电解铝碳交易方法学解析与实践.pdf

2 0 1 4 年第5 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 5 ．0 0 5 电解铝碳交易方法学解析与实践 黎水宝1 ’2 ，冀会向1 ’2 ，程志1 ’2 ，李岩1 ’2 ，柳杨1 ’2 ，云福2 ’3 1 ．宁夏C D M 环保服务中心／宁夏清洁发展机制环保服务中心，银川7 5 0 0 0 1 ； 2 ．宁夏低碳减排工程技术研究中心，银川7 5 0 0 0 1 ；3 ．北京市科吉咨询服务有限责任公司，北京1 0 0 0 2 9 摘要京都议定书中的清洁发展机制提出了2 个用于电解铝项目级碳交易的方法学 A M 0 0 3 0 、 A M 0 0 5 9 ，可为我国电解铝的碳交易提供借鉴。分析以上方法学的适用性，解读国际上已有相关案例， 并介绍了宁夏电解铝企业利用方法学A M 0 0 5 9 成功进行碳交易的项目。 关键词电解铝；碳交易；方法学 中圈分类号X 3 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 0 5 一0 0 1 7 一0 4 A n a l y s i sa n dP r 龇t i c eo fC a r b 伽T r a d eM e t h o d o l o g yf o rP r i m a r y A l u m i n u mP r o d u c t i o n L IS h u i ．b a 0 1 “，J IH u i - x i a n 9 1 ”，C H E N GZ h i l ”，L IY a n l ”，L I UY a n 9 1 “，Y U NF u 2 ，3 1 ．N i n g x i aC D MS e r v i c eC e n t r e ，Y i n c h u a n7 5 0 0 0 1 ，C h i n a ； 2 ．N i n g x i aL o 、Ⅳ- C a r b o na n dE m i s s i o n - R e d u c t i o nE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t r e ，Y i n c h u a n7 5 0 0 0 1 ，C h i n a ； 3 ．B e U i n gK e j iC o n s u I t i n gL t d ，B e i i n g1 0 0 0 2 9 ，C h i n a A b s t m c t T h eC l e a nD e v e l o p m e n tM e c h a n i s m C D M o fK y o t oP r o t o c o lp r o p o s e dt w oc a r b o nt r a d em e t h o d o l o g i e s A M 0 0 3 0 ，A M 0 0 5 9 f o rp r i m a r ya l u m i n u mp r o d u c t i o n ，p r o v i d i n gr e f e r e n c ef o rp r i m a r ya l u m i n i u mi nC h i n a ． T h ea p p l i c a b i l i t yo ft h ea b o v em e t h o d o l o g i e sw a sa n a l y z e d ，a n dt h ei n t e r n a t i o n a lc a s e si n c o n c e r nw e r ei n t e r p r e t e d ．T h es u c c e s s f u lc a s eo fc a r b o nt r a d eo fp r i m a r ya l u m i n u ms m e l t e r si nN i n g x i a ， C h i n aw i t hm e t h o d o I o g yA M 0 0 5 9i si n t r o d u c e d ． K e yw o r d s p r i m a r ya l u m i n u m ；c a r b o nt r a d e ；m e t h o d o l o g y 电解铝是国家经济社会发展不可或缺的重要基 础材料，也是单位产品一次能耗最大的大宗基础材 料之一。2 0 1 0 年，我国电解铝产量15 7 7 万t ，铝锭 综合电耗1 40 1 3k w h ／t [ 1 ] ，总耗电22 1 0 亿k W h ， 占全国用电量的5 ．2 7 ％，仅耗电产生的碳排放 全 文指二氧化碳排放量 就在2 ．2 亿t 左右。按照铝 工业“十二五”发展规划，至2 0 1 5 年，电解铝铝锭综 合电耗将不高于1 33 0 0k w h ／t ，相当于节电 5 ．