复制、印刷和或存储，前提是适当注明IRENA为来源和版权所有者。本出版物中归属第三方内容可能受单独使用条款和限制，在使用此类材料之前可能需要获得这些第三方适当许可。 ISBN9789292606497 引用：IRENA（2025），，国际可再生能源 达到零排放铝行业 机构，阿布扎比。 可供下载：wwwirenaorgpublications 关于进一步信息或提供反馈，请联系IRENA，邮箱：publicationsirenaorg 国际可再生能源机构（IRENA）是一个政府间组织，支持各国向可持续能源未来转型，并作为国际合作 主要平台、卓越中心以及可再生能源政策、技术、资源和金融知识存储库。IRENA促进各种可再生能源广泛采用和可持续使用，包括生物质能、地热能、水能、海洋能、太阳能和风能，以追求可持续发展 、能源获取、能源安全和低碳经济增长与繁荣。 报告由KaranKochhar和LuisJaneiro撰写，在FranciscoBoshell和RolandRoesch（IRENA创新与技术中心总监）指导下完成。PernelleNunez和LinlinWu（国际铝业协会）为报告概念、发展和对分析广泛反馈提供了大量意见。 马丁伊费特博士（能源池，马丁伊费特咨询）提供了大量背景信息和反馈。萨法尔萨马多夫、阿卜杜拉法哈德、杨Chen、阿德里安冈萨雷斯和肖恩柯林斯（IRENA），以及马尔伦贝特兰（IAI）和玛格汉蒂塔 约翰逊（澳大利亚铝业委员会）提供了宝贵评审。IRENA感谢IAI能源与环境委员会对报告初步发现意见反馈。 报告由JustinFrenchBrooks进行校对编辑，技术审核由PaulKomor提供。编辑支持由FrancisField和StephanieClarke提供。设计由战略议程提供。 本出版物及其内含材料提供“原样”使用。IRENA已采取所有合理预防措施以验证本出版物中材料可靠性。然而，IRENA及其任何官员、代理人、数据或其他第三方内容提供商均不提供任何形式明示或暗示保证，并且不对使用本出版物或内含材料任何后果承担责任或义务。 此处包含信息并不必然代表IRENA所有成员观点。提及特定公司、某些项目或产品并不暗示IRENA对这些（与未提及 其他类似项目）相比表示认可或推荐。此处使用名称和材料呈现方式并不表示IRENA对任何地区、国家、领土、城市或地区法律地位，或其当局法律地位，或关于边界或边界划定有任何意见表达。 7 11 11铝生产过程13 12目前铝行业14 13铝行业环境相关性16 14铝行业中能源成本敏感性19 20 21第一支柱：用于熔炼和氧化铝精炼可再生能源供应22第二部分：最大化原材料效率和再生铝潜力。42 23第三支柱：额外脱碳杠杆51 53 31铝行业转型近期进展54 32决策制定者关键考虑因素55 33加速铝行业转型重要措施57 59 图S1铝行业脱碳关键行动领域9 图1铝价值链13 图2：原生铝生产历史增长14 图3 区域性氧化铝、氧化铝和铝生产混合 15 图4 区域铝消费混合情况 15 图5 铝需求按用途分解 16 图6 原铝价值链中温室气体排放 17 图7 燃料混合在氧化铝精炼（顶部）和电力混合在铝冶炼（底部）中演变 18 图8 能源成本占总生产成本份额，在氧化铝精炼和铝生产中熔炼 19 图表9 概述铝行业温室气体影响因素，以及脱碳支柱。 