工業“零碳”園區建設路徑探討

許幸榮 劉 琪 梁 鵬 王 題 鄭志揚

1 中國聯通智能城市研究院 北京 100048

2 重慶大學能源與動力工程學院 重慶 400044

引言

工業園區是產業集中發展的核心區域，是推動當地經濟發展的重要空間載體，是一個由工業、商業、建筑、物流交通等多樣化的業態單元融合形成的完整生態系統[1]。在全球氣候變化的背景中，如何降低工業園區的溫室氣體排放成為了各國家戰略和企業愿景的新方向，工業“零碳”園區成為人們關注的新概念。工業“零碳”園區是以實現園區的碳達峰碳中和為目標，以綠色高質量發展為愿景，充分利用新信息技術進行規劃、建設、運營、提升的新型“零碳”園區。具體來說，是指在一個產業園區內，直接或間接產生的二氧化碳排放總量，在一定周期內(通常為一年)，通過清潔技術支持、碳回收技術、能源存儲交換等方式全部予以抵消，從而實現全年碳元素“零排放”目標[2]。

1 工業“零碳”園區建設現狀

我國高度重視工業“零碳”園區建設。我國工業園區對全國經濟貢獻大概是30%，但工業能源消費占全國能源消費總量66%左右，工業碳排放占中國總碳排放的68%[1]。自2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上正式提出“雙碳”目標之后，我國先后通過《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案》等頂層文件對雙碳工作進行了系統謀劃、總體部署，制定了《國家發展改革委辦公廳工業和信息化部辦公廳關于做好“十四五”園區循環化改造工作有關事項的通知》《關于推進國家生態工業示范園區碳達峰碳中和相關工作的通知》《國家高新區綠色發展專項行動實施方案》等政策文件鼓勵推動園區能源系統優化和循環化改造，加快園區的綠色低碳化轉型，建設工業“零碳”園區[1]。

工業“零碳”園區的建設已經在全國范圍內廣泛開展并取得了一定成效，其中內蒙古、上海、安徽、福建、廣東率先出臺政策，鼓勵開展工業“零碳”園區建設，京東、寧德時代、聯想、元氣森林等行業龍頭企業也先后發布“零碳”工廠建設計劃，積極打造工業“零碳”示范園區。但不同的工業園區具備不同的區域特征、產業構成、發展現狀等特點，因此在“零碳”改造過程也會因地制宜地應用不同特點的模式進行改造。本文選取的不同地區、不同產業、不同“零碳”模式的園區代表，如表1所示。相比于發達國家，我國的工業園區存量大，且不同工業園區地域政策、規模、入駐產業情況不一，這也導致我國的工業“零碳”園區建設總體還處于示范階段。

表1 工業“零碳”園區建設典型模式對比

2 工業“零碳”園區發展趨勢分析

工業園區的“零碳”化建設涉及園區的整個建設及運營周期，工業園區建設過程、能源系統整體優化和污染綜合整治、可再生能源的循環利用，以及日常生產運營中的碳排放的統一監測管理等方面[3]。因此本文從建筑材料低碳化、能源結構清潔化、資源利用循環化、碳排管理集約化四個方面來分析工業“零碳”園區的發展趨勢。

2.1 建筑材料低碳化

2022年住房和城鄉建設部頒布的《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》明確指出，“園區建筑將進一步向綠色低碳的方向發展，以提升綠色建筑發展質量、提高新建建筑節能水平、加強既有建筑節能綠色改造、推動可再生能源應用、實施建筑電氣化工程、推廣新型綠色建造方式、促進綠色建材推廣應用、推進區域建筑能源協同、推動綠色城市建設等作為重點發展方向”[4]。因此新型園區建筑設計規劃除了考慮整體性、功能性、實用性之外，還需要追求低碳性、智能化等方面的發展。在實際建造過程中，需要考慮采用節能保溫材料、遮陽板、三玻窗等節能建筑技術，此外園區建筑可通過物聯網感知設備，將能耗數據接入能源管理系統進行集中監管，多角度促進工業園區建筑向綠色建筑轉變。