0 9 ％，而“十一五”期间，仅节电4 ．2 4 ％。截止 2 0 1 2 年底，我国电解铝铝锭综合电耗为1 38 4 4 k W h ／t L 2 ] ，比2 0 1 0 年下降了1 6 9k W h ／t ，两年仅下 降了1 ．2 ％，要完成“十二五”目标，难度很大。 碳交易是基于京都议定书的三大规则提出、 发展而来的。碳交易一般包括基于配额、基于项目 两类。其中京都议定书下的清洁发展机制 C l e a n D e v e l o p m e n tM e c h a n i s m ，简称C D M [ 3 1 是基于项 目类型碳交易的成功典范。碳交易已成为推广节能 低碳技术的一种重要机制。利用碳交易来促进我国 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 8 基金项目国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A H l o F 0 4 ；国家国际科技合作专项项目 2 0 1 3 D F A 9 2 2 8 0 ； 银川市科技计划项目 Y C _ S F 2 0 1 2 5 7 作者简介黎水宝 1 9 8 5 一 ，男，江西新余人，硕士研究生． 万方数据 1 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第5 期 电解铝的节能减碳是一种可供选择的方案。与铝电 解工艺相关的温室气体主要是二氧化碳 C O 、全 氟化碳 P F C ，包括四氟甲烷C F 4 、二氟乙烷 C F 。 [ 4 ] ，其中C 0 来自铝电解的电力消耗产生的 间接排放以及炭阳极消耗产生的直接排放，P F C 来 自电解过程中阳极效应过程。 1 电解铝碳交易方法学简介 碳交易的交易标的为碳减排量，而看不见、摸不 着的碳减排量要成为具备可交易的信用度，必须要 按照公认、严谨的监测与计算方法来核算，这一套方 法也即业内常说的“方法学”。 在联合国C D M 执行理事会批准的2 0 0 多个C D M 项目开发方法学中，除几个废能利用的通用方法学外，与 电解铝密切相关的方法学仅有两个，分别是A M D 0 3 0 ．一 “原铝冶炼设施中通过减少阳极效应以减排P F C ”与 A M ∞5 卜“减少原铝冶炼炉中的温室气体排放邢] 。 1 ．1 电解铝方法学的适用性分析 适用性对适用于方法学的项目进行了规范说 明，具体内容见表1 。 表1方法学A M 0 0 3 0 与A M 0 0 5 9 的适用性 T a b l e1 A p p c a b i l i t yo fm e t h o d o l o g i e sA M 0 0 3 0a n dA M 0 0 5 9 方法学适用性 适用于1 使用棒式或点式中间下料技术的铝电解设施以减少P F c 排放的项目；2 铝电解设施在2 0 0 2 年1 2 月3 1 日 ⋯⋯ 前投产；3 至少3 年的相关历史数据可得，包括电流效率，阳极效应数据和铝产量；4 边界内的电解槽数量在减排计人期不 会增加。如果电解槽所剩寿命短于计入期，减排量申请期限只能到电解槽寿命的结束；5 如果电解设施过去进行了技术改 造，使“P F c 排放稳定”，且通过简单提供电解槽电流强度来提高铝产量，需提供相关测试证据。 适用于1 电解技术升级带来P F c 减排，和／或改善原铝电解槽的电能使用效率实现c o z 减排的项目；2 以减少P F c 排放／提高电能效率为主要目的而改变冶炼技术的项目 不是如改进加料系统或金属磨带等一般性改善措施 ，不适用于以 A M 0 0 5 9 [ 7 ] 增加原铝产能为主要目的的项目；3 在项目开始前，至少需有3 年的历史数据以计算项目的基准排放量。 不适用于1 项目活动减排的P F c 来自一般改进能源效率的活动，而未改变已有电解技术 例如，改善加料系统或金属 磨带，改进槽况以降低电解温度并提高电流效率。保温以减少热损失等 ；2 项目活动主要目的是减少阳极碳块消耗。 从表1 的适用性条件来看，由于我国电解铝企 业目前使用的大多是2 0 0 2 年以后新建的大型铝电 解槽，因此，方法学A M 0 0 3 0 在我国适用范围很窄。 而方法学A M 0 0 5 9 明显更加适用于我国，主要是因 为A M 0 0 5 9 不仅适用于P F C 减排，也适用于节能带 来的C O 。减排，而节能是我国政策要求以及预焙电 解槽技术的创新与发展方向。 1 ．2 案例分析 表2 为使用方法学A M 0 0 3 0 与A M 0 0 5 9 的案 例基本情况。 表2已有电解铝C D M 项目案例’ T a b l e2E x i s t e dC D Mp r o j e c tc a s e so fp r i m a r ya l u m i n i u mp r o d u c t i o n 注’案例均来自联合国c D M 官方网站 h t t p ／／c d m ．u n f c c c ．