高耗能铝业如何变“绿业”

　　本报记者|程晖电解铝行业是我国重要的基础原材料产业，也是能源消耗和二氧化碳排放的重点领域。日前，国家发展改革委等五部门印发的《电解铝行业节能降碳专项行动计划》提出了一系列目标——到2025年底，电解铝行业能效标杆水平以上产能占比达到30%，行业可再生能源利用比例达到25%以上，通过实施节能降碳改造，电解铝行业2024~2025年形成节能量约250万吨标准煤、减排二氧化碳约650万吨……本报记者日前参加“风光无限，绿色国家电投内蒙古行”活动时，通过对内蒙古自治区霍林郭勒市和锡林浩特市两地的霍林河循环经济示范工程和白音华“煤电铝”循环经济产业链的调研发现，今年上半年，霍林河电解铝绿电消纳占比达27.58%，白音华铝电公司清洁能源用电比例达30%，已经超过国家对行业2025年底要达到的目标要求，两地的铝业率先在全国变为“绿业”，为清洁能源产业化、规模化发展，高载能产业优化调整开辟新路径，对推动新能源产业与铝产业协同发展具有重要示范意义。循环经济战略构想推动绿色转型八月的霍林郭勒风光醉人，生机勃勃。在科尔沁草原腹地的群山间，266台风机迎风傲立、36万余块光伏板映日生辉，持续为霍林河循环经济局域电网供给绿色能源。全国五大露天煤矿之一的霍林河露天矿是霍林河循环经济的根基，煤炭储量超过130亿吨。然而生产过程中伴生的劣质煤却因其遇水易散、遇硬易碎等缺陷无法外运，长期存放还会引起自燃，造成大量资源浪费和环境污染，被视为“生态垃圾”。而要解决劣质煤带来的困扰，最好的处理方式就是就地消纳，但当时霍林河煤田每年产出的劣质煤达到近千万吨，到底怎样的下游产业才能消纳如此巨大的煤量？与此同时，霍林河地区的电解铝产业已初具规模，技术也已经相当成熟，但是大量购进工业用电，导致成本始终居高不下，加之电解铝价格大幅动荡，企业发展陷入了低谷。2010年，原中电投蒙东能源(国家电投内蒙古公司前身)积极响应国家“开发利用可再生资源”的政策，同时结合国家在电力体制改革、产业政策调整、能源结构变化的发展趋势，依托公司在蒙东区域的原有产业布局，创造性地提出了建设霍林河循环经济的战略构想。带着这份构想，原中电投集团成立工作组，正式启动了霍林河循环经济示范项目，开始现场踏勘和研究论证项目的可行性。恰逢当时国内风电、光伏产业开始异军突起，风电的随机性和不稳定性对风电的消纳、电网的安全稳定运行也带来了新的挑战，同时节能高效环保机组也不能被完全有效利用，弃水、弃风与弃光现象突出。随着2011年《国务院关于进一步促进内蒙古经济社会又好又快发展的若干意见》印发，为了创新性落实文件要求，原中电投蒙东能源将重点落在了“又好又快发展”上，即不仅不能为了自身的快速发展破坏生态环境，影响当地牧民的正常生活，还要通过循环经济项目带动地方经济、修复自然生态；既要创造出金山银山，同时还要守护好绿水青山。因此在规划的时候，原中电投蒙东能源不仅考虑到了“煤—电—铝”的协同，更是确定了建设新能源、推动绿色转型的发展方向，从而兼顾了生态环保和经济发展两条主线，实现了企地共赢。按照“以煤发电、以电炼铝、以铝带电、以电促煤”的发展思路，2012年8月，霍林河循环经济示范工程开工建设，新建两台350MW劣质煤热电联产机组和300MW风电机组，配套建设局域网工程和电力监控中心。2014年8月，霍林河循环经济示范项目的前三期30万千瓦风电项目全容量并网发电，霍林河循环经济进入“风火互补”发电时期，正式迈出了绿色转型的第一步。同年10月，随着两台35万千瓦火电机组陆续投产，霍林河循环经济示范项目全面建成投运。