CSTM-绿色低碳产品评价规范 电解铝产品铝锭编制说明

《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》团体标准编制说明（初稿）《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》编制组主编单位：云南铝业股份有限公司，中国科学院过程工程研究所2022年10月一、工作简况（一）标准项目所涉及的产品或方法概况和立项目的1.项目的必要性简述一是响应国家政策号召，积极开展低碳产品评价规范。我国是制造业大国，经过几十年的努力，已建成了门类齐全、结构完整的产业体系，制造业规模居于世界首位，转型升级初见成效。然而，与世界先进水平相比，我国制造业的资源环境问题仍较为突出，可持续发展仍面临巨大挑战。特别是在产业深度融合背景下，生产制造过程的连续性、相关性特征不断增强，制造业绿色发展模式朝着系统性、综合性方向发展，需要建立相应的综合性标准体系，引导和支撑绿色制造加快发展步伐。2016年9月，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同发布了《绿色制造标准体系建设指南》，提出绿色制造标准体系建设目标：到2020年，制定一批基础通用和关键核心标准，组织开展重点标准应用试点，基本形成绿色制造标准体系；到2025年，绿色制造标准在各行业普遍应用，形成较为完善的绿色制造标准体系。2020年，国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。双碳目标的提出促使我国工业过程流程再造，低碳技术加速推进。但我国还没有相应的低碳技术和低碳产品的评价和检验检测方法。工业和信息化部积极筹备重点原材料行业碳达峰、碳中和公共服务平台建设，对现有技术和产品是否低碳进行认证评价服务。由此可见，《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》标准的制定，是响应国家积极开展低碳产品标准制定的号召，是工业和信息化部开展的低碳产品评价标准体系的重要内容，也是完善和健全绿色制造标准体系的组成部分。二是推进电解铝低碳产品评价是实现其绿色发展的重要途径。绿水青山、绿色发展已经成为下一步企业的发展大趋势。铝是国民经济发展的重要基础材料，其轻量化、低碳环保性能在社会应用领域内被誉为“绿色金属”。电解铝行业必须遵循绿色低碳发展的产业路径，控制和降低碳排放及污染物排放等。发达国家的实践证明，低碳产品评价在引导全社会参与应对气候变化，助力推动低碳经济发展方面的效果明显。因此，推进电解铝行业低碳产品评价是实现其绿色发展的重要途径。通过电解铝产品铝锭评价标准的制定，可以推进和规范电解铝行业低碳产品评价工作，进一步提升电解铝产品生产过程及产品全生命周期节能环保绿色发展水平。低碳产品主要是指与同类产品或相同功能的产品相比，碳排放数据符合该类产品低碳评价指标要求的产品。国内针对电解铝绿色低碳产品评价还没有出台相关标准，电解铝行业仍未开展低碳产品评价工作。因此制定《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》，有利于推进和规范电解铝行业低碳产品评价工作，对于促进电解铝行业转型升级，形成绿色低碳循环发展新模式，具有非常重要的意义。2.适用范围本标准规定了电解铝绿色低碳产品评价的术语和定义、评价方法、评价流程、产品碳排放计算方法等内容。适用于对于高温熔盐法为重熔用铝锭的评价，并作为工业行业制定具体电解铝低碳产品评价标准或具体要求的总体要求。3.拟要解决的主要问题项目选择有色金属行业典型产品电解铝开展低碳产品评价规范的起草工作。整合电解铝生产企业、行业协会和认证机构的力量，针对电解铝产品铝锭，选取典型电解铝企业开展调研，从评价范围和评价边界、碳排放计算方法、评价原则、对象、要求、程序、方法和结果判定等角度开展调研分析。在此基础上，遵循可操作性强、产品优势突出等原则，制定电解铝低碳产品评价规范，填补团体标准空白。评价规范起草完成后，选择代表性生产企业开展评价示范工作，验证产品规范的可行性，对相关评价指标根据示范结果进行完善修订。适时向国家低碳产品认证技术委员会推荐，争取上升为国家认证技术规范。