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工业高耗能,卡在哪道 “能源坎”?

2025-07-15

电解铝作为现代工业的重要基础材料,在建筑工地上,铝合金门窗与幕墙勾勒出城市天际线;汽车、高铁、飞机的骨架里,轻量化铝合金扛起了减重增效的重任;输电网络中,铝导线是电流奔涌的 “血管”;就连超市货架上的易拉罐、食品包装,也少不了它的身影。广泛的应用场景,也推动着电解铝产业规模持续扩张。

电解铝的生产,核心流程可拆解为三步:从铝土矿中提炼氧化铝,在电解槽中将氧化铝电解成金属铝,最终经铸造加工成为可用材料。这其中,电解环节耗电量最大。铝的电解还原需要 950℃左右的高温环境,更需巨量电能来打破氧化铝(Al₂O₃)中牢固的铝氧键,同时,电解过程容不得片刻断电 —— 一旦中断,电解槽内的电解质与铝液会迅速冷却凝固,造成巨大经济损失。如今的电解铝厂规模更是惊人,单一系列量级便有 300 台五十万安培级电解槽,这般体量自然加剧了电力需求。数据显示,铝的生产成本里面40%是电,生产 1 吨电解铝要消耗 1.3 万至 1.5 万千瓦时电能,“电老虎” 的名号绝非虚言。

在今年 7 月国家发改委与国家能源局刚刚联合发布的《2025 年可再生能源电力消纳责任权重》中提出,重点用能行业绿色电力消费比例完成情况核算以绿证为主,2025年各省(自治区、直辖市)对电解铝行业绿色电力消费比例完成情况进行考核, 要求绿电消费比例为25.2%~70%。此外,钢铁、水泥、多晶硅和国家枢纽节点新建数据中心的绿电消费比例亦被列入重点监测名单,数据中心统一绿电消费比例统一要求80%。

l  钢铁行业:电耗约 400-700 千瓦时/吨

高炉炼铁与转炉炼钢均需维持高温环境,其中电弧炉炼钢直接以电力为能源,大型钢铁企业年耗电量可达数十亿千瓦时。与电弧炉不同,高炉炼铁的能源结构仍以焦炭、煤气等化石能源为主,电气化进程尚处于初期阶段。高炉工艺对化石能源的依赖具有长期性,设备改造涉及高温反应容器、原料预处理等全链条调整。

l  多晶硅行业:电耗不超过60千瓦时/千克

作为光伏产业的基础材料,多晶硅通过化学气相沉积法生产,需在高温下完成硅的提纯与还原反应。生产中,多晶硅还原环节的用电成本约占综合生产成本的 20-25%。由于生产过程的高温反应对电力中断极为敏感,一旦供电不稳可能影响产品纯度或导致生产中断;同时,多晶硅生产对纯度要求极高,对工艺稳定性要求严苛,能源供应的波动可能间接影响提纯精度。

l  水泥行业:电耗约 90-110 千瓦时/吨

目前水泥行业以燃煤为主要能源,但原料粉碎、熟料煅烧和水泥粉磨等环节需大量电力驱动重型设备。与钢铁行业类似,熟料煅烧需要高温环境,目前电窑煅烧等替代技术的效率仍需提升;且设备改造涉及全链条调整,短期投入巨大,加之水泥生产需保持连续性,转型过程中会导致企业的产能波动。

l  数据中心:

服务器运行及冷却系统需 24 小时不间断工作,大型数据中心年耗电量可达数亿千瓦时,且随着数字经济发展,其能耗呈快速增长趋势。

电解铝、钢铁、多晶硅和水泥行业既是支撑国民经济的 “骨架” 产业,又因能耗总量大且集中,对电力系统稳定运行影响深远。与此同时,这些高耗能行业也蕴藏着消纳绿色电力的巨大潜力。

这些行业普遍存在用电规模巨大、单产能耗极高,生产连续性要求严苛,负荷调节能力弱,能源成本占比高因此对电价敏感等特点——这恰恰为长时储能技术打开了发展窗口。长时储能作为连接可再生能源与高需求端的“桥梁”,能够实现新能源电力的大规模存储和跨时段灵活调节,有效弥补风光发电“间歇性”的短板,从而在更广范围内优化清洁能源的配置与利用。同时,绿证跨省交易机制的建立,也为平衡区域间绿色电力的供需提供了市场化解决方案。

中国工业的能源变革,终将超越行业本身,成为驱动经济社会绿色转型的深层动力。