十年来，霍林河循环经济示范项目在提升循环经济电力供应安全稳定性的同时，通过技术改造、降低供电煤耗、合理配置和应用储能等方式，优化火、风、光、储系统效率和发电成本，全力推动公司循环经济产业链在区域、乃至全国具有强力竞争优势；同时，降碳成效更为凸显，随着火电机组通过生物质掺烧、绿氨掺烧等方式推进低碳化改造，煤炭清洁高效利用水平将进一步提升，加之铝产业绿电占比持续加大，循环经济产业链绿色低碳转型成效更加显著。截至目前，国家电投内蒙古公司在霍林河地区建成了包括年消耗900万吨劣质褐煤的180万千瓦火电装机、105万千瓦新能源装机、86万吨电解铝产能以及配套自备电网、监控指挥中心的产业集群，每年有30亿千瓦时绿电输送至下游内部电解铝产业。今年上半年，霍林河地区电解铝绿电消纳占比达27.58%，打造了全球首个“煤—新能源—电—铝”循环经济新范式。鉴于霍林河循环经济示范工程的成功经验，国家电投内蒙古公司在资源条件相似的锡林郭勒盟白音华地区，依托现有3500万吨煤炭产能，复制“煤电铝”循环经济产业链，规划分两期建设80万吨高精铝板带项目，配套建设5×35万千瓦自备火电机组及线路送出工程，延长“煤电铝”产业链条，做强做优做大产业集群。目前，白音华铝电项目和2×35万千瓦自备火电机组已投产运行。今年6月，白音华自备电厂取得可再生能源替代工程300MW风电项目及全额自发自用50MW风电项目建设指标，计划年内开工建设，2025年6月并网发电。项目全部投产后，新能源装机容量将达到655MW，占电力总装机容量的48.3%，每年可输送清洁能源18.95亿kWh，使白音华铝电公司清洁能源用电比例提升至超过30%，综合利用率99.89%。创新创造发展新质生产力从生产车间到输煤廊道，从风光产业到铝业产业，国家电投内蒙古公司处处涌动着发展新质生产力的热潮。在霍林郭勒的风机现场，头戴摄像头和喷漆壶、形似小坦克的爬塔机器人正在风机壁上向上攀岩。电力公司D厂的技术人员告诉记者，这个机器人针对风机塔筒外壁的焊缝进行检测、清洗、打磨、补漆等常规年检项目。“之前这样的检测都是以人工高空作业为主，存在危险性高、效率低、成本高等问题。风电智能爬塔机器人采用防坠式后备安全保护，且避免了人员高空作业，从根本上消除了人工高空运维存在的安全隐患。”在输煤廊道内，由于运行环境恶劣、粉尘多、存在可燃性气体，故障因素较多，极易发生事故。目前，火电企业对输煤廊道的巡检方式主要以人工巡检为主，存在劳动强度大、巡检效果不稳定、有工作盲区等问题。为减轻运行岗位人员劳动强度，提高巡检效率，提升输煤系统运行安全，国家电投内蒙古公司霍林河坑口发电公司结合输煤系统点多面广、战线长等特点，优先在输煤Ⅱ段、Ⅲ段栈桥推行轨道式机器人自动化巡检系统。该系统运用人工智能、云计算、大数据、工业互联网、5G应用等先进技术，实现对输煤廊道进行24小时管理控制，对检测到的各种数据进行科学分析，为输煤系统的平稳运行提供保障。在煤矿生产现场，积极开展无人矿山建设，无人驾驶技术实现常态化规模应用。上半年，所属两地五矿已实现122台5G＋无人驾驶设备全天候编组作业，累计完成300万吨煤炭运输和204万立方米剥离运输，作业效率达到有人作业的90%左右，计划2024年底无人驾驶设备规模将超200台，位居全国第二，煤岩运输量达到2000万立方米以上，具备5000万立方米工程量作业能力。在霍煤鸿骏铝电公司铝锭铸造生产现场，全国首套铝锭铸造自动化生产线正在有序平稳运行，打渣、铸锭、码垛、打包、称重等环节全部由机器人操作，全面实现了自动化生产。