i n t 一联合国C D M 执行理事会就该项目在以下方面提出了5 个关键问题，而来自项目业主的答复未被接受额外性论证的基本参数、普 遍性分析范围界定、替代方案排除、基准线排放因子的选择、监测参数。 万方数据 2 0 1 4 年第5 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 9 从表2 案例来看，使用方法学A M 0 0 3 0 的案例 集中在改造升级预焙电解技术的阳极效应控制系 统，降低阳极效应频率、减少持续时间，以减少阳极 效应P F C 排放。但由于预焙电解技术本身P F C 排 放较低，减排空间较小，所以此类项目年减排量均低 于1 0 万t ；使用方法学A M 0 0 5 9 的案例为自焙技术 升级为预焙技术，由于预焙技术在阳极效应控制与 电解电耗方面均大大优于自焙技术，此类项目年减 排量较大，但我国电解铝已全部淘汰自焙技术哺] ，应 用于我国项目时，减排量将大大降低。 值得注意的是，在以上注册的5 个项目中，有4 个项目在2 0 1 0 年6 月前注册，但仅有2 个项目获得 了减排量签发，我们推测应该是项目的监测存在问 题，说明电解铝类C D M 项目监测难度较大。 2 宁夏电解铝碳交易实践 自2 0 1 1 年起，我们为中电投宁夏青铜峡能源铝 业集团青铜峡铝业股份有限公司的电解铝技术改造 项目探索C D M 开发的可行性，并最终使其电解铝 技改项目C D M 开发获得了联合国的批准注册。 2 ．1 项目简介 本项目以青铜峡铝业股份有限公司3 5 0k A 电 解槽为对象，以提高铝电解槽的电能使用效率为目 的，使用新型异型阴极结构铝电解槽技术对原3 5 0 k A 系列电解槽进行改造。改造后，吨铝电耗大幅 降低，从而带来温室气体减排。 2 ．2 方法学适用性分析 根据对相关方法学与案例的详细分析，基于本 项目的实际情况，初步选择了方法学A M 0 0 5 9 为适 用的方法学。逐条对比方法学A M 0 0 5 9 的适用性 与不适用性要求，本项目具体情况如下 1 本项目活动是对原有原铝电解技术进行升级 改造，使用新电解技术的主要目的是提高电能使用 效率，本项目实施前后原铝产能保持不变； 2 本项目实施前，有包括原铝产能、原铝电解电 能消耗量等至少近3 年的历史数据可供审查； 3 本项目活动未包含P F C 减排； 4 本项目活动的主要目的是提高电能使用效 率，而不是减少阳极炭块消耗。 通过以上分析，认为本项目符合方法学 A M 0 0 5 9 的适用性要求，最终决定使用该方法进行 C D M 开发。 2 ．3 基准线情景识别与额外性论证 根据方法学要求，需使用最新版本的“基准线情 景识别与额外性论证联合工具”进行基准线情景识 别与额外性论证。该工具包括5 个步骤，分别是 步骤o 论证项目活动是否是第一例 根据该工具要求，若证明为第一例，则无需进行 后续步骤，可直接认为本项目满足额外性论证要求。 根据分析，本项目不满足第一例认证的要求。 步骤1 识别替代方案 根据方法学要求，初步识别了4 个替代方案，分 别是 替代方案1 持续使用当前技术，不采用控制措 施以改善电流效率和减少P F C 排放； 替代方案2 持续使用当前技术，采用控制措施 以改善电流效率和减少P F C 排放； 替代方案3 拟议项目活动不作为C D M 项目 存在或不存在产能扩大 ； 替代方案4 所有的产能 当前与扩大的 均采 用一种新技术，而不是拟议项目所采用的技术。 采用实践经验及当地法律法规进行筛选，替代 方案1 与方案3 被认为是可行的替代方案。 步骤2 障碍分析 根据方法学A M 0 0 5 9 要求，使用该方法学的项 目仅可使用投资分析，因此障碍分析不适用。 步骤3 投资分析 替代方案1 持续使用了当前技术，不采取任何 措施以改善电能使用效率，不带来温室气体的减排， 没有投资需求，因此仅对替代方案3 进行分析。 经严格按照C D M 规则及项目实际情况测算分 析，结果证明在没有c D M 收益的支持下，替代方案 3 不具有财务吸引力，即若没有C D M 收益的支持， 项目业主将不会开展本项目活动。 步骤4 普遍性分析 经技术提供方证明，本项目属于此技术首次在 国内进行大规模工业化生产，因此本项目不属于普 遍性活动。 因此，本项目活动不属于基准线情景，而且在没 有C D M 支持下，本项目是额外的，满足C D M 项目 的基本要求。 2 ．4 减排量计算 方法学A M 0 0 5 9 提出的减排量来自两部分，分 别是缓解阳极效应带来的P F C 减排与节电带来的 C O 减排，但本项目活动的技术改造，仅涉及后者。 基于方法学关于节电部分减排量的计算公式，最终 确定项目减排量计算方法口叩为 E R y E e I e 。，H c M P H c E F ，一 万方数据 2 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第5 期 M P ，E 。。⋯。P t I 。。，，E F 。。d ．c M ，， 1 T D L j ．