既有建成區零碳更新改造的經驗模式探索

王 凱 胡耀文 曾有文 王富平

摘 要

針對既有建成區零碳更新改造的問題，利用國家住房城鄉建設部與海南省共同建設博鰲零碳示范區的契機，將東嶼島按照一個典型城市建成區來開展更新改造探索，緊扣城區碳排放的核心要素，通過建立現場指揮部、引入社會企業參與、開展全過程技術管理、引入第三方評估等方式，探索形成了零碳城區更新改造的規劃、建設、管理模式，零碳更新改造的技術實施路徑，零碳城區社會治理的相關經驗等內容。

Abstract

In response to the issue of zero carbon renewal in built-up areas， taking advantages of the joint construction of theBoao Zero Carbon Demonstration Zone by the Ministry of Housing and Urban Development of China and HainanProvince， Dongyu Island will be explored for renewal and renovation as a typical urban built-up area， closely focusingon the core elements of urban carbon emissions. By establishing on-site command centers， introducing social enterpriseparticipation， conducting full process technical management， and introducing third-party assessments， etc.， this paperexplores and forms the planning， construction， and management models for the renovation and transformation of zerocarbon urban areas， as well as relevant experience in social governance of zero carbon urban areas.

關鍵詞：零碳；更新改造；既有建成區；博鰲零碳示范區

Keywords：Zero carbon; Renewal; Built-up areas; Boao zero carbon demonstration zone

0 引 言

全世界范圍內城市占全球碳排放總量的71% ～ 76%，我國約70% 的碳排放來自城市。城市建成區的綠色降碳更新改造是全球實現碳達峰、碳中和的主戰場。

2022 年初，住房城鄉建設部與海南省委省政府主要領導動議在海南聯合開展零碳示范區的創建工作，借鑒國際先進經驗，探索對于海南省和全國城鄉人居環境“雙碳”工作具有重要借鑒和推廣意義的零碳城區建設模式，打造“中國樣板”。經過分析比較，博鰲東嶼島因其特有的國際展示價值和適宜的建設規模入選，海南博鰲零碳示范區（以下簡稱“示范區”）的創建工作正式啟動。

1 博鰲零碳示范區現狀概況

博鰲東嶼島位于瓊海市博鰲鎮，占地面積約1.78km2，是博鰲亞洲論壇的永久會址所在地。根據《博鰲亞洲論壇特別規劃區總體規劃修編（2017—2035）》，特別規劃區未來將建設成為以博鰲亞洲論壇為核心的國家重要的政商對話平臺，非正式、舒適、和諧的東方山水田園會議小鎮[1]。東嶼島作為博鰲亞洲論壇的永久會址所在地，其建設發展對帶動特別規劃區協同發展，促進鄉村振興起著至關重要的作用。目前博鰲亞洲論壇會址相關場館及設施已經投入使用20 多年，存在建筑和設施設備陳舊、設施設備能耗高、資源循環利用率低、智能運維能力不足等問題，已無法更好地滿足非正式、舒適、和諧、綠色、高效的國際會議要求，也不符合國家和海南省生態文明建設和推進“雙碳”工作的基本要求[2]。

經估算， 東嶼島現狀碳排放量約為14，540.56tCO2/ 年。其中，建筑系統排放量約為11，737.72tCO2/ 年， 交通系統排放量約為971.44tCO2/ 年，固體廢物資源化利用系統排放量約為1，341.2tCO2/ 年，水資源循環利用系統排放量約為490.2tCO2/ 年。此外，東嶼島現狀景觀植被系統的碳匯量約為614.3tCO2/ 年?？鄢坝^植被系統的碳匯作用，東嶼島年凈碳排放量約為13，926.26tCO2/ 年[3]。

