典型文旅產業度假區的零碳路徑分析研究

氣候變化是導致全球變暖的主要原因[1]。積極應對氣候變化，減少碳排放已經成為全球面臨的挑戰。2020 年我國提出“CO2排放力爭 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和”的目標[2-3]。園區作為城市的基礎單元，物理邊界清晰，所有權明晰，運營和管理生態自成一體，通過自身的質量變革、效率變革和動力變革，可以率先實現低碳化、零碳化[4]。隨著“雙碳”（碳達峰、碳中和）戰略的提出，零碳園區的建設成為園區建設的新目標[5]。

實際上，“近零碳排放”的園區在國外實踐層面已有較成熟的案例[6]。國內對園區層面的“近零碳排放”實現路徑鮮有文獻報道[7-11]。本文以上海國際旅游度假區的“雙碳”行動為研究目的，結合較為成熟的碳排放預測方法和度假區南一片區開發的規劃情況，探索和建立度假區特色的零碳旅游園區的實施路徑，為我國建立文旅產業的典型零碳園區提供路徑支持。

1 研究框架和方法

本論文的研究框架如圖1 所示?；趯δ弦黄瑓^控制性規劃的產業定位、土地功能規劃的解讀，對園區未來的用能需求進行測算?；谟媚苄枨罅康臏y算，以不同的供能方式實現，從供能端的角度預測不同的供能方案下的終端能量需求?；趪覝厥覛怏w排放清單和《上海市溫室氣體排放核算和報告指南》中的碳核算方法對不同供能方案下的碳排放進行預測。最終，科學選擇零碳實現的路徑。

圖1 本研究技術路線研究框架

2 南一片區的終端用能需求預測

2.1 需求端的用能分析

依據南一片區控規中對區域內不同地塊的功能定位和業態形式，預測未來南一片區的用能主要是建筑運行。結合實現不同功能的建筑規模規劃，按照《上海市超低能耗建筑技術導則(試行)》和 GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技術標準》中，測算南一片區在不同的建筑建設標準下的用能需求。結果顯示，以超低能耗建筑標準測算未來的能耗需求為 1.91 億 kWh，近零能耗建筑標準下的能耗需求為 1.76 億 kWh。

2.2 供給端的供能分析及碳排放預測

為了滿足上述的用能量，結合上海國際旅游度假區現有的供能路徑，可以提出多種供能方案，具體選擇如下。

2.2.1 “單獨華東電網”供能方案

南一片區建筑運行過程中的電力、冷、熱需求都通過大電網電力輸入解決。那么在超低能耗建筑標準和近零建筑標準情況下，用電量分別約為 1.91 億 kWh 和 1.76 億 kWh。根據國網研究院國網能源研究院全球能源互聯網研究中心在《2030、2050 我國發電裝機有望分別突破 30、50 億千瓦電力系統如何發展》中的預測值，華東電網供能方案下，通過調變不同建筑能耗建設標準、不同電力結構因子以及不同開發階段多個變量，分析南一片區的碳排放情況。

圖2 所示， 2025 年，南一片區按照規劃全部完成，碳排放量（折算為 CO2，下同）為 8.2 萬～8.9 萬 t。隨著 2030 年、2040 年、2050 年度電排放因子逐漸降低，南一片區的碳排放逐年下降。到了 2060 年南一片區的碳排放還有接近 1.5 萬 t。如果再考慮南一片區建筑開發的進度，在該供能方案下南一片區的碳達峰時間為 2030 年，峰值約為 7.3 萬 t。

圖2 “單獨華東電網”供能方案的碳排放預測

2.2.2 “能源中心站＋華東電網”聯合供能方案

依據現有的南一片區分布式供能方案，公共建筑運行過程中的冷、熱需求繼續延用核心區的分布式能源系統供能方式，而公共建筑運行過程中的照明及南一片區住宅建筑用能則采用大電網的供能途徑。其中的分布式能源站負荷計算采用指標法進行估算。經測算，建成后，能源中心站全年天然氣消耗量 1 763 萬 m3，實現年供電量 4 096 億 kWh，年供冷量 55.5 萬 GJ，年供熱量 27.0 萬 GJ，年供熱水 55 814 t。南一片區的居民建筑和公共建筑中的照明部分，考慮通過大電網下電方式提供，需要 1.04 億～1.13億 kWh。

如圖3 所示，2025 年南一片區實現全部項目開發，碳排放量為 8.7 萬～9.1萬 t。這一情景下，“能源中心站+華東電網”聯合供能方案的碳排放會略低于華東電網供電排放。另外，隨著度電排放因子（折算為 CO2，下同）逐步降低，甚至 2060 年到 80 g/kWh，南一片區的碳排放仍高達 4.6 萬～4.7 萬 t，遠遠高于同等電力因子下的“大電網供電供能”方案。這主要是來自于能源中心站的貢獻居高不下導致的。假如再考慮南一片區建筑開發的進度，南一片區的碳達峰時間為 2030 年，峰值約為 8.1 萬 t，略高于“大電網供電供能”方案的峰值。