， 式中，E R ，为项目减排量，E 。。。H c 为技改前吨铝 电耗，M P H c 为技改前3 年中最大年铝液产量，E F ， 为技改前电力系统排放因子，E 。。。。。。p t I 。。。，为技改后吨 铝电耗，E F 。M ，，为技改后电力系统排放因子， T D L j ，，为输电线路损耗。 经预测，本项目年减排量预计为8 73 6 2t ，1 0 年 的计人期内总减排量预计为8 7 36 2 0t ，当然，实际 减排量需要对上述计算公式中的参数进行监测后， 才能计算得出。 2 ．5 监测参数选择 从减排量计算公式中可看出，本项目需要监测 的参数包括年电解耗电量、年铝液产量、吨铝耗电 量，公式中其它参数在项目开发时已选择确认。同 时，为证明项目活动不会带来P F C 排放增加，根据 方法学要求，还需监测阳极效应发生频率与持续时 长、P F C 斜率因子、吨铝C F 。与C F 。排放量。 在本项目的开发过程中，有一点经验特别要引 起重视，就是按照方法学要求，在计算消耗网电的项 目排放量时，需要考虑网电的输电线路损耗。这一 要求对于耗电量小的项目影响不大，但对于类似于 电解铝的高耗电项目，使用C D M 开发工具提出的 输电线路损耗缺省值为3 ％[ 9 ] ，意味着当项目的节 电量低于3 ％时 即当电解铝电耗1 38 4 4k W h ／t 时，节电量低于4 1 5k w h ／t ，项目虽然节电，但不能 产生符合C D M 要求的减排量。 3 结论与建议 1 利用方法学A M 0 0 5 9 对某电解铝企业的电 解铝技术改造项目探索C D M 开发的可行性，并最 终使其电解铝技改项目C D M 开发获得了联合国的 批准注册。 2 建议政府应高度重视碳交易促进电解铝节能 的重要作用，在全国范围内设立电解铝行业的碳交 易机制。电解铝企业应积极探索参与碳交易，加强 碳管理，比如利用已有方法学开展C D M 开发、开发 新的适用方法学等工作。 参考文献 [ 1 ] 工业和信息化部．关于印发有色金属工业“十二五”发 展规划的通知[ N ／0 L ] ．[ 2 0 1 3 8 一0 1 ] ．h t t p ／／ w w w ．m i i t ．g o v ．c n ／n 1 1 2 9 3 4 7 2 ／n 1 1 2 9 3 8 3 2 ／n 1 1 2 9 3 9 0 7 ／ n 1 1 3 6 8 2 2 3 ／n 1 4 4 4 7 6 3 5 ．f i l e s ／n 1 4 4 4 7 3 5 5 ．d o c ． [ 2 ] 中国有色网．我国2 0 1 2 年电解铝生产节电1 4 亿度 [ N ／0 L ] ．[ 2 0 1 3 一0 8 一0 1 ] ．h t t p ／／w w w ．f 1 3 9 ．c o m ／l v ／d e t a i l ／1 1 4 2 1 3 9 ．h t m l ． [ 3 ] 段茂盛，周胜，唐人虎，等．清洁发展机制方法学应用指 南[ M ] ．北京中国环境科学出版社，2 0 1 0 1 2 ． [ 4 ]I n t e r n a t i o n a lA l u m i n i u mI n s t i t u t e ． “T h eA 1 u m i n i u m S e c t o rG r e e n h o u s eG a sP r o t o c o l ”G r e e n h o u s eG a sE m i s s i o nM o n i t o r i n ga n dR e p o r t i n gB yt h eA l u m i n i u mI n d u s t r y [ E B ／o L ] ．[ 2 0 0 8 一0 8 一0 1 ] ．h t t p ／／w w w ．w o r l d a l u m i n i u m ．o r g ． [ 5 ] u N F _ C I 。CA p p r o v e dB a s e l i n ea n dM o n i t o r i n gM e t h o d o l o g i e sf o rL a r g es c a l ec D MP m j e c tA c t i 、，i t i e s [ E B ／0 L ] ． [ 2 0 1 3 一0 1 一0 1 ] ．h t t p ／／c d m ．u n f c cc ．i n t ／m e t h o d o l o g i e s ／ P A m e t h o d o l o g i e s ／a p p r o v e d ． [ 6 ] C D M E x e c u t i v eB o a r d ．A p p r o v e db a s e l i n ea n dm o n i t o r i n gm e t h o d o l o g yA M 0 0 3 0“P F Ce m i s s i o n r e d u c t i o n s f r o ma n o d ee f f e c tm i t i g a t i o na tp r i m a r ya l u m i n i u ms m e l t i n gf a c i l i t i e s ”[ E B ／0 L ] ．