21 图10 与原生铝生产相关电力排放 22 图11 全球新建公用规模可再生能源技术度电成本，20102023 24 图12 LCOEofutilityscalesolarPVtopandonshorewindbelowcomparedwithfossilfuel在不同铝冶炼产能区域发电量分别为 25 图13 年度发电能力增减 26 图14 全球电力发电比例和装机容量按能源来源划分：计划能源情景和15C情景下2020年、2030年和2050年 27 图15 模型：为铝冶炼提供可再生能源采购 29 图16 电力系统灵活性促进因素 31 图17 系统图：使用可再生能源运行铝冶炼厂电力流向图能源与储能 33 图18 平均每小时光伏和冶炼负荷每兆瓦装机容量产出 33 图19 太阳能光伏电站无电池负载持续曲线与1号地点冶炼厂负载对比图 34 图20 太阳能光伏电站带电池负荷持续时间曲线与1号地点冶炼厂负荷对比 35 图21 平均每小时太阳能光伏和陆上风电场产量与每兆瓦熔炼负荷对比已安装容量 36 图22 太阳能光伏、无电池风力发电站和2号地点冶炼厂负荷持续时间曲线 36 图23 太阳能光伏、带电池风力发电站以及2号地点冶炼厂负荷持续时间曲线 37 图24系统性创新方法38 图25对氧化铝进行提纯，采用拜耳法。40 图26资源和铝经济效率42 图272021年铝生产中废料占比47 图28未来铝生产中回收利用潜在作用48 图292050年铝行业回收与材料效率措施作用50 图30能源强度：冶金氧化铝精炼（顶部）和原生铝冶炼（底部）52 表1太阳能光伏和风力发电购电协议计划用于铝冶炼（非详尽）28 表2系统性创新以实现灵活冶炼作业和将可再生能源（VRE）整合到电网中39 表3脱碳化铝精炼工艺选项41 表4材料效率原则在铝不同终端用途中应用43 表5能源和排放强度不同铝生产线45 表62020年预估回收后消费废品收集率46 表7铝行业转型加速行动摘要59 Al铝千瓦时千瓦时 业务持续（业B务us照in常es进sA行s。Usual）生命周期成平本准（化L电ife价CycleCost） COP28 CO2 CO2eq 第二十八次会议各方 二氧化碳 二氧化碳当量 MBtu百万英热单位MPP使命可行伙伴关系Mt百万吨 MVR机械蒸汽再压缩 CST集中式太阳能热能 DR需求响应 EJ艾焦耳 FMC首次行动联盟温室气体温室气体 GJ千焦 GO原产地保证 Gt吉加吨 GW干瓦 MW兆瓦 兆瓦时（M兆ill瓦iwa峰tt值hour）OCGT开环式燃气轮机 PES国际可再生能源机构（IRENA）规划能源情景PPA电力购销协议 PV光伏光伏 研发与开发研（究R、es开ea发rc与h示an范dDevelopment）研究与开发研（发RD） 千兆瓦时千兆瓦时 SO2 二氧化硫 以色列航空国工际业铝公业司协（会IAI） 国际能源署国（际In能te源rn署ationalEnergyAgency）国际可再生国能际源可机再构生能源机构 t吨 太瓦时太瓦时 可变可再生可能变源可再生能源 执行摘要 13 Al 实现零排放：铝行业 铝是一种高度多功能金属，由于其轻质、高强度、可回收性和良好导电性，它在包装、运输、电子、建筑和可再生能源等多个行业中至关重要。在过去几十年里，由于新市场和应用开发以及经济增长，尤其是新兴经济体，铝使用已经显著增加。尽管铝为现代社会提供了巨大价值，但它也是气候变化重要贡献者。2022年，铝生产产生了大约11亿吨（Gt）二氧化碳（CO2）排放，主要原因是铝 2 生产对化石燃料能源供应依赖。 铝产量预计到2050年将增长超过三分之一。如果不采取措施使该行业脱碳，铝行业排放将持续增加。本报告为行业和政策制定者提供了关于可再生能源和其他减少铝行业排放杠杆作用见解。 铝冶炼从其精炼矿石中提取铝金属占生产过程中（以吨计，全球平均）总二氧化碳排放四分之三。冶炼主要依赖电力作为 2 能源输入。因此，熔炼过程中排放量因电力组合而异；使用可再生能源（如水力发电）熔炼厂比依赖化石燃料排放量低。因此，通过增加可再生能源（如风能和太阳能）使用量，而不是化石燃料，是减少该行业碳足迹关键解决方案。 在过去十年中，现代可再生能源技术，如太阳能光伏（PV）和风力发电，已成为世界上大多数市场上成本最低新能源发电方式。此外，通过规模经济和技术进步，太阳能光伏和风力发电还有降低成本潜力。