一、电解铝产业现状和特点
铝是国民经济建设、战略新兴产业发展不可或缺的重要基础原材料，以其优良的轻质、耐腐蚀、易加工、可循环等特点，不仅在建筑结构、交通运输、电力电子、日用包装等国民经济领域得到了广泛的应用，而且也是国防军工和高新技术产业的重要支撑材料，更加在发展循环经济、推进节能减排、保护生态环境等进程中发挥着重要作用。
中国作为全球最大的铝生产、消费和贸易国，一直高度重视铝产业的可持续健康发展，积极采取措施克服诸多不利因素，有效抑制行业运行中出现的不稳定、不健康因素，积极应对国际贸易形势的新变化，建立了铝土矿开采、氧化铝精炼、电解铝冶炼、铝加工生产、再生铝冶炼，以及地质勘探、科技教育、设计施工、装备制造、原辅材料生产、节能环保等相互配套的完整的现代化铝工业体系，具备了雄厚的物质基�。诠噬系牡匚缓陀跋炝僮闱嶂兀窬�、国防工业、科技发展和满足人民生活日益增长的需要作出了重要贡献。
电解铝作为铝工业的重要一环，长期受到政府和广大民众的关注，党中央在2015年中央财经领导小组第十一次会议上正式提出要着力加强供给侧结构性改革，着力提高供给体系质量和效率，增强经济持续增长动力，推动我国社会生产力水平实现整体跃升。有效推进供给侧结构性改革，就要针对突出问题、抓住关键点。立足电解铝行业，一要推动过剩产能有效化解，促进产业优化调整；二要降低成本，提高行业企业竞争力；三要改善能源结构，提升应对“低碳革命”的能力。
2017年，国家启动电解铝行业供给侧结构性改革，违法违规电解铝项目清理整顿工作力度空前。十年来，电解铝行业发生了翻天覆地的变化，政令得已畅通，电解铝产能有序增长，产量创新高，企业盈利增加，产业结构优化，技术装备水平提升，绿色发展提速，国际形象改善，行业发展正由无序、粗放迈向更为绿色、更可持续、更高质量的新阶段。并呈现以下几个特点：
图1 2012-2022年中国电解铝产能、产量变化情况
数据来源：中国永利yl23455金属工业协会、安泰科
二是产能布局持续优化。中国电解铝产业经历了两轮产业布局调整。第一轮是以“煤-电-铝”一体化为中心的调整。山东、新疆、内蒙古成为此轮电解铝发展的重点。第二轮是以云南为中心围绕“水-电-铝”一体化的布局调整。
图2 中国电解铝分地区产能变动情况
截至2022年底，全国电解铝建成产能为4430万吨/年，其中山东、内蒙古、新疆、云南等前四个主产地区电解铝产能全国占比分别为18%、15%、14%、12%，较2012年分别增加-1、6、7、7个百分点；预计到2023年底，山东、内蒙古、新疆、云南产能占比分别达到15%、15%、14%、14%，较2012年分别增加-2、6、7、9个百分点。
图3 中国电解铝产能分布
数据来源：中国永利yl23455金属工业协会
三是技术装备和能效引领全球发展
在节能降耗方面，中国电解铝行业一直致力于科技技术创新推动产业升级。经过多年科技攻关，低温低电压铝电解技术、新型结构铝电解槽、新型阴极钢棒、电解槽大型化等一批节能降耗技术投入运行，能耗高的自焙槽和160kA以下的小型预焙电解槽落后产能已全部退出市场。环保、高效、大型化成为电解铝行业发展方向。
截至2022年底，中国电解铝建成产能中，400kA及以上的电解槽产能占比75%；近年来，新置换和升级改造的产能全部采用500kA及以上的电解槽；同时，中国还是全球首个实现600kA大型预焙槽工业化应用的国家，截至2022年底600kA电解槽产能全国占比达到9%。
在技术引领下，中国铝企业不断寻求降低综合电耗、提高能源利用效率的途径。例如，石墨化阴极、非平底阴极技术（如异形阴极技术、曲面阴极技术）、新型阴极钢棒技术（双钢棒、加粗钢棒、高导电钢棒等）、基于控制与工艺技术综合优化技术等，使我国铝电解能耗指标大幅降低。其中石墨化阴极对传统阴极的替代，可降低吨铝锭综合交流电耗200 kWh左右。截至目前，国内石墨化阴极应用比例已达到45%左右，未来还有望进一步提升。2022年中国吨铝综合交流电耗进一步降至13364千瓦时。
图4 2000-2022年全球主要地区电解铝综合交流电耗