2 零碳更新改造的工作目標

示范區按照“區域零碳、資源循環、環境自然、智慧運營”的四大設計理念，形成了建筑綠色化改造、可再生能源利用、固廢資源化處理、水資源循環利用、交通綠色化改造、園林景觀生態化改造、運營智慧化建設、新型電力系統8 大類18 個項目的項目架構和一“零”（全島運行階段零碳）、二“降”（建筑本體能耗下降、交通能耗下降）、七個“100%”（島內新能源車比例100%、可再生能源替代率100%、污水再生回用率100%、直飲水覆蓋率100%、可堆肥垃圾就地資源化利用率100%、非侵蝕岸線生態化比例100%、智能化運維覆蓋率100%）的建設目標。

3 零碳更新改造的工作組織

在部省聯合領導小組的統籌下，由中國城市規劃設計研究院（簡稱中規院）牽頭成立了全過程技術管理團隊，下設專家組、技術組和第三方評估機構。專家組負責技術指導、方案審查、施工巡查、過程指導、施工前預評估、試運行指導等工作；技術組下轄生態景觀、水務市政、綠色建筑、智慧運行、新型能源、綠色交通等專業組，負責對接各實施主體的項目實施；第三方評估機構就現狀碳計量、方案評估、設備評估、過程評估、成效評估等方面進行階段性評估等工作。

考慮到示范區的創建工作涉及跨專業、跨部門和探索性高的問題，構建了由省市零碳示范區建設專班、各實施主體、全過程技術管理團隊、設計單位在東嶼島現場聯合辦公的工作模式，梳理研究項目的難點堵點問題，總結經驗，并提出切實可行的解決方案（ 圖1）。

4 零碳更新改造的實施路徑

4.1 構建目標可達的減碳實施路徑

綜合考慮項目的先進性、示范性、針對性和零碳目標可達性，構建了零碳能源供應體系、低碳綠色建筑體系、零碳化綠色交通體系、環境基礎設施改造、生態碳匯能力提升和零碳化智慧管理系統6 個核心減碳實施路徑。

4.2 構建立足全球的零碳技術體系

結合海南省住房城鄉建設廳組織開展的“博鰲零碳示范區零碳技術方案與產品”征集活動，建立從全球技術長名單到優選展示中名單，再到示范區集成應用短名單的示范技術篩選機制，搭建示范區零碳技術體系和建設指標。

4.3 基于項目成效的總體方案布局

圍繞“區域零碳、資源循環、環境自然、智慧運營”四大設計理念，形成8 個大類18 個實施項目的建設內容、建造銜接、技術落地方案，形成項目集成布局設計和設計集成實現。

4.3.1 區域零碳

通過9 個實施項目，統籌建筑綠色化改造、可再生能源利用和交通綠色化改造的系統設計，集成展示69 項示范技術。結合設施設備老化、技術落后、高能耗、體驗感差等問題，開源節流，通過建筑綠色化改造、可再生能源利用、交通綠色化改造、零碳新型電力系統的一體化設計實施，解決東嶼島運營階段碳中和及能源系統零碳化的核心問題，在零碳城區源網荷儲調一體化建設方面，探索示范路徑。創造所見（光伏瓦、光伏路面、光伏地磚、光伏陽臺玻璃等）、所行（無人駕駛公交、發電自行車、慢行綠道等）、所感（智慧停車場、智慧公交、智能客房系統等）協同作用的零碳應用場景。

4.3.2 資源循環

通過4 個實施項目，統籌資源循環利用和水資源循環利用的系統設計，集成展示10 項示范技術。針對東嶼島資源處理技術先進性不足，循環利用水平低等問題，通過物資循環利用和水資源循環利用微改造，結合有機果蔬供應基地建設、可循環和利廢工程材料利用，建立資源循環利用系統，在零碳城區新型基礎設施微改造與資源循環利用方面探索示范路徑。進一步從所行（海綿化室外環境）、所用（可循環建材、環境優化的生活垃圾處理設施）、所享（有機食品、高品質供水）方面，豐富科技場景。

