許幸榮 劉 琪 梁 鵬 王 題 鄭志揚
1 中國聯(lián)通智能城市研究院 北京 100048
2 重慶大學(xué)能源與動力工程學(xué)院 重慶 400044
工業(yè)園區(qū)是產(chǎn)業(yè)集中發(fā)展的核心區(qū)域,是推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要空間載體,是一個由工業(yè)、商業(yè)、建筑、物流交通等多樣化的業(yè)態(tài)單元融合形成的完整生態(tài)系統(tǒng)[1]。在全球氣候變化的背景中,如何降低工業(yè)園區(qū)的溫室氣體排放成為了各國家戰(zhàn)略和企業(yè)愿景的新方向,工業(yè)“零碳”園區(qū)成為人們關(guān)注的新概念。工業(yè)“零碳”園區(qū)是以實現(xiàn)園區(qū)的碳達(dá)峰碳中和為目標(biāo),以綠色高質(zhì)量發(fā)展為愿景,充分利用新信息技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)、運營、提升的新型“零碳”園區(qū)。具體來說,是指在一個產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi),直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳排放總量,在一定周期內(nèi)(通常為一年),通過清潔技術(shù)支持、碳回收技術(shù)、能源存儲交換等方式全部予以抵消,從而實現(xiàn)全年碳元素“零排放”目標(biāo)[2]。
我國高度重視工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)。我國工業(yè)園區(qū)對全國經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)大概是30%,但工業(yè)能源消費占全國能源消費總量66%左右,工業(yè)碳排放占中國總碳排放的68%[1]。自2020年9月22日,習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上正式提出“雙碳”目標(biāo)之后,我國先后通過《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達(dá)峰行動方案》等頂層文件對雙碳工作進(jìn)行了系統(tǒng)謀劃、總體部署,制定了《國家發(fā)展改革委辦公廳工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于做好“十四五”園區(qū)循環(huán)化改造工作有關(guān)事項的通知》《關(guān)于推進(jìn)國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)碳達(dá)峰碳中和相關(guān)工作的通知》《國家高新區(qū)綠色發(fā)展專項行動實施方案》等政策文件鼓勵推動園區(qū)能源系統(tǒng)優(yōu)化和循環(huán)化改造,加快園區(qū)的綠色低碳化轉(zhuǎn)型,建設(shè)工業(yè)“零碳”園區(qū)[1]。
工業(yè)“零碳”園區(qū)的建設(shè)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)廣泛開展并取得了一定成效,其中內(nèi)蒙古、上海、安徽、福建、廣東率先出臺政策,鼓勵開展工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè),京東、寧德時代、聯(lián)想、元氣森林等行業(yè)龍頭企業(yè)也先后發(fā)布“零碳”工廠建設(shè)計劃,積極打造工業(yè)“零碳”示范園區(qū)。但不同的工業(yè)園區(qū)具備不同的區(qū)域特征、產(chǎn)業(yè)構(gòu)成、發(fā)展現(xiàn)狀等特點,因此在“零碳”改造過程也會因地制宜地應(yīng)用不同特點的模式進(jìn)行改造。本文選取的不同地區(qū)、不同產(chǎn)業(yè)、不同“零碳”模式的園區(qū)代表,如表1所示。相比于發(fā)達(dá)國家,我國的工業(yè)園區(qū)存量大,且不同工業(yè)園區(qū)地域政策、規(guī)模、入駐產(chǎn)業(yè)情況不一,這也導(dǎo)致我國的工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)總體還處于示范階段。
表1 工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)典型模式對比
工業(yè)園區(qū)的“零碳”化建設(shè)涉及園區(qū)的整個建設(shè)及運營周期,工業(yè)園區(qū)建設(shè)過程、能源系統(tǒng)整體優(yōu)化和污染綜合整治、可再生能源的循環(huán)利用,以及日常生產(chǎn)運營中的碳排放的統(tǒng)一監(jiān)測管理等方面[3]。因此本文從建筑材料低碳化、能源結(jié)構(gòu)清潔化、資源利用循環(huán)化、碳排管理集約化四個方面來分析工業(yè)“零碳”園區(qū)的發(fā)展趨勢。
2022年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》明確指出,“園區(qū)建筑將進(jìn)一步向綠色低碳的方向發(fā)展,以提升綠色建筑發(fā)展質(zhì)量、提高新建建筑節(jié)能水平、加強(qiáng)既有建筑節(jié)能綠色改造、推動可再生能源應(yīng)用、實施建筑電氣化工程、推廣新型綠色建造方式、促進(jìn)綠色建材推廣應(yīng)用、推進(jìn)區(qū)域建筑能源協(xié)同、推動綠色城市建設(shè)等作為重點發(fā)展方向”[4]。因此新型園區(qū)建筑設(shè)計規(guī)劃除了考慮整體性、功能性、實用性之外,還需要追求低碳性、智能化等方面的發(fā)展。在實際建造過程中,需要考慮采用節(jié)能保溫材料、遮陽板、三玻窗等節(jié)能建筑技術(shù),此外園區(qū)建筑可通過物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備,將能耗數(shù)據(jù)接入能源管理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)管,多角度促進(jìn)工業(yè)園區(qū)建筑向綠色建筑轉(zhuǎn)變。