任务来源本标准源自2021年产业技术基础公共服务平台-重点原材料行业碳达峰、碳中和公共服务平台项目支持，为电解铝产品是否低碳提供认证评价服务。标准项目编制单位、起草人及其所作工作标准主编单位云南铝业股份有限公司前身云南铝厂始建于1970年，1998年改制成为国有控股上市公司（股票代码：000807），是由云南冶金集团控股的国有重点企业，是全国有色行业、中国西部省份工业企业中唯一一家“国家环境友好企业”，是中国“绿色低碳水电铝”发展的践行者，旗下拥有十余家二级企业。在编制过程中，积极主动收集国内外相关绿色设计产品评价技术规范标准，收集电解铝行业内数据，到有代表性企业进行调研并收集现场数据，带领编制组成员单位认真细致讨论修改标准文本，征求其他企业的修改意见，最终带领编制组完成标准的编制工作。标准参编单位中国科学院过程工程研究所（原化工冶金研究所）成立于1958年10月1日。经中央编制委员会批准，于2001年正式更名为过程工程研究所。研究所围绕工业过程中的反应与分离新理论、新技术、新方法，重点解决化工、冶金、材料、能源、环境等领域中的共性关键科学与技术难题，开发新材料、新工艺和新设备，使之工程化、工业化。在工业过程“碳中和”变革性技术研究方面具有深厚的基础，提出了多条低碳技术路线，推动“碳中和”科学基础研究，并联合其他相关单位，为国家实现“碳达峰、碳中和”提供科学路径和技术支撑。其中，离子液体室温电解铝变革性技术的开发已有近15年的研究历程，正在推进中试验证。该技术放大成功对于有色行业实现碳中和意义重大。在编制过程中，积极主动收集国内外相关绿色低碳技术评价规范标准，核算离子液体室温电解铝工艺过程碳排放数据，编制组成员认真细致讨论修改标准文本，征求其他企业的修改意见，最终完成标准的编制工作。本标准主要起草人及工作职责见表1。表1主要起草人及工作职责起草人工作职责王跃全、杨万章、张香平负责标准的工作指导、标准编写的组织协调，联系协调电解铝行业数据的收集杨慧彬、杨虎、崔朋蕾、王倩、张国帅负责收集国内外绿色低碳产品评价技术规范标准、企业的现场调研及行业内数据的收集、标准编写等工作，对碳排放强度数据、生产各过程产生的CO2数据进行分析和整理，负责标准中电解铝产品评价指标内容编写及把关刘惠军、宋玉婷对标准文本进行校核把关（四）主要工作过程2021年12月01日，《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》在中国科学院过程工程研究所内部正式立项，成立内部起草小组。2022年1月-3月，起草小组进行国内外相关资料的收集、检索、调研工作，搜集与整理国内外最近新发展动态，总结目前评价相关方法，并联合中铝集团联合编写。2022年4月15日，完成《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》草案，并正式提交至CSTM。2022年4月20日，在CSTM协同系统内正式发起立项论证。2022年5月-6月，在编制工作组内开展多轮内部讨论会，在起草小组充分收集、认真研究国内外相关标准及资料的基础上，对电解铝低碳产品评价通用方法进行整理，初步拟定标准初稿。2022年9月27日，《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》CSTM标准的立项公告公示。2022年x月xx日，完成《绿色低碳产品评价规范电解铝产品（铝锭）》征求意见稿，并发布。二、标准编制原则1.实用性本标准评价的产品主要包括重熔用铝锭，符合实用性要求。2.科学性本标准中以国家或行业相关法律法规、政策标准为依据，立足低碳产品宗旨，通过系统性与标准化整理、撰写、修改等，使标准更科学、合理地规范产品。以低碳为核心，对于电解铝产品的碳排放量、技术成熟等级、相关知识产权（授权）数量、创新情况以及获奖情况进行分类评价，能够科学反映电解铝产品的低碳性能。3.先进性本标准在国内外尚无先例，本标准制定过程中，标准工作组查阅了国内外相关的法律法规、标准资料等，并在制定过程中多次与相关企业、行业协会进行咨询和研讨，确保了标准中的评价指标与现行标准是统一的，且主要取其先进的指标值，即电解铝行业企业30%产能所代表的先进水平，符合先进性原则，同时对现有企业技术进步有很好的促进作用。