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      碳交易上線 助力壓縮空氣系統節能變現

        隨著全國碳交易市場上線,碳中和概念終于從理論走向市場!
        上海環境交易所數據顯示,7月20日,全國碳市場碳排放配額(CEA)掛牌協議交易成交量16.2萬噸,成交額863.13萬元,開盤價52.92元/噸,最高價54.00元/噸,最低價52.90元/噸,收盤價53.28元/噸,收盤價較前一日上漲1.87%。
        這是全國碳市場碳排放配額上線以來連續第三個交易日維持漲勢。截至7月20日,全國碳市場碳交易累計成交量439.68萬噸,累計成交額2.26億元。4天前,7月16日全國碳排放權交易市場啟動上線交易。發電行業成為首個納入全國碳市場的行業。我國碳市場也成為全球覆蓋溫室氣體排放量規模最大的市場。
        很多人好奇,這是一個怎樣的市場?碳價是個什么概念?50多元/噸到底意味著什么?它對壓縮機行業將帶來什么影響?
        首先,我國碳市場的啟動對于電力企業而言是一輪洗牌。碳排放配額的價格和分配將直接作用于企業的生產經營成本。
        中國電力企業聯合會發布的數據顯示,2019年,全國單位火電發電量二氧化碳排放約838克/千瓦時。以國內煤炭電廠的平均能耗水平,按照最新每噸碳價53.28元/噸算,每度煤電產生的二氧化碳排放成本約為0.0446元。這一價格相當于脫硫煤標桿上網電價0.37元/千瓦時的12%左右,對于火電企業是一個不小的挑戰。
        根據中國碳論壇發布的《2020年中國碳價調查》數據顯示,預計2021年全國碳市場啟動之初,平均碳價將上漲至49元/噸(折合度電價格為0.041元),這與碳市場啟動當日均價51.23元/噸比較接近。這份調查還預計到2025年碳價將上漲至71元/噸,到2030年有望達到93元/噸,本世紀中葉將超過167元/噸(折合度電價格為0.14元)。
        這意味著,有一批電力企業會因成本大增而面臨排放難題,如曾經因成本優勢而在行業內名噪一時的自備電廠。截至2016年底,全國企業自備電廠裝機容量已超過1.42億千瓦,占當年全國電力總裝機16.46億千瓦的8.63%,其中自備煤電裝機容量1.15億千瓦,占全部自備裝機總容量的81%。這些電廠雖然曾經具備成本優勢,但未來如果算上碳排放價格,將大大推高其成本,從而面臨生存問題。
        從國際經驗來看,隨著雙碳目標的推進,碳排放管控力度將逐漸增加,碳排放配額的供應也將趨緊。供求關系的變化,必將帶來碳價上漲。2021年5月17日,歐洲碳交易價格已經突破56.43歐元/噸(折合人民幣438元/噸)的歷史高位,較年初上漲了超過50%,是中國碳配額價格的8.6倍。以國內煤炭電廠的平均能耗水平,按照每噸二氧化碳交易價格438元算,每度煤電產生的二氧化碳排放成本約為0.367元。
        此外,隨著碳交易成本的提高,其影響必然會向電力企業的上下游轉移。比如電解鋁企業,電價占總成本的40%左右。冶煉一噸電解鋁的平均耗電量為15000度電,電解鋁平均成本在14000元/噸左右,我國電解鋁銷售價格長期徘徊的盈虧平衡線,2021年受國際大宗商品漲價影響,5月份市場售價罕見地上漲到19000元/噸,但是大部分時間都徘徊在14000元左右。按照國內49元/噸碳交易價格測算,一噸電解鋁的成本將增加615元,對于長期處于盈虧平衡線的電解鋁企業,是一筆不小的負擔。
        對于鋼鐵行業來說,每生產1噸鋼鐵對應的碳排放約為2噸,也就是說每噸鋼的碳排放經濟成本達到800元,而噸鋼凈利潤在效益較好時也僅有1000元左右,壓力可想而知。