数据来源：中国永利yl23455金属工业协会、国际铝业协会
四是绿色供给能力显著增强
中国电解铝行业企业绿色发展主要体现在以下两个方面：一是增加清洁能源消纳，积极优化能源结构；二是开展绿色低碳标准体系建设及产品评价工作。截至2023年10月底，自备电比例已降至56.9%，较2022年底又下降了3.3个百分点，意味着电解铝采用清洁能源比例又得到了进一步提升，2022年达到23.2%，比2015年提高了9.8个百分点，比2020年提高了4.3个百分点。
图5 2015年和2022年中国电解铝行业用电结构
数据来源：国际铝业协会、安泰科
二、电解铝行业面临的挑战
1.节能降耗要求日趋严格
近年来，中国电解铝行业一直致力于技术创新和突破，目前装备水平和技术经济指标已世界领先，吨铝综合交流电耗已降至13289kWh（2023年10月样本统计数据）。
图6 中国电解铝综合交流电耗变化情况
数据来源：中国永利yl23455金属工业协会
依托现有技术，电解铝生产节能降耗指标继续优化的空间已不大。但从现有政策看，对电解铝能效提升要求还是非常严格的。如，《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》要求到2025年，通过实施节能降碳行动，电解铝等重点行业达到标杆水平（吨铝液交流电耗13000 kWh）的产能比例超过30%。从现阶段看，这一指标达到难度较大。
表1 电解铝能耗等级新旧指标对比、与政策文件对应关系
数据来源：GB 21346-2022《电解铝和氧化铝单位产品能源消耗限额》
特别是在供暖季及枯水期期间，云南、贵州、四川等部分地区供电负荷都会出现季节性减少，导致企业无法维持正常生产运行，一方面技术经济指标难以避免会出现大幅波动，进一步增加达标难度；另一方面对电解槽寿命、安全生产也造成负面影响。
2.电解铝碳排放处于全球较高水平
中国电解铝能源结构优化程度与全球平均水平还有差距。根据国际铝协统计，2021年全球56.9%的电解铝产能使用的是煤电，水电占比为31.3%，加上核电和其它可再生能源，绿色电力比例为33.3%。
由于能源禀赋条件不同，全球电解铝行业能源结构有很大差异。欧洲和北美水电较为丰富，90%以上电解铝生产使用水电，是能源结构最优的地区；南美的水电比例也在80%以上；非洲、大洋洲地区水电占比在40%左右；2021年中国电解铝行业的水电比例约为13.6%，比全球平均水平低17.7个百分点，煤电比例80.5%，比全球煤电平均水平高23.6个百分点，比全球化石能源（煤电+天然气）平均占比高13.9个百分点。
图7 2021年全球主要地区电解铝能源结构
数据来源：国际铝业协会、安泰科
电解铝生产过程中的排放主要是电力消耗产生的间接排放，约占电解总排放量的81%，是最大的排放源，也是决定电解环节总体排放的关键因素。
据测算，2019年中国电解铝行业电力消耗产生的间接排放为9.6 t.CO2/t.Al，比全球平均水平高1 t.CO2/t.Al，比全球其他国家和地区的加权平均水平7.4t.CO2/t.Al高2.2 t.CO2/t.Al，和清洁能源占比较高的欧洲（1.9t.CO2/t.Al）、北美（2.7t.CO2/t.Al）、南美（3.8t.CO2/t.Al）等地区相比，则更为偏高。
三、坚持电解槽实施绿色化、智能化转型升级
鉴于目前建成产能已经接近4500万吨产能“天花板”，新建电解槽带来能耗降低的红利贡献越来越少，存量电解槽随着服务年限的增长，对降低电耗和碳排放将带来羁绊，因而要2025年满足阶梯电价要求，符合电解铝能耗标杆水平，必须对大量的服役电解槽实施绿色化、智能化转型升级。
一要支持推出一批低碳技术解决方案。加大现有低碳技术解决方案的推广应用，包括新型炭阳极技术、石墨化阴极技术、电解槽综合节能技术等。支持研究基于现有电解铝技术体系的前沿节能技术，如惰性阳极、柔性电解等。