圖3 “能源中心站＋華東電網”聯合供能方案的碳排放預測

2.2.3 “能源中心站＋光伏”聯合供能方案

“能源中心站+光伏”聯合供能方案，除了能源中心站的設計供能區域和供能量外，南一片區的居民建筑和公共建筑中的照明部分，考慮通過光伏方式提供。通過南一片區控規中土地利用情況的規劃，暫時假設規劃區發展備建用地面積的 50% 可用作安裝光伏系統，那么南一片區的最大光伏發電量為 1.02 億 kWh。依據建筑的不同能耗標準，用電需求為 1.04 億～1.13億 kWh。因此，在規劃區發展備建用地面積的 50% 比例用作安裝光伏系統，基本可以滿足未來所有建筑的用能需求。

如圖4 所示，該方案下南一片區的碳排放量達到 4.4 萬 t，主要由于能源中心站的天然氣使用造成的碳排放。假如再考慮南一片區建筑開發的進度，南一片區的碳達峰時間為 2030 年，峰值約為 4.5 萬 t，遠低于“單獨華東電網”供能方案和“能源中心站+華東電網”聯合供能方案的峰值。但是到了 2060 年，南一片區的碳排放仍居高不下，遠遠高于上述 2 種方案。

圖4 “能源中心站＋光伏”聯合供能方案的碳排放預測

2.2.4 “華東電網＋光伏”聯合供能方案

假設南一片區大力挖掘光伏發電潛力，自產光伏發電通過并網全部供南一片區使用，剩余部分的電力、冷、熱需求仍然通過大電網電力輸入解決。依據上面 2.2.1 部分方案的測算結果，光伏自產和大電網聯合供能，總用電量為 1.76 億～1.91億 kWh。其中，通過光伏發電可以最大解決 1.02 億 kWh。

如圖5 所示，在該方案下南一片區的碳排放主要來自于華東電網的電力間接排放。如果不考慮實際進度，南一片區的碳排放量會隨著華東電網電力因子下降而降低。在 2025 年南一片區實現全部項目開發，碳排放量為（3.4～4.1）萬 t。而到了 2060 年，碳排放量為 0.7 萬 t 。若考慮實際進度，南一片區的碳達峰時間為 2030 年，達峰值為 4.7 萬 t。

圖5 “華東電網＋光伏”聯合供能方案的碳排放預測

3 南一片區零碳園區的實現路徑分析

基于上述對不同供能方式下的碳排放預測，對南一片區通過傳統情景、低碳情景和深度低碳情景 3 個能源發展情景的設定，預測園區碳達峰、碳中和的路徑，如圖6 所示。

圖6 南一片區碳達、峰碳中和預測

3.1 傳統情景

傳統情景下，主要是依托于能源中心站和大電網供電兩種化石能源為主的供電方式。體現為“碳排放快速增長、快速下降和緩慢下降”特征。2025-2030 年由于南一片區分階段完成主體開發，碳排放總量快速增長并達峰值，2030 年碳排放峰值約 8.16 萬 t。2030-2040 年碳排放總量快速下降。這主要是歸因于逐漸削減能源中心站的能源貢獻，增加大電網供電比例。2040-2060 年碳排放緩慢降低，造成碳排放降低主要是電力結構的清潔化。該情景碳中和周期較長，2060 年碳排放總量約 1.53 萬 t。

3.2 低碳情景

低碳情景下，2025-2030年適度控制清潔能源（主要是光伏發電）開發進度，保留能源中心站和大電網供電的能源供給主體地位，2030-2040 年加快光伏發電比例，逐漸淘汰能源中心站。

低碳情景下，體現為“碳達峰峰值降低、加速下降實現中和”特征。2020-2030 年碳排放總量快速增長達峰值，2030 年碳排放峰值約 6.87 萬 t。2030-2040 年碳排放總量較快速下降，2040 年碳排放總量為峰值 28% 左右；2040-2060 年深度碳減排，2060年碳排放總量約 0.7 萬 t，配合園區生態碳匯，以及通過碳交易方式，南一片區能按時完成碳中和目標。

3.3 深度低碳情景

深度低碳情景下，通過引進更加先進的節能技術和產品，加強對建筑、交通等的深度節能改造，實現對能源需求的進一步降低。深度低碳情景下，體現為“碳達峰峰值進一步降低、快速下降實現中和”特征。2030 年園區碳排放峰值約 6.45 萬 t；2030-2040 年碳排放總量快速下降，2040 年碳排放總量為峰值 21% 左右；2040-2060 年深度碳減排，2060 年碳排放總量約 0.45 萬 t，配合園區生態碳匯，以及通過碳交易方式，南一片區也能按時完成碳中和目標。

4 結 語

本研究的主要結論為：

（1） 南一片區的碳排放來源主要來自于園區內建筑運行的能源消耗。

（2）用能方式的選擇對于園區的碳排放總量影響較大，不同用能方式隨著時間維度下的發展，其碳排放強度會有所調整。這說明不同發展階段園區用能充分選擇，能起到低碳效果的用能途徑，同時隨著技術的發展用能方式需有所調整。

（3）園區在低碳發展情景和深度低碳發展情景下，到了 2060 年基本都能自然實現碳中和，實現零的目標愿景。

（4）對于南一片區若要提前實現零碳園區打造，基于其不同發展階段下最大的碳排放量，可通過購買碳配額、碳信用的方式實現零碳目標。