        何況,電力行業只是試水。未來,石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙和國內民用航空業除了電力成本發生變化外,也將被納入碳市場行業范圍。
        壓力之下,企業需要加快轉型,尋找降耗減碳的路子。在這場能源革命中,空壓機行業扮演著至關重要的角色。空壓機主要為工業生產提供不可缺少的空氣動力,在工業生產中壓縮空氣的應用和普及程度僅次于電能,廣泛應用于醫藥、食品、機械、電子、塑膠、紡織、發電、建材等行業。據統計,85%的工廠都建有空壓站,但生產壓縮空氣的過程能耗極大。根據相關調研報告估算,我國空壓機的耗電量約占全國工業耗電量的9-15%。2020年,全國工業用電量38892億千瓦時,以中位數12%計算,空壓機用電量約為4667億度電。
        目前,空壓機運行普遍存在系統泄漏、假性需求和不當使用等現象,壓縮空氣系統所消耗的能源量明顯高于實際需要。我國還有大量低能效空壓機在役運行,不僅耗能嚴重,還會造成環境污染。與此同時,空壓機在工作過程中會產生熱能,并通過水冷或風冷的方法以廢熱的形式進行排放。為使空壓機的油溫降低,需要消耗電力驅動冷卻風機來降低油溫,以確??諌簷C的正常運轉。因此壓縮空氣系統不可避免的成為重點節能對象。
        現在,空壓機系統多采用半自動化操作,空壓機需就地啟停,關鍵參數要得到就地控制。若控制不好,用氣側的需求不能實時響應,做不到協調控制,影響空壓機系統的工作性能。因此,壓縮空氣系統所面臨的不僅是節能問題,自動化水平的提高也是亟待解決的問題。
        現在國內外對壓縮空氣系統的研究十分活躍,所應用的改造技術大體可分為三大類:變頻技術、高能效永磁電機技術、節能優化控制技術。變頻技術通過對空壓機的電機加裝變頻器實現節能;高能效永磁電機技術,更換永磁電機等高能效電機,通過提高電機效率實現節能。
        例如,由華能國際電力股份有限公司、河南省建設投資總公司、河南省電力公司、河南省濟源市建設投資公司組建的沁北電廠儀用壓縮空氣系統由3個空壓站、3套管網組成。共13臺螺桿式空氣壓縮機,總裝機功率3242kW。通過將空壓機內部壓力傳感器控制改為對所有螺桿式空壓機進行遠程控制,實現了對壓縮空氣系統所有空壓機控制啟停、加卸載,空壓機能耗水平明顯降低。2020年一季度空壓機耗電量占比發電量同比降低0.0126%,全年發電量按200億千瓦時計算,可以節約空壓機耗電量為252萬千瓦時??諌簷C停運,相應組合式干燥機停運,組合式干燥機額定加熱功率為21kW,全年按8000小時計算,可以節約電量為16.2萬千瓦時。按空壓機1臺停運1年計算,全年維保費用大幅降低,相當于節約維護費用8~10萬元。年總節能量為268.2萬千瓦時,節電率達到15%左右。
        按目前平均碳價49元/噸(折合度電價格為0.041元)計算,268.2×104×0.041≈11萬元,每年可通過碳市場交易得到11萬元。如果將市面上所有空壓機耗電效率提升15%,那整個空壓機行業的碳交易每年將達到28.7億元,不啻于3-5家普通上市壓縮機公司的營收總額,或者十數家上市企業的凈利潤。參考歐洲目前的碳交易價格,5-10年后,空壓機節能創造的碳交易價值,可能是現在的數倍以上。
        碳交易市場的開啟除了倒逼企業轉型,也提供了新的商業機會。以特斯拉為例,特斯拉財報顯示,其2020年靠出售碳排放額度實現盈利14億美元,首次實現全年盈利。而在過去5年中,特斯拉通過出售碳排放額度,賺取了33億美元的收入。它的買家多為傳統汽車制造企業。
        碳交易市場上線,用戶通過購買、配置高能效空壓機或者對已有壓縮空氣系統進行節能改造,出售碳排放額度盈利不再是夢想!
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