4.3.3 環境自然

通過3 個實施項目，統籌近自然駁岸改造、林地碳匯能力提升、低碳設施設計與應用和生態化水系改造的系統設計，集成展示18 項示范技術。針對景觀人工化、破碎化、低品質問題，通過園林景觀生態化改造，以環境擾動最小化、碳匯能力最大化、生物系統可循環為重點，在零碳城市生態本底修復方面探索示范路徑。重塑東嶼島隱逸、充滿野趣的高品質自然場景，人工環境回歸自然。

4.3.4 運營智慧

通過CIM+ 可視化零碳管理系統和碳監測終端設備2 個實施項目，開展運營智慧化改造，成體系整合創新智慧化技術。建立數字孿生東嶼島三維底盤；支撐智慧零碳的運營與管理，提高降碳管理效率；實施一體化的智慧能源管理，銜接碳源、零碳能源監測與計量；銜接可視化零碳展示大屏和零碳智慧客戶體驗和使用終端；在零碳城區的智慧監測和管理方面探索示范路徑。智慧化賦能“零碳設計—數字化施工管理—智慧運行—智慧治理—能源管理—零碳生活”全新鏈條，創造智慧科技場景。

4.4 開展示范項目的詳細設計

在總體設計方案基礎上，根據每個項目的設計目標和指標、設計內容，進一步明確設計范圍、設計措施、技術方案、試運營要求、豎向與標高設計、投資估算、進度安排等內容。

5 零碳更新改造的經驗

5.1 破解城市建成區綠色零碳更新改造的問題

破解城市建成區綠色零碳更新改造問題，關鍵在于實現建筑、交通、市政、人的行為活動等各要素的整體零碳。示范區作為探索我國城區綠色降碳更新改造問題的微觀縮影，通過創建方案定系統目標、技術導則定實施標準、總體設計定技術布局、項目施工圖設計定工藝工法，開展全過程技術管理、全生命周期的碳審計與碳管理等一系列工作，形成了一套可推廣的零碳建設規劃、建設、管理運行流程。

對標新區建設的綠色低碳探索典范——哈馬碧生態城，示范區將打造成建成區通過更新改造實現的零碳建設全球典范。

5.2 采用借力自然與因地施策相結合的精準方案

示范區借助氣候模型、能耗模型、負荷模型等現代數字化分析工具，因地施策，精準應用各類工藝工法，實現人與自然在零碳改造中的合力共生。

5.2.1 被動式技術優先的零碳改造

在建筑綠色化改造方面，將建筑綠色化改造和可再生能源利用精準融合，最大化利用風、光、熱資源，讓自然做功。優先組織被動式、低成本的自然節能降碳技術，減少機械設備的使用；在此基礎上，根據不同功能用房的冷負荷需求選擇空調設備和使用方式，使空調負荷最小、能耗最低、投資最少；同時，最大化利用島內建筑、地面、停車場、景觀設施等外部空間鋪設光伏發電系統，根據不同朝向、高度的得熱特點及景觀要求，選擇不同光伏材料和組件鋪設方式，實現光伏組件發電效率和景觀效果整體最佳。

5.2.2 注重全生命周期的零碳改造

在全生命周期零碳方面，景觀生態化改造和水資源循環利用項目因勢利導，充分利用植被、土、水等自然元素提高自然碳匯能力，促進自然生態循環。示范區所有拆改項目，如建筑空間改造、道路廣場海綿化改造、景觀生態修復等，均嚴格控制拆改量，優先利用廢棄空間，采用廢舊材料、可循環利用材料，減少新增建設對環境的擾動，并為未來的新技術、新需求預留持續的改造升級空間，力爭全生命周期減碳。