4.可操作性对于标准中提及的评价指标、数据来源及确定等事项，均在附录中进行详细说明，具有可操作性。三、标准主要内容的确定依据及分析1范围本标准适用于电解铝的低碳产品评价。电解铝产品要符合国标GB/T1196的要求，包括Al99.85、Al99.80、Al99.70几种牌号，即采用预焙电解槽生产的电解铝及重熔用铝锭可以申请评价。2.规范性引用文件本标准引用的文件涉及铝行业规范、铝冶炼温室气体排放标准、产品生产过程各个方面的管理要求，文件有：GB16297 大气污染物综合排放标准GB21346 电解铝企业单位产品能源消耗限额GB/T24560 电解、电镀设备节能监测GB25324 铝电解用石墨质阴极炭块单位产品能源消耗限额GB25325 铝电解用预焙阳极单位产品能源消耗限额GB25465 铝工业污染物排放标准GB26756 铝及铝合金热挤压棒材单位产品能源消耗限额GB31339 铝及铝合金线坯及线材单位产品能源消耗限额GB/T32150工业企业温室气体排放核算和报告通则GB/T32151.4 温室气体排放核算与报告要求第4部分：铝冶炼企业GB/T33760 基于项目的温室气体减排量评估技术规范通用要求GB/T37482电解铝行业能源管理体系实施指南《中国电解铝企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》3.术语和定义对于低碳产品评价中涉及的术语进行了说明，GB/T32151.4界定的术语均适用于本标准，4.评价要求4.1基本要求评价的基本要求也是基于整个行业的先进水平，不是平均水平，具体而言是管理和技术达到整个行业产能的30%所能达到的水平。生产企业要满足以下要求，包括但不限于：生产企业管理要求、产品供应链要求、产品安全与性能等标准符合性要求。基本要求可根据产品生产特点和产品特征确定，如：生产企业是否建立能源管理体系、是否建立环境管理体系、是否建立温室气体统计、监测制度，是否开展产品生命周期评价等。4.2碳排放量要求碳排放量要求是对产品产生的碳排放量指标的要求。碳排放量指标可根据行业碳排放强度先进值确定,对于未发布行业碳排放强度先进值的产品,可根据单位产品能耗限额相关标准中的先进值确定,也可参考行业先进水平确定。此处的先进水平是指管理和技术达到整个行业产能的30%所能达到的水平。4.3产品评分标准根据评价原则及标准，按指标类别及对应指标权重对待评测电解铝产品进行评价，参照表2对产品低碳水平进行评分，其中符号“△”为对应指标相对于基准值的降低幅度。表2绿色低碳产品评价指标一级指标二级指标指标权重（%）评分标准及参考分值低碳属性指标K1产品碳排放量降低率（△C）30△C≥10%10%>△C≥0△C<030△C/10%*300资源能源属性K2产品电耗减低率（△F）10△F≥10%10%>△F≥0△F<010△C/10%*100环境属性指标K3二氧化硫排放量降低率（△S）10△S≥10%10%>△S≥0△S<010△C/10%*100颗粒物排放量降低率（△P）10△P≥10%10%>△P≥0△P<010△C/10%*100氟化物排放量降低率（△R）10△R≥10%10%>△R≥0△R<010△C/10%*100COD排放量降低率（△D）10△D≥10%10%>△D≥0△D<010△C/10%*100品质属性指标K4技术成熟等级（附录B）5等级≥88>等级≥1等级<15等级/8*50相关知识产权（授权）数量5数量≥55＞数量≥1数量＜15数量/5*50创新情况5首创关键技术创新一般创新53-40-2获奖情况5国家级省部级地市级53-40-2本标准的核心就是基准值的确定，基准值应根据电解铝行业特点，以评价筛选绿色电解铝低碳产品为目的，经过一定规模的测试，并在广泛征询行业专家、主管部门、生产企业等相关方意见的基础上，运用科学合理的合理方法分级、分层次确定评价指标体系中各项指标的基准值和权重，体现产品在绿色碳减排方面的优势。4.4低碳属性指标K1电解铝低碳产品基准值以电解铝行业典型碳排放量计。