2.2 能源結構清潔化

能源是打造“零碳”園區最為核心、重要的內容，不同類型的園區在功能和用能特點上都存在一定差異，大部分工業園區依然以燃煤產能產電為主。根據國家發展改革委發布的《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》和《關于推進電力源網荷儲一體化和多能互補發展的指導意見》等文件，可以明確工業“零碳”園區的能源結構轉型方向將是通過煤電機組改造升級、推動新型儲能融合發展和源網荷儲一體化綠色供電園區建設打造清潔電力體系[5]?？稍偕茉窗l電主要包括風能、太陽能、水力發電等技術手段，可根據園區具體情況，因地制宜選擇發電方式。在儲能方面，可以同步配套氫儲能、氨儲能、電化學儲能等儲能系統，以實現園區供電系統穩定性。整體提升園區內交通用能、分布式發電、儲能系統、工業用能等領域中清潔能源比重，構建多元的清潔能源結構。除了能源結構清潔化之外，工業“零碳”園區還需重點關注如何能夠持續提高園區的用能效率。能源的高效利用需從技術創新角度出發，利用節能減碳技術，系統化提升園區內產業和公共設施的能效水平，從全局角度綜合提升園區能源利用效率[6]。

2.3 資源利用循環化

在2021年年底，國家發改委發布《國家發展改革委辦公廳工業和信息化部辦公廳關于做好“十四五”園區循環化改造工作有關事項的通知》，提出要建設循環化園區，加快推動產業園區綠色低碳循環發展，提高資源能源利用效率，助力實現碳達峰碳中和目標[7]。建立健全綠色低碳循環化發展經濟體系成為了國家的重要決策部署。而當前，大部分園區的發展現狀遠不足以達到要求水平，園區的循環化改造面臨著循環化理論認知不足和建設水平不高的雙重難題，需要具體的發展指南引導推進園區的循環化改造。著力朝綠色工廠建設方向前進，實現廠房集約化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化、建材綠色化，推廣循環經濟發展典型模式。

2.4 碳排管理集約化

工信部于2021年12年發布的《“十四五”智能制造發展規劃》明確提出，園區建設或改造以工藝、裝備為核心，以數據為基礎，依托制造單元、車間、工廠、供應鏈等載體，構建虛實融合、知識驅動、動態優化、安全高效、綠色低碳的智能管理平臺，推動數字化轉型、網絡化協同、智能化變革。工業“零碳”園區的管理既需要實現對傳統業務的管理，也需要對碳足跡的追綜和對碳排放行為的監控，該目標的實現需要通過5G、物聯網、云計算、大數據、人工智能等高效信息技術建設工業“零碳”園區管理平臺系統，以此實現園區從基礎建設、運營管理、綜合服務到產業發展的全方位智慧化管理。管理平臺需要滿足共性業務沉淀、數據實時監管、智能信息決策等技術需求，也要滿足關注園區能源能耗管理和碳足跡追蹤，具備精細化管理體系，能減少能源浪費與成本流失等雙碳需求。

3 工業“零碳”園區建設路徑

工業“零碳”園區建設應圍繞國家“十四五”發展規劃綱要關于“加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系、推進經濟社會發展全面綠色轉型”的總體要求，一要加強系統謀劃，工業“零碳”園區建設作為一項戰略性工程，應以頂層規劃牽引，對園區碳匯和碳減排進行系統規劃。二要保障技術供給，通過技術創新促進，為工業“零碳”園區建設提高源動力。三要建設數字化的集約管理平臺，集成數字孿生、多源融合感知等新技術，實現園區的碳監測、分析、預測等碳數據全生命周期管理。四要構建商業模式，通過積極融合碳排交易市場，實現碳資產的集約化管理，將園區減碳效益轉化為實際商業效益。

3.1 頂層規劃牽引

頂層規劃是工業“零碳”園區建設中至關重要的一環，是園區實現“零碳”可持續發展的戰略性工作[8]。首先，需要針對園區現有產業結構，深入核查自身的碳排放情況，構建碳測算模型，估算碳達峰目標值和達峰期限。其次需要梳理出潛在的“零碳”實施途徑，不但要結合園區定位、產業選擇、空間布局等內容，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行詳細評估和測算，結合自身具備的能源轉型、應用轉型、數字化轉型三大核心能力，科學選擇“零碳”路徑，明確減排目標、重點任務、重點措施等事項，形成精細化的碳排放控制計劃和實施方案。

3.2 技術創新促進

技術創新是實現工業“零碳”園區建設的源動力?？煽紤]從能源結構轉型、重點領域集中減碳、提升碳匯能力幾個方面入手。在能源結構轉型方面，通過構建以可再生能源為核心的新型電力系統，建設多元融合、高承載、高互動、高自愈、高效能的高彈性電網，實現精準“荷隨源動”，以高經濟性的方式提升園區電網消納可再生能源的能力，提升電力負荷彈性；在重點領域集中減碳方面，主要是針對工業生產、交通運輸、建筑用能等高產碳領域，實現減碳能力的重點突破。比如在交通運輸領域，可構建集約高效、綠色低碳、便捷舒適的交通網絡，優化調整運輸結構提升通行效率；還可以通過V2G(Vehicle-to-grid)技術構建“零碳”智慧車聯網，實現可控充放電，以提高能源網絡的可靠性和穩定性，促進能源網絡與電動汽車充放電網絡融合。在提升碳匯能力方面，可通過有機結合負碳技術降碳及生態碳匯固碳形成碳消除機制，實現絕對碳減排，因地制宜發展“零碳”資源，包括推進生物質能多元化利用，發展垃圾焚燒發電、沼氣發電或熱電聯產等利用場景，運用BECCS(生物質源碳捕集、利用與封存)等技術，促進負碳技術規?；涞貙嵤?，構建二氧化碳循環利用及相應生態鏈體系，實現生物質開發利用全過程負碳排放。