5.3 組織貫通零碳領域先進性和適用性新技術

零碳城區的技術組織應貫通建筑、交通、市政等相關碳源領域，系統效率優先，統籌考慮技術的先進性和適用性。項目組結合熱帶海島實際，緊扣“區域碳排放量整體下降”這一目標，運用碳排放清單分析、單位投資的減碳效益分析、技術的氣候適應性分析等多種評估手段，綜合研判，最終形成經濟可行、先進性與適宜性并重、具有較高推廣價值的熱帶城區零碳建設技術集成體系，集成應用了國際或國內領先的一批先進技術和產品，實現減碳效益、經濟效益和社會效益的整體最佳。

5.3.1 建筑減碳集成示范

建筑減碳方面，形成針對不同體量和功能類型的空間降碳與可再生能源利用技術集成示范。

1）中小型建筑——打造“光儲直柔”系統利用示范。

新聞中心規模適中，適合開展新技術應用探索。改造采用了“光儲直柔”系統，是目前國內直流元素最豐富、運行調控水平最高的光儲直柔系統之一，其中的多個單項技術和產品具有自主知識產權，在國際或國內同類技術產品中性能最佳。如高安全、長壽命全釩液流長時儲能系統，國際領先的光伏逆變器，國內轉換效率最高的太陽能光伏板等。該項目的年光伏發電量大于建筑自身用電量，它也是一座產能建筑。

2）大型建筑——打造全電氣化及水蓄冷系統利用示范。

博鰲亞洲論壇國際會議中心及酒店、東嶼島大酒店的改造借鑒冬奧會張家口賽區的先進用能降碳理念，全面改造生活熱水和炊事設備系統，實現了示范區建筑用能的全電氣化，是實現示范區100% 可再生電力供應的主要設備保障。這也是國內首個區域級建筑用能全電氣化項目，并為目前國內推廣難度較大的廚房電氣化工作做出了表率。博鰲亞洲論壇國際會議中心及酒店改造還是國內大型建筑項目中首次采用水蓄冷設施，用于島內光伏消納。該設施比化學儲能系統更加安全、環保，建設投資減少2/3，是城市新能源消納和建筑新型能源系統設計、構建的未來發展方向。

5.3.2 交通減碳集成示范

1）電氣化交通工具應用示范。

在交通降碳方面，示范區內的船只、市政車輛、園林機械等也將全部電氣化，配合建筑用能電氣化項目，為實現示范區100% 可再生電力供應保駕護航。示范區內停車場和接駁站點部分采用柔性充電樁，柔性調節島內用電，使車輛與建筑用能管理形成區域能源互聯網。

2）綠色食品供應示范。

示范區利用農光互補項目用地，發展綠色和有機農業，作為東嶼島餐飲服務的“菜籃子”，在補償提供可再生能源電力的同時，也減少了相應的食品運輸帶來的碳排放。

5.3.3 市政減碳集成示范

針對零碳城區關鍵基礎設施建設問題，示范區建設通過新型零碳電力系統項目，構建了國內領先的高實時動態響應虛擬電廠，為我國高效節能民生設施打造了創新示范。

5.4 探索全要素智能化的零碳綜合管理

零碳示范區必須解決運行管理的系統、高效問題。示范區嘗試通過國內首個全要素、智能化零碳管理平臺建設，構建全要素整合、全域覆蓋、全時數據監測、快速響應、動態調控的零碳運營管理智慧中樞，解決運行管理系統效率問題。通過管理平臺，示范區實現了對建筑用電、綠色交通智能化、市政用電、可再生能源供應、碳匯系統、新型電力系統、物資循環系統等零碳城區建設要素的全面監測與綜合調控。如對博鰲亞洲論壇國際會議中心及酒店、東嶼島大酒店等建筑的空調進行AI 智能調控，提高系統運行效率，預計可降低空調系統能耗15% ～ 18%。同時，管理平臺積累的能耗和碳排放實時數據、碳匯計量等，為示范區未來的碳資產管理和碳增值行動建立了基礎。

