隨著全球對環境保護的重視程度不斷提高，2025年電解鋁行業面臨著更加嚴格的環保要求和挑戰。電解鋁作為能源消耗大戶，其碳排放占比很高，亟需在不影響生產的前提下降低碳排放。近年來，綠證-碳排聯合交易作為一種新型的市場化減排手段，為電解鋁企業參與電-碳市場提供了新的機遇。本文通過對電解鋁企業參與電-碳市場的決策方法進行深入研究，探討了如何利用綠證-碳排聯合交易機制提升企業的經濟效益和環境效益。

  一、電解鋁行業現狀與挑戰

  《2025-2030年全球及中國電解鋁行業市場現狀調研及發展前景分析報告》電解鋁行業作為全球範圍內碳排放的重點行業之一，其生產過程需要大量的電能，主要依賴於燃煤發電，導致溫室氣體排放量顯著。隨著全球氣候問題的日益嚴重，各國政府都在尋求有效的減排策略以應對這一挑戰。碳交易作為一種市場化手段，通過設定碳排放總量並允許企業間進行碳配額交易，旨在控制溫室氣體排放並推動低碳經濟的發展。然而，單一的碳交易機制主要關注碳排放的減少，未能充分激勵可再生能源的利用。為了解決這一問題，綠證交易應運而生，通過發放和交易綠證，鼓勵企業投資和使用清潔能源，推動可再生能源的發展。

  二、電解鋁企業參與電-碳市場的決策方法

  (一)電解鋁負荷建模及參與需求響應模型

  電解鋁的生產主要採用冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法。電解鋁生產的基本原理是使直流電通過以氧化鋁為原料、以碳素為陽極、冰晶石為溶劑組成的電解質，在950～970攝氏度下使電解質溶液中的氧化鋁進行化學反應，電解為鋁和氧。電解槽溫度是電解鋁生產的關鍵因素，必須精確控制在950°C至970°C之間，以保持冰晶石在電解槽中心的熔融狀態和槽壁上的凍結狀態。通過有效的溫度控制，電解鋁負荷能夠在日前提供需求響應來應對風電、光伏和負荷的實時波動。

  (二)階梯碳交易與綠證交易交互機理

  電解鋁行業現狀分析提到碳交易市場通過交易碳排放權的機制，以經濟手段激勵參與主體降低其碳排放量。綠證交易市場則通過規定社會用電量中新能源電量的最低占比，推動售電企業和電力用戶出售或使用綠色電力，激發消費側的綠色用電積極性。綠證-階梯碳聯合交易機制通過核算綠證抵扣碳排量，實現了綠證市場與階梯碳交易市場的聯動，降低了電解鋁企業購買碳配額的成本。

  (三)考慮綠證-碳排聯合交易的電解鋁企業參與電-碳市場決策模型

  以電解鋁企業總收入最大為目標，構建了一個考慮碳交易與綠證交易交互的綜合優化模型。該模型包括電解鋁企業的產品收益、參與需求響應所得收益、參與碳交易成本、綠證交易成本、電解鋁企業與上級電網的交互成本以及風機、光伏、儲能等設備的運維成本。通過優化模型，電解鋁企業可以在滿足生產需求的同時，最大化其經濟效益和環境效益。

  三、算例分析

  (一)算例設置

  為了驗證考慮綠證-碳排聯合交易的電解鋁企業參與電-碳市場決策方法的有效性，本文採用了一個典型的電解鋁企業系統結構進行分析，設置了三種不同場景進行對比。場景1僅考慮碳交易市場帶來的影響;場景2在場景1基礎上增加綠證交易市場的影響;場景3採用本文提出的綠證-階梯碳交互決策方法。

  (二)優化調度結果

  各場景的調度結果和損益情況表明，場景3的電解鋁企業總收入最多，相比場景1和場景2，分別提高了約12.62%和5.75%。這表明通過綠證-階梯碳交互策略，電解鋁企業能夠顯著降低碳交易成本，增加總收入。此外，外部市場環境的變化，如電力、碳和綠證交易價格的波動，對電解鋁企業的總收益有顯著影響。特別是電力價格的變動對電解鋁企業的總收益影響最為敏感。

  (三)階梯式碳交易機制參數的效益分析

  隨著碳交易基準價格的增長，電解鋁企業的碳交易成本不斷增加。當碳交易基準價格超過90元時，由於電解鋁企業總產量的約束，碳排放量達到滿足此約束的最低值，因此碳排放量基本趨於穩定。這表明階梯式碳交易機制能夠有效激勵電解鋁企業減少碳排放。

  (四)新能源出力情況對優化決策的影響

  新能源出力的變化對電解鋁企業的能源結構和總收益有顯著影響。隨著新能源出力水平的提高，綠證實際獲得數量也在不斷增加。在新能源出力降低50%時，電解鋁企業需要購買綠證來填補缺額，導致綠證交易成本增加。而在新能源出力水平較高時，電解鋁企業可以通過出售多餘的綠證獲得較高收益。此外，新能源出力的變化也會影響電解鋁企業的購電成本和碳排放量。

  四、結論

  本文綜合考慮了碳排放權交易和綠色證書交易的雙重機制，深入分析了電解鋁負荷的需求響應能力，並構建了一個新型的決策模型。該模型旨在為電解鋁企業參與電力市場和碳市場交易提供策略指導，通過優化綠證和階梯碳排聯合交易，實現企業在電-碳市場中的最大化效益。研究結果表明，通過核算綠證抵扣碳排量，可以實現綠證市場與階梯碳交易市場的聯動，降低了電解鋁企業購買碳配額的成本，提高了電解鋁企業的總收入。此外，電解鋁企業的總收入與需求響應補償價格呈正相關趨勢，可以通過增加需求響應補償價格的方式來激發電解鋁企業等高耗能負荷參與需求響應的潛力。本文所建立的電解鋁企業的實際碳排放模型對於電解鋁企業參與碳市場獲得一定收益以及電解鋁企業的碳減排具有一定的指導意義。