前期调研电解铝企业单位产品碳排放强度数据见表3：表3电解铝企业单位产品碳排放强度数据序号企业名称产品名称年度单位产品碳排放强度（吨CO2/吨铝）1企业汇总电解铝2018年8.982019年8.812020年9.012A企业电解铝2020年9.653B企业电解铝2018年9.042019年8.822020年8.984C企业电解铝2018年8.982019年8.812020年8.945D企业电解铝2018年8.882019年8.812020年8.876E企业电解铝2018年8.892019年8.562020年8.937F企业电解铝2019年8.822020年8.858G企业电解铝2020年8.889H企业电解铝2018年9.152019年9.122020年9.36F企业和G企业属于新建电解铝企业，故只收集了一至两年的数据。从上表可看出，电解铝企业单位产品碳排放强度8.56吨CO2/吨铝至9.65吨CO2/吨铝之间，两者平均值为9.105吨CO2/吨铝。由于调研企业电解铝铝液综合交流电耗处于行业领先水平，加之核算电解过程中电力消耗产生的电解过程中产生的CO2使用的是南方电网电力排放因子0.5271tCO2/MWh，根据各区域电网排放因子）来看，此数值可以代表为电解铝行业碳排放强度先进水平。目前电解铝行业暂未纳入碳排放权交易，暂无碳排放配额数据，根据前期调研得知，2017年国家讨论稿电解铝拟分配碳配额为9.1132吨CO2/吨铝，故建议基准值使用9.1132tCO2/t-Al。本条款主要是解释技术指标的计算方法，电解铝产品碳排放量降低幅度等于待评测电解铝产品碳排放量测定值与电解铝产品基准值相比较的降低幅度。4.5资源能源属性指标K2我国是全球最大的电解铝生产和消费国，在我国有色金属的生产中，仅电解铝所消耗的电能占整个有色金属生产总能耗的86%以上，占全国电力消耗的5.5%左右。因此产品电耗减低率是评价电解铝绿色低碳的重要指标，建议基准值使用13000kW·h/t-Al。4.6环境属性指标K3电解铝产品的环境属性是其重要属性之一，生产过程所产生的婉污染物对于环境的影响是巨大的，许多污染物的排放指标是与绿色环保直接相关的，因此要加严控制。环境属性指标包括二氧化硫排放量降低率、颗粒物排放量降低率、氟化物排放量降低率、COD排放量降低率。污染物排放必须符合《铝工业污染物排放标准》GB25465和排污许可证的要求。根据《铝工业污染物排放标准》（GB25465-2010）及《污水综合排放标准》（GB8978-1996），建议基准值分别为11.0kg·SO2/t-Al（二氧化硫）、1.1kg·PM/t-Al（颗粒物）、0.165kg·Fx/t-Al（氟化物）和120mg/L（COD）。4.7品质属性指标K3综合指标由产品技术成熟等级、相关知识产权（授权）数量、创新情况、获奖情况四项指标。a)产品技术成熟等级产品技术成熟等级是表明被评价产品相对于同类产品的技术发展状态。产品技术成熟等级以符合低碳预期的工业化数量为评价标准，评分标准见表4。表4产品技术成熟等级评价标准等级等级描述等级评价标准评价依据1发现基本原理基本原理清晰，通过研究，证明基本理论是有效的核心论文、专著等1-2篇（部）2形成技术方法提出技术方案，明确应用领域较完整的技术方案3方案通过验证技术方案的关键技术、功能通过验证召开的技术方案论证会及有关结论4形成单元并验证形成了功能性单元并证明可行功能性单元检测或运行测试结果或有关证明5形成分系统并验证形成了功能性分系统并通过验证功能性分系统检测或运行测试结果或有关证明6形成原型并验证形成原型（样品、样机、方法、工艺、转基因生物新材料、诊疗方案等）并证明可行研发原型检测或运行测试结果或有关证明7现实环境的应用验证原型在现实环境下验证、改进，形成真实成品研发原型的应用证明8用户验证认证成品经用户充分使用，证明可行成品用户证明9得到推广应用成品形成批量、广泛应用批量服务、销售、纳税证据b)相关知识产权（授权）数量相关专利根据专利类型和专利数量进行评价，评分标准见表1.1。c)创新情况产品创新程度分为国际或国内首创、关键技术创新、一般创新三种，根据该产品生产技术在所属领域取得的突破程度或相关机构出具的科技查新报告进行评价，评分标准见表1.1。d)获奖情况产品获奖情况分为国家级奖、省部级奖、地市级奖三种，评分标准见表1.1。