能源是打造“零碳”園區(qū)最為核心、重要的內(nèi)容,不同類型的園區(qū)在功能和用能特點上都存在一定差異,大部分工業(yè)園區(qū)依然以燃煤產(chǎn)能產(chǎn)電為主。根據(jù)國家發(fā)展改革委發(fā)布的《關(guān)于開展全國煤電機(jī)組改造升級的通知》和《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》等文件,可以明確工業(yè)“零碳”園區(qū)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型方向?qū)⑹峭ㄟ^煤電機(jī)組改造升級、推動新型儲能融合發(fā)展和源網(wǎng)荷儲一體化綠色供電園區(qū)建設(shè)打造清潔電力體系[5]??稍偕茉窗l(fā)電主要包括風(fēng)能、太陽能、水力發(fā)電等技術(shù)手段,可根據(jù)園區(qū)具體情況,因地制宜選擇發(fā)電方式。在儲能方面,可以同步配套氫儲能、氨儲能、電化學(xué)儲能等儲能系統(tǒng),以實現(xiàn)園區(qū)供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。整體提升園區(qū)內(nèi)交通用能、分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)、工業(yè)用能等領(lǐng)域中清潔能源比重,構(gòu)建多元的清潔能源結(jié)構(gòu)。除了能源結(jié)構(gòu)清潔化之外,工業(yè)“零碳”園區(qū)還需重點關(guān)注如何能夠持續(xù)提高園區(qū)的用能效率。能源的高效利用需從技術(shù)創(chuàng)新角度出發(fā),利用節(jié)能減碳技術(shù),系統(tǒng)化提升園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)和公共設(shè)施的能效水平,從全局角度綜合提升園區(qū)能源利用效率[6]。
在2021年年底,國家發(fā)改委發(fā)布《國家發(fā)展改革委辦公廳工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于做好“十四五”園區(qū)循環(huán)化改造工作有關(guān)事項的通知》,提出要建設(shè)循環(huán)化園區(qū),加快推動產(chǎn)業(yè)園區(qū)綠色低碳循環(huán)發(fā)展,提高資源能源利用效率,助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)[7]。建立健全綠色低碳循環(huán)化發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系成為了國家的重要決策部署。而當(dāng)前,大部分園區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀遠(yuǎn)不足以達(dá)到要求水平,園區(qū)的循環(huán)化改造面臨著循環(huán)化理論認(rèn)知不足和建設(shè)水平不高的雙重難題,需要具體的發(fā)展指南引導(dǎo)推進(jìn)園區(qū)的循環(huán)化改造。著力朝綠色工廠建設(shè)方向前進(jìn),實現(xiàn)廠房集約化、原料無害化、生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化、建材綠色化,推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展典型模式。
工信部于2021年12年發(fā)布的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確提出,園區(qū)建設(shè)或改造以工藝、裝備為核心,以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈等載體,構(gòu)建虛實融合、知識驅(qū)動、動態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能管理平臺,推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化變革。工業(yè)“零碳”園區(qū)的管理既需要實現(xiàn)對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的管理,也需要對碳足跡的追綜和對碳排放行為的監(jiān)控,該目標(biāo)的實現(xiàn)需要通過5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等高效信息技術(shù)建設(shè)工業(yè)“零碳”園區(qū)管理平臺系統(tǒng),以此實現(xiàn)園區(qū)從基礎(chǔ)建設(shè)、運營管理、綜合服務(wù)到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全方位智慧化管理。管理平臺需要滿足共性業(yè)務(wù)沉淀、數(shù)據(jù)實時監(jiān)管、智能信息決策等技術(shù)需求,也要滿足關(guān)注園區(qū)能源能耗管理和碳足跡追蹤,具備精細(xì)化管理體系,能減少能源浪費與成本流失等雙碳需求。