除此之外，该公司还实施电解智能精准出铝、智能安全排查报警系统等智能制造项目，有效提升设备自动化、智能化水平，智能制造建设取得阶段性成果，最终实现机械化换人、自动化减人、智能化无人作业，提升劳动生产率，提高安全水平。2023年8月19日，全国首个由铁铬液流、飞轮、锂电三种形式组成的混合储能项目在国家电投内蒙古公司电力分公司投运。项目包括飞轮储能、液冷锂电池储能和铁—铬液流电池储能项目各1MW，其中1MW铁—铬液流电池储能项目应用国家电投自主研发的“容和一号”电池堆，是全球首例兆瓦级铁—铬液流电池储能项目，进一步探索不同形式的储能在霍林河循环经济示范项目中的应用情况和适配能力，为下一步大规模引入储能项目，促进绿电消纳能力提升，保障局域电网稳定运行提供可靠的决策依据和实证数据。今年年初，该公司完成了2台30万千瓦和2台35万千瓦火电机组灵活性改造，在不投油的前提下具备深度调峰至20%额定负荷的能力，进一步提高火电机组的调峰幅度、爬坡能力以及启停速度，将火电装机由主体型电源转变为保障型电源，在促进新能源就地消纳的过程中起到“宽负荷、稳频率”的基础保障作用。在极限情况下，每小时可为新能源让出近百万千瓦的发电空间，配合三模混合储能示范项目进行联合调峰，基本实现系统内105万千瓦新能源全额消纳，实现风、光资源的“零弃用”。目前，国家电投内蒙古公司以“源—网—荷—储—用”多能互补关键技术研究为课题，正在全力打造霍林河循环经济升级版。未来将大力推广“煤—新能源—电—铝”联营及源网荷储直供新范式，助力我国产业布局优化，促进区域协调发展。下一步，国家电投内蒙古公司将加速推进通辽扎哈淖尔35万吨绿电铝项目及配套65万千瓦风电项目，打造国内首条“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。计划到2025年项目达产后，电解铝年产能达121万吨，电解铝生产绿电占比将达到40%。到2026年，霍林河循环经济新能源装机将达到170万千瓦，绿电比重进一步提高到50%，全力构建以新能源为主体的新型电力系统。打造我国高寒地区绿色矿山标杆近年来，国家电投内蒙古公司按照“打造我国高寒地区绿色矿山标杆”的工作目标，全力开展矿山生态修复工作，2018年以来累计投入资金18.05亿元，完成矿山生态修复8.33万亩。累计完成牧草播种8.5万余亩，栽植乔木14万余棵、灌木1714万余株，绿色矿山治理的明显成效得到社会各界的好评。具体来看，国家电投内蒙古公司的主要做法有：为最大程度克服自然因素限制，提高科学治理水平，保障治理效果，按照“明渠暗窖，打造海绵式排土场；外排内蓄，建设生态型露天矿”设计理念，打造“自维持、免维护”的自然生态系统；采取“工程措施为辅，生物措施为主”的技术路线，以工程措施固形，以生物措施固本，修复植被系统，维持生态平衡；实施“覆土整形、供水系统、水土保持、土壤改良、植被重建以及浇灌系统”六大修复治理工程；确立“建设林、草、矿三位一体的人工生态型矿区”的生态修复目标，摸索出一些解决高寒地区生态修复难题的有效治理措施，取得良好效果。“根据北方高寒及草原生态脆弱地区的实际，甄选出16种牧草、7种乔木、12种灌木，采取永、临结合的技术措施，重建可以自然演替的群落结构，基本形成‘自维持、免维护’的近自然生态系统。”国家电投内蒙古公司负责生态修复的相关负责人告诉记者。通过治理，主要生态指标实现了跨越式的改善。如，国家电投内蒙古公司所属五矿到界排土场生态修复区植被覆盖度由65%提升到90%，增加25%；水土流失强度由4049吨/公顷.年，下降至3443吨/公顷.年，减少14.64%；生态系统服务价值量由2420万元/年提升到4830万元/年，增加2140万元/年。