推动铝产业技术变革和优化升级，加快推广应用智能制造新技术，做好智能制造与生产经营管理模式创新和实践相结合，加快铝产业转型升级。深度融合大数据、人工智能、第五代移动通信等新兴技术，引领铝产业各环节工业流程的低碳再造和数字化转型。通过选取先行先试的智能化、绿色化企业或园区，树立一批标杆企业及示范基地，推广经验，加速提升行业智能化水平。
四、电解铝新型专用设备、新型材料在行业转型升级中大有可为
国内电解铝企业电解槽槽型200kA-600kA的生产系列共计153条生产线，2024年拟确定新建或改造项目6条生产线。新建电解铝产能投资成本在7000元/吨铝左右，全国累计投资金额达到3000多亿元。每年企业通过节能技改、电解槽大修、电解槽启动、设备保养、智能工厂建设以及绿色能源等项目降低企业能耗指标和提高设备自动化程度，其投入到企业绿色化、智能化升级改造过程的资金占比达到投资资金总额的5%以上，每年市场容量达158.16亿元以上。
（一）新型专用设备
电解铝生产企业在绿色化、智能化的技术升级改造过程中，需要使用的新型专用设备的种类、数量较多。主要涉及电解槽燃气焙烧设备、专用特种运输车辆、多功能天车升级改造、净化脱硫设备、在线检测设备、阴阳极材料专用焊接设备以及相关的备件消耗等，若全国所有电解铝企业全面推广使用相关的新装备和技术，其投资比例占全年市场容量的30-35%，每年电解铝生产企业在购置新型专用设备及相关技术服务上的年均支出可到45-52亿元。
电解槽的使用寿命一般为5~8年，其中，阴、阳极材料本身的导电性、强度以及组装、焊接过程中的质量，电解槽的启动方式，对于电解槽的使用寿命，以及电解铝生产过程中的生产效率及能耗，都起到了决定性的作用。经测算，仅上述环节涉及到的新型专用设备的年均市场规模就可达到5~10亿元左右。
（二）新型节能材料
在电解铝企业技术升级改造及电解铝生产过程中，需要使用的能够起到节能环保效果的新型材料包括新型阴、阳极材料，以及新型保温材料等。电解铝企业每年都有10-20%的电解槽通过引进节能材料以及信息保温材料对电解槽进行大修，阳极材料每年也有10-15%的比例进行更换。电解铝企业每年投入到新型节能材料的市场规�？纱锏�100亿元以上。
阴、阳极材料是电解铝生产过程中的重要组件，在强腐蚀环境下工作的过程中，会有消耗和损坏，需要定期维修、更换。与传统的阴、阳极材料相比，新型阴、阳极材料具有导电性能好、稳定性强的特点，而选用新型阴、阳极材料并逐步淘汰传统材料，是目前国内电解铝企业响应国家政策号召，实现降本增效的重要措施。新型节能阴阳极材料占比电解铝企业每年投入到新型节能材料比例的50%以上，新型阴、阳极材料的年均市场规�？傻�50亿元以上。
（三）智能工厂建设
电解铝企业作为高能耗的传统行业，通过智能工厂建设，应用数字化技术节能减排、增效降本有着巨大的探索空间，也有越来越多企业已经开始逐步进行应用。数字化电解槽、智能打壳下料系统、电解槽智能化控制技术体系、智能检测、数字化铸造等已开始在电解铝企业推广应用。预计每年企业投入到智能工厂建设的资金市场规�？纱锏�5亿元。
目前，国内电解铝新型专用设备、材料行业的竞争格局表现为：大型通用设备生产企业参与意愿较低，小型电解铝专用设备、材料生产企业较为分散的特点，仅少数企业具备较强的市场综合竞争力。
（一）大型通用设备生产企业参与意愿较低
虽然大型通用设备生产企业具备涉足电解铝行业专用设备、材料领域的基础条件，但这类企业缺乏对于电解铝行业及相关客户的深入理解，同时单种设备、材料的市场规模相对有限，为电解铝生产企业提供定制化开发的意愿较低。目前暂无大型通用设备生产企业涉足电解铝行业并取得较高的销售规模。
（二）小型电解铝专用设备、材料生产企业较为分散
研发、生产电解铝专用设备、材料的技术、资金、客户等门槛较高，且不同设备、材料之间的技术区别较大。因此，新型专用设备、材料生产企业的主要产品一般仅局限于一种或者几种新型设备、材料，业务规模相对较小，综合竞争力相对较弱。
在“碳中和”、“碳达峰”的大背景下，有效推动和促进电解铝行业在绿色化、智能化技术升级改造方面的资金投入比例大大增加，同时也带动了电解铝专用设备、新材料研发和应用的专业的技术服务公司的迅速发展。（崔梦倩、李纪鹏、张建）