工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)應(yīng)圍繞國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要關(guān)于“加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系、推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型”的總體要求,一要加強(qiáng)系統(tǒng)謀劃,工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)作為一項戰(zhàn)略性工程,應(yīng)以頂層規(guī)劃牽引,對園區(qū)碳匯和碳減排進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。二要保障技術(shù)供給,通過技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn),為工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)提高源動力。三要建設(shè)數(shù)字化的集約管理平臺,集成數(shù)字孿生、多源融合感知等新技術(shù),實現(xiàn)園區(qū)的碳監(jiān)測、分析、預(yù)測等碳數(shù)據(jù)全生命周期管理。四要構(gòu)建商業(yè)模式,通過積極融合碳排交易市場,實現(xiàn)碳資產(chǎn)的集約化管理,將園區(qū)減碳效益轉(zhuǎn)化為實際商業(yè)效益。
頂層規(guī)劃是工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)中至關(guān)重要的一環(huán),是園區(qū)實現(xiàn)“零碳”可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性工作[8]。首先,需要針對園區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),深入核查自身的碳排放情況,構(gòu)建碳測算模型,估算碳達(dá)峰目標(biāo)值和達(dá)峰期限。其次需要梳理出潛在的“零碳”實施途徑,不但要結(jié)合園區(qū)定位、產(chǎn)業(yè)選擇、空間布局等內(nèi)容,還要全面考慮“零碳”能源體系、“零碳”建筑體系和“零碳”交通體系的布局等。最后,針對不同減排途徑的減排潛力、減排成本和減排效益等進(jìn)行詳細(xì)評估和測算,結(jié)合自身具備的能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)用轉(zhuǎn)型、數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大核心能力,科學(xué)選擇“零碳”路徑,明確減排目標(biāo)、重點任務(wù)、重點措施等事項,形成精細(xì)化的碳排放控制計劃和實施方案。
技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)工業(yè)“零碳”園區(qū)建設(shè)的源動力??煽紤]從能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、重點領(lǐng)域集中減碳、提升碳匯能力幾個方面入手。在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型方面,通過構(gòu)建以可再生能源為核心的新型電力系統(tǒng),建設(shè)多元融合、高承載、高互動、高自愈、高效能的高彈性電網(wǎng),實現(xiàn)精準(zhǔn)“荷隨源動”,以高經(jīng)濟(jì)性的方式提升園區(qū)電網(wǎng)消納可再生能源的能力,提升電力負(fù)荷彈性;在重點領(lǐng)域集中減碳方面,主要是針對工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、建筑用能等高產(chǎn)碳領(lǐng)域,實現(xiàn)減碳能力的重點突破。比如在交通運輸領(lǐng)域,可構(gòu)建集約高效、綠色低碳、便捷舒適的交通網(wǎng)絡(luò),優(yōu)化調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)提升通行效率;還可以通過V2G(Vehicle-to-grid)技術(shù)構(gòu)建“零碳”智慧車聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)可控充放電,以提高能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性,促進(jìn)能源網(wǎng)絡(luò)與電動汽車充放電網(wǎng)絡(luò)融合。在提升碳匯能力方面,可通過有機(jī)結(jié)合負(fù)碳技術(shù)降碳及生態(tài)碳匯固碳形成碳消除機(jī)制,實現(xiàn)絕對碳減排,因地制宜發(fā)展“零碳”資源,包括推進(jìn)生物質(zhì)能多元化利用,發(fā)展垃圾焚燒發(fā)電、沼氣發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)等利用場景,運用BECCS(生物質(zhì)源碳捕集、利用與封存)等技術(shù),促進(jìn)負(fù)碳技術(shù)規(guī)模化落地實施,構(gòu)建二氧化碳循環(huán)利用及相應(yīng)生態(tài)鏈體系,實現(xiàn)生物質(zhì)開發(fā)利用全過程負(fù)碳排放。