4.8产品低碳化等级在满足约束性指标条件下，产品评价总分计算公式如下：K=K1+K2+K3+K4其中：K—为产品绿色低碳制造水平总得分；K1—为低碳指标得分；K2—为资源能源指标项得分；K3—为环境指标得分；K4—为品质指标项得分。根据产品低碳制造水平总得分K，按照不同的分值确定评价等级，评价等级分为A+、A、B、C、D五个等级，考虑到低碳属性指标在低碳产品评价过程中的重要性，将其设置为约束性指标条件，技术性指标得分＞0。5.评价方法低碳电解铝产品应满足指标体系中所有基本要求和碳排放量要求，此处进一步明确了低碳产品的评价流程，设置了评价流程图和产品碳排放计算方法。5.1首先根据电解铝产品的生产工序明确了电解铝低碳产品的评价范围包括两个主要阶段：(1)电解阶段，电解得到生产原铝的过程；(2)产品生产阶段，对于高温熔盐法，主要指电解铝液铸造成重熔用铝锭的阶段。根据《温室气体排放核算与报告要求第4部分：铝冶炼企业》同时考虑了电解过程外购电力消耗产生的CO2。5.2电解过程中电力消耗产生的CO2，此处主要说明电解过程中电力消耗产生的温室气体间接排放核算方法，电力排放因子取值根据国家主管部门最近年份公布的相应区域电网排放因子为准。前期调研电解铝企业电解过程中电力消耗产生的CO2数据见表5：表5电解过程中电力消耗产生的CO2数据序号企业名称产品名称年度电解过程中电力消耗产生的电解过程中产生的CO2（万吨）1A企业电解铝2020年171.372B企业电解铝2018年210.872019年176.792020年178.303C企业电解铝2018年214.532019年204.222020年219.004D企业电解铝2018年216.522019年218.412020年224.075E企业电解铝2018年271.452019年270.042020年272.556F企业电解铝2019年177.562020年246.617G企业电解铝2020年283.898H企业电解铝2018年224.932019年195.652020年152.645.3电解过程中产生的CO2，根据电解工艺，明确了电解过程主要排放的两个过程，分别是炭阳极消耗所导致的二氧化碳排放和阳极效应产生的二氧化碳排放。5.3.1炭阳极消耗所导致的二氧化碳排放E炭阳极消耗=[NC炭阳极×（1-S炭阳极-A炭阳极）×44/12]×P……………（1）式中：E炭阳极消耗——为炭阳极消耗产生的排放量，t；NC炭阳极——为吨铝炭阳极净耗，tCO2/t-Al（缺省值0.42）；NC炭阳极为核算和报告年度内的吨铝炭阳极净耗，单位为吨碳／吨铝（tC/t-Al），可采用中国有色金属工业协会的推荐值0.42tCO2/t-Al；具备条件的企业可以按月称重检测，取年度平均值；S炭阳极——炭阳极平均含硫量，wt%（缺省值2%）；S炭阳极为核算和报告年度内的炭阳极平均含硫量，单位为%，可采用中国有色金属工业协会的推荐值2%；具备条件的企业可以按照《YS/T63.20-2006铝用炭素材料检测方法第20部分:硫分的测定》，对每个批次的炭阳极进行抽样检测，取年度平均值；A炭阳极——炭阳极平均灰分含量，wt%（缺省值0.4%）；A炭阳极为核算和报告年度内的炭阳极平均灰分含量，单位为%，可采用中国有色金属工业协会的推荐值0.4%；具备条件的企业可以按照《YS/T63.19-2006铝用炭素材料检测方法第19部分:灰分含量的测定》，对每个批次的炭阳极进行抽样检测，取年度平均值。P：原铝产量，t。5.3.2阳极效应产生的二氧化碳排放EPFCs=（6500×EFCF4+9200×EFC2F6）×P/1000………（2）式中：EPFCs——阳极效应产生的碳排放量，t；排放因子获取采用推荐值EFCF4——为0.034kgCF4/t-Al；EFC2F6——为0.0034kgC2F6/t-Al采用斜率法经验公式EFCF4=0.143×AEM；EFC2F6=0.1×EFCF4；AEM——平均每天每槽阳极效应持续时间，min。阳极效应的排放因子与电解槽的技术类型密切相关。目前我国电解铝生产主要采用点式下料预焙槽技术（PFPB），属于国际先进技术，中国有色金属工业协会推荐的排放因子数值为0.034kgCF4/t-Al和0.0034kgC2F6/t-Al。具备条件的企业可采用国际通用的斜率法经验公式测算本企业的阳极效应排放因子。前期调研电解过程中产生的CO2见表6：