5.5 建立市場投資與經營回報聯動的實施模式

在運營投資方面，示范區積極探索市場參與機制，通過公開招選方式，選取自主投資企業，探索打通零碳示范區建設的技術環節、盈利模式、運營環節，做到企業敢投，市場愿投。示范區還將在零碳管理平臺的數據支持下，開展多種形式的碳資產管理和碳增值行動，如通過參與國內外碳市場活動，探索更具經濟回報價值的零碳資產運營方式。

5.6 探索零碳城市社會治理的生態文明政策公約

示范區在建設過程中不斷探索零碳運行管理政策和機制，通過對外展示、宣傳引導和各類交互式的應用場景開發，助力提升節約能源、減少碳排放的環保意識，培養低能量、低消耗、低開支的生活方式，不斷推動零碳生產和生活方式深入老百姓的思想意識，融入日常生活。

6 結 語

示范區作為我國首個區域零碳試點項目，在建設過程中不斷探索，在技術集成應用、制度集成創新、零碳城市智慧化運營及社會治理等方面形成了豐富的經驗積累，為我國既有建成區零碳更新改造探索了經驗和模式。但目前示范區存在業態相對單一、人口活動規律和用能具有明顯的季節性特點等問題，需要進一步在典型的城市集中建設區擴大試點，從人口活動規律、產業形態、用能特點、設施設備的運行等方面進一步探索經驗。

參考文獻

[1] 中規院（北京）規劃設計有限公司. 博鰲亞洲論壇特別規劃區總體規劃修編（2017—2035）[EB/OL].[2023-10-01]. https：//qionghai.hainan.gov.cn/xxgk/gsgg/201806/t20180608_1100148.html.

[2] 中國城市規劃設計研究院， 中國建筑科學研究院， 中建科技集團. 海南博鰲零碳示范區創建方案[EB/OL].[2023-10-01].http：//zjt.hainan.gov.cn/szjt/0503/202210/93af1b9d62bd4685bd88038afa68471f.shtml.

[3] 中咨工程管理咨詢有限公司. 海南博鰲零碳示范區實施方案[EB/OL].[2023-10-01].http：//plan.hainan.gov.cn/sfgw/0400/202206/aabe7307583447b899da9cdd105e3a3e.shtml.

SYNOPSIS

Exploring of Zero Carbon Renewalin Built-up Areas： Retrospectionof Zero Carbon Renewal in BoaoDongyu Island

Kai Wang， Yaowen Hu， Youwen Zeng， Fuping Wang

The green carbon reduction and renovationof urban built-up areas is an important topic forachieving carbon peaking and carbon neutralityglobally. The Boao zero carbon demonstration zonehas formed four design concepts： “regional zerocarbon， resource recycling， natural environment，and intelligent operation”， including building greenrenovation， renewable energy utilization， solidwaste resource treatment， water resource recycling，transportation green renovation， landscape ecologicalrenovation， and intelligent operation construction.

The project build up a construction goal of 18projects in 8 major categories of the zero carbonsystem， which includes “one zero” （zero carbonduring the entire island operation phase） and“two reduction” （reduced energy consumption ofbuildings and transportation）， and “seven 100%”（100% of Alternative fuel vehicle in the island，100% of renewable energy replacement rate， 100%of sewage recycling rate， 100% of direct drinkingwater coverage， 100% of compostable garbage onsiteresource utilization rate， 100% of non-erodingshoreline ecological proportion， and 100% ofintelligent operation and maintenance coverage rate）.

B y c o m p r e h e n s i v e l y c o n s i d e r i n g t h eprogressiveness， demonstration， pertinence andaccessibility of the zero carbon goal of the project， sixcore carbon reduction implementation paths have beenconstructed， namely： zero carbon energy supply system，low-carbon green building system， zero carbon greentransportation system， environmental infrastructuretransformation， ecological carbon sink capacityimprovement and zero carbon smart management system.

During the construction process， we havecontinuously explored and accumulated rich experiencein technology integration and application， institutionalintegration and innovation， smart operation of zerocarbon cities， and social governance， providingexperience and models for the zero carbon renewal andtransformation of existing built-up areas in China.