因此，它们有望成为全球低碳能源供应基础，并在铝行业去碳化过程中发挥关键作用。随着时间推移 ，那些具有最高质量和最丰富可再生能源供应地点可能会成为铝生产最具竞争力地区。 通过在熔炼过程中整合太阳能光伏和风力发电，铝生产商可以引领行业按照《巴黎协定》进行转型。几家熔炼厂已经计划通过长期电力购买协议（PPAs）整合太阳能光伏和风力发电能力。然而，由于多种因素，大多数熔炼厂仍然难以获得有吸引力可再生能源PPAs。这些因素包括监管和市场壁垒，阻碍了可再生能源快速部署，以及对于低碳电力旺盛需求，这可能会推高价格，超出铝生产商能够承担水平，考虑到行业狭小利润空间。此外，太阳能和风力波动性对熔炼厂来说是一个挑战，因为它们传统上需要稳定电力供应。 没有单一“一刀切”方案可以将大量现代可再生能源整合到铝冶炼中。冶炼厂可用选项取决于冶炼厂所在地可再生能源可用性，该地区电力系统灵活性解决方案可用性，以及冶炼厂自身运营灵活性程度。 其他两个二氧化碳排放主要来源是氧化铝提炼和碳阳极。这些来源 2 贡献了近五分之一主要生产总二氧化碳排放量，并且在低碳区域。 2 电力已经被用于冶炼，是排放重要组成部分。铝行业深度脱碳将涉及广泛采用低碳精炼工艺和惰性阳极。然而，低碳精炼工艺成本在很多情况下仍然很高，而惰性阳极尚未商业化。 将低碳铝竞争场地置于同一水平。 增加铝行业电力供应中可再生能源比例 提高低排放炼制工艺采用率 商业化惰性阳极 提高生产与制造中物料和能源使用效率 尽管面临挑战，铝行业正在采取措施以减少其排放。几家生产商已将可再生能源整合到熔炼过程中，并参与研发与开发（RDD）举措，以降低铝生产其他领域排放。在促进对低碳铝需求方面也取得了进展 。不同参与者参与了跟踪排放、鼓励资金流向低碳铝、以及与其他参与者合作开展行业脱碳举措倡议 。 然而，按照《巴黎协定》目标实现铝行业脱碳将需要更多积极和协作努力，涉及政府、生产商、消费者、学术界以及非国家行为体。 在总体上，一个支持性政策环境对加速铝行业减排至关重要。铝行业、项目开发商和投资者需要明确 、稳定以及可信减排目标信号和充足经济激励措施，以促进对低碳技术投资决策。细化来看，这需要关注具体战略领域以有效推动变革。 关键第一步是通过对化石能源负面环境影响进行内部化，为低碳铝创造一个公平竞争环境，或者创建一个低碳铝市场。后者包括通过公共采购和私营部门举措，如自愿计划和与生产商伙伴关系来增长需求。制定和实施稳健标准、认证和标签方案可以进一步促进市场形成。 实现零碳排放：铝行业9 在行业转型核心是增加铝行业可再生能源供应份额，尤其是用于冶炼份额。这包括迅速发展可再生能源供应，到2030年将可再生能源产能增加到三倍，这与COP28第一次全球盘点成果中表达目标一致，被称为“阿联酋共识”。政府可以通过减少开发和整合可再生能源进入电力系统障碍来促进这种增长。铝生产商也可以通过不同机制探索将可再生能源供电整合到他们运营中。 尽管熔炼是最大排放来源，但为了实现深度脱碳，关注其他排放源也很重要。为此，推动低排放铝土矿提炼是重要。为此，政府可以提供经济激励措施以采用低碳提炼技术，或者直接提供研究资金或支持 。铝生产商也可以与其他参与者合作，增加对低排放提炼技术研发和开发（RDD）努力。实现深度脱碳另一个重要杠杆是惰性阳极商业化，这需要行业和研究机构合作，解决剩余运营差距，并高效推广该技术。 一些行业在材料与能源使用效率方面仍具有改进潜力。这需要所有利益相关者在实施不同计划中共同参与，例如投资研发、采用先进技术、执行标准以及推广废料收集和新型合金开发最佳实践。 1简介 13 Al 实现零排放：铝行业 铝提供卓越通用性。它支持广泛应用，包括包装、汽车、电力电缆和设备以及其他对人类进步至关重要关键应用。铝通用性归因于其高强度、轻重量、可回收性以及优异电导率和热导率。铝还可以与不同元素合金化，以实现特定应用所需特性。这些特性使其成为建筑、交通