[ 2 0 1 3 一0 8 一0 1 ] ．h t t p ／／ c d m ．u n f c c c ．i n t ／f i l e s t o r a g e ／G ／Y ／O ／ G Y O Q 9 S 5 F 4 W J 6 A P O K V T N L l 3 2 8 C I M U E X ／E B 6 7 一r e p a n 0 9 一 A M 0 0 3 0 一 v e r 0 4 ．O ．O ．p d f t b 2 1 8 b X V 2 Y 3 V v f D C J j n m i N X B L V i s V L u d t j L O k ． [ 7 ] C D 噍一E x e c u t i v eB o a r d ．A p p r o v e db a s e l i n ea n dm o n i t o r i n gm e t h o d o l o g yA M 0 0 5 9 “R e d u c t i o ni nG H G se m i s s i o nf r o mp r i m a r ya l u m i n i u ms m e l t e r s ”[ E B ／o L ] ． [ 2 0 1 3 一0 8 一0 1 ] ．h t t p ／／c d m ．u n f c c c ．i n t ／f i l e s t o r a g e ／N ／ R ／G ／N R G R T U S D Q B 8 R B D 3 0 P H P E Y Z H X K 2 A 7 B Z ／ R e d u c t i o n ％2 0 i n ％2 0 G H G s ％2 0 e m i s s i o n ％2 0 f r o m ％ 2 0 p r i m a r y ％ 2 0 a l u m i n i u m ％ 2 0 s m e l t e r S ．p d f t Y m Z 8 b X V 2 Z D c 4 f D C J e M Q P l w 一4 p I x D M a l k H E I K ． [ 8 ] 新华社．我国电解铝行业2 0 0 7 年能耗下降节电2 3 亿 千瓦时[ E B ／0 L ] ．[ 2 0 1 0 0 4 一0 6 ] ．h t t p ／／w w w ．g o v ．c n ／ j r z g ／2 0 0 8 一0 4 ／0 6 ／c o n t e n t 一9 3 7 4 3 5 ．h t m ． [ 9 ] c D M E x e c u t i v eB o a r d ．M e t h o d o l o g i c a lt o o l “T o o lt o c a l c u l a t eb a s e l i n e ，p r o j e c ta n d ／o rl e a k a g ee m i s s i o n sf r o m e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o n ”[ E B ／o L ] ．[ 2 0 1 3 一0 8 一0 1 ] ．h t t p ／／c d m ．u n f c c c ．i n t ／m e t h o d o l o g i e s ／P A m e t h o d 0 1 0 9 i e s ／ t o o l s ／a m t o o l _ 0 5 一v 1 ．p d f ． [ 1 0 ] L is h u i b a o ，J iH u i - x i a n g ，c h e n gz h i ，e t a 1 ． Q i n g t o n g x i aA l u m i n i u mC o ．，L t d ． 3 5 0 k AE l e c t r o l y t i cC e l l s U p g r a d e R e t r o f i tP r o j e c t [ E B ／0 L ] ．[ 2 0 1 3 一0 8 一0 1 ] ． h t t p ／／c d m ．u n f c cc ．i n t ／f i l e s t o r a g e ／8 ／O ／ Z T W N M B A 9 1 Y 5 V 6 H 8 R J S G K 0 0 4 F D X Q I P U ．p d f ／P D D Q i n g t o n g x i a ％ 2 0 A l u m i n i u m 一 8 7 6 8 ．p d f t e U p 8 b X Z p Z j g z f D A T k M v a U m V o E R t V F q i P 4 G ． 万方数据