3.3 數字平臺監管

平臺集約管理是指工業園區通過搭建雙碳統一管理平臺，以園區綜合能源調控、園區雙碳智能化管理為導向，進而對園區進行全面監測碳排動態、分析碳排瓶頸、發現碳排規律、制定碳規劃、模擬碳資產交易，實現對園區碳數據的全面追蹤及管理。主要包括碳監測、碳分析、碳預測等能力。碳監測是指通過綜合觀測、數值模擬、統計分析等手段，實時跟蹤園區內企業的碳排放情況、環境數據、生態系統碳匯等碳資源狀況及其變化趨勢信息。獲取監測數據后，可以應用數據孿生技術，利用現實物理模型、傳感器數據和運行歷史等數據，在虛擬空間中集成映射出園區真實碳排放情況，達到虛實聯動的效果，從而輔助完成分析決策。碳分析是指通過分析數據，了解園區內各企業的碳排放趨勢、主要排放源和影響因素。同時，對監測數據進行質量評估，確保數據的準確性和可靠性。通過碳分析，可識別出碳排放的熱點區域和高排放企業，分析碳排路徑，找到碳減排的切入點，制定碳減排策略。碳預測是通過數值模擬和仿真技術對園區內碳排放情況進行預測和優化，碳模擬涉及碳排放模型的構建、數據模擬和情景分析等，其核心是構建碳排放模型，結合實時監測數據和歷史數據進行模擬和驗證，然后結合數據模擬結果，通過情景分析，預測在不同場景下，園區整體碳排放情況，為園區減排目標的設定和減排策略的制定提供科學依據。

3.4 商業模式構建

商業模式構建是指工業園區在完成自身減排任務的同時，也可通過積極融合碳排交易市場，通過市場機制實現碳排放權的買賣，碳交易業務領域涉及碳排放權的定價、交易和管理。在碳交易體系下，園區由政府分配相應的碳排放權配額，園區通過能源轉型升級而減少的碳排放量，或是因為“零碳”排或減排項目所產生的減排信用額，可在市場上進行流轉交易，即可視作園區的碳資產。對碳資產進行合理的分配、利用、管理，以及在碳市場上的交易與投資，可以為園區的“零碳”運營提供更多靈活便捷的選項。工業“零碳”園區可建立碳資產交易模擬平臺，為企業提供碳排放權的買賣和交易模擬服務，以及用電咨詢、移動運維、綜合節能等專業化增值服務。幫助企業用戶降低用能成本，提升綠色度，提高用能效率。

4 相關建議

高質量綠色發展，完成雙碳目標已經成為國家的重要戰略，工業園區從低碳到近“零碳”再到最終的“零碳”發展是提升競爭力、適應社會經濟發展的必然趨勢。在“零碳”目標的指引下，工業園區的發展還與國家層面宏觀引導積極緊密相關，工業園區除了實現自身的“零碳”目標外，還可以在政策引導、標準制定、碳金融環境建立與完善等方面向相關部門提供經驗建議，促進業態環境的良性發展。相關建議可以從以下幾個方面考慮。

一是進一步優化和推進“零碳”排放區試點政策，推動相關政策、規劃和標準的制定，遵守相關法規要求，提高排放數據的公開性與透明度，包括減量目標達成的程度，以減少未來國內碳達峰碳中和政策監管風險，降低企業發展過程中的碳風險。

二是建立和完善碳排放交易所，推出統一、客觀、透明的碳認證，開展碳金融、碳交易，加速雙碳轉型，產生經濟收益。為了降低園區綠色轉型的風險，除了完善的政策指導之外，還可以通過財政補貼、以獎代補、貸款等創新方式加強碳市場機制的建設，保障園區碳交易實現“收支平衡”。

三是推動“零碳”園區標桿示范項目建設，以局部帶動范圍，將試點經驗大力推廣，帶動更多城市的園區企業建設“零碳”經濟，促進城企融合，綠色發展，使得地方城市和園區在摸索中創新解決方案，自下而上為國家“雙碳”戰略體系豐富內容。