平臺集約管理是指工業(yè)園區(qū)通過搭建雙碳統(tǒng)一管理平臺,以園區(qū)綜合能源調(diào)控、園區(qū)雙碳智能化管理為導(dǎo)向,進(jìn)而對園區(qū)進(jìn)行全面監(jiān)測碳排動態(tài)、分析碳排瓶頸、發(fā)現(xiàn)碳排規(guī)律、制定碳規(guī)劃、模擬碳資產(chǎn)交易,實現(xiàn)對園區(qū)碳數(shù)據(jù)的全面追蹤及管理。主要包括碳監(jiān)測、碳分析、碳預(yù)測等能力。碳監(jiān)測是指通過綜合觀測、數(shù)值模擬、統(tǒng)計分析等手段,實時跟蹤園區(qū)內(nèi)企業(yè)的碳排放情況、環(huán)境數(shù)據(jù)、生態(tài)系統(tǒng)碳匯等碳資源狀況及其變化趨勢信息。獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)后,可以應(yīng)用數(shù)據(jù)孿生技術(shù),利用現(xiàn)實物理模型、傳感器數(shù)據(jù)和運行歷史等數(shù)據(jù),在虛擬空間中集成映射出園區(qū)真實碳排放情況,達(dá)到虛實聯(lián)動的效果,從而輔助完成分析決策。碳分析是指通過分析數(shù)據(jù),了解園區(qū)內(nèi)各企業(yè)的碳排放趨勢、主要排放源和影響因素。同時,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評估,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過碳分析,可識別出碳排放的熱點區(qū)域和高排放企業(yè),分析碳排路徑,找到碳減排的切入點,制定碳減排策略。碳預(yù)測是通過數(shù)值模擬和仿真技術(shù)對園區(qū)內(nèi)碳排放情況進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化,碳模擬涉及碳排放模型的構(gòu)建、數(shù)據(jù)模擬和情景分析等,其核心是構(gòu)建碳排放模型,結(jié)合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和驗證,然后結(jié)合數(shù)據(jù)模擬結(jié)果,通過情景分析,預(yù)測在不同場景下,園區(qū)整體碳排放情況,為園區(qū)減排目標(biāo)的設(shè)定和減排策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。
商業(yè)模式構(gòu)建是指工業(yè)園區(qū)在完成自身減排任務(wù)的同時,也可通過積極融合碳排交易市場,通過市場機(jī)制實現(xiàn)碳排放權(quán)的買賣,碳交易業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及碳排放權(quán)的定價、交易和管理。在碳交易體系下,園區(qū)由政府分配相應(yīng)的碳排放權(quán)配額,園區(qū)通過能源轉(zhuǎn)型升級而減少的碳排放量,或是因為“零碳”排或減排項目所產(chǎn)生的減排信用額,可在市場上進(jìn)行流轉(zhuǎn)交易,即可視作園區(qū)的碳資產(chǎn)。對碳資產(chǎn)進(jìn)行合理的分配、利用、管理,以及在碳市場上的交易與投資,可以為園區(qū)的“零碳”運營提供更多靈活便捷的選項。工業(yè)“零碳”園區(qū)可建立碳資產(chǎn)交易模擬平臺,為企業(yè)提供碳排放權(quán)的買賣和交易模擬服務(wù),以及用電咨詢、移動運維、綜合節(jié)能等專業(yè)化增值服務(wù)。幫助企業(yè)用戶降低用能成本,提升綠色度,提高用能效率。
高質(zhì)量綠色發(fā)展,完成雙碳目標(biāo)已經(jīng)成為國家的重要戰(zhàn)略,工業(yè)園區(qū)從低碳到近“零碳”再到最終的“零碳”發(fā)展是提升競爭力、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。在“零碳”目標(biāo)的指引下,工業(yè)園區(qū)的發(fā)展還與國家層面宏觀引導(dǎo)積極緊密相關(guān),工業(yè)園區(qū)除了實現(xiàn)自身的“零碳”目標(biāo)外,還可以在政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定、碳金融環(huán)境建立與完善等方面向相關(guān)部門提供經(jīng)驗建議,促進(jìn)業(yè)態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。相關(guān)建議可以從以下幾個方面考慮。
一是進(jìn)一步優(yōu)化和推進(jìn)“零碳”排放區(qū)試點政策,推動相關(guān)政策、規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)的制定,遵守相關(guān)法規(guī)要求,提高排放數(shù)據(jù)的公開性與透明度,包括減量目標(biāo)達(dá)成的程度,以減少未來國內(nèi)碳達(dá)峰碳中和政策監(jiān)管風(fēng)險,降低企業(yè)發(fā)展過程中的碳風(fēng)險。
二是建立和完善碳排放交易所,推出統(tǒng)一、客觀、透明的碳認(rèn)證,開展碳金融、碳交易,加速雙碳轉(zhuǎn)型,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益。為了降低園區(qū)綠色轉(zhuǎn)型的風(fēng)險,除了完善的政策指導(dǎo)之外,還可以通過財政補貼、以獎代補、貸款等創(chuàng)新方式加強(qiáng)碳市場機(jī)制的建設(shè),保障園區(qū)碳交易實現(xiàn)“收支平衡”。
三是推動“零碳”園區(qū)標(biāo)桿示范項目建設(shè),以局部帶動范圍,將試點經(jīng)驗大力推廣,帶動更多城市的園區(qū)企業(yè)建設(shè)“零碳”經(jīng)濟(jì),促進(jìn)城企融合,綠色發(fā)展,使得地方城市和園區(qū)在摸索中創(chuàng)新解決方案,自下而上為國家“雙碳”戰(zhàn)略體系豐富內(nèi)容。