工业“零碳”园区建设路径探讨

许幸荣 刘 琪 梁 鹏 王 题 郑志扬

1 中国联通智能城市研究院 北京 100048

2 重庆大学能源与动力工程学院 重庆 400044

引言

工业园区是产业集中发展的核心区域，是推动当地经济发展的重要空间载体，是一个由工业、商业、建筑、物流交通等多样化的业态单元融合形成的完整生态系统[1]。在全球气候变化的背景中，如何降低工业园区的温室气体排放成为了各国家战略和企业愿景的新方向，工业“零碳”园区成为人们关注的新概念。工业“零碳”园区是以实现园区的碳达峰碳中和为目标，以绿色高质量发展为愿景，充分利用新信息技术进行规划、建设、运营、提升的新型“零碳”园区。具体来说，是指在一个产业园区内，直接或间接产生的二氧化碳排放总量，在一定周期内(通常为一年)，通过清洁技术支持、碳回收技术、能源存储交换等方式全部予以抵消，从而实现全年碳元素“零排放”目标[2]。

1 工业“零碳”园区建设现状

我国高度重视工业“零碳”园区建设。我国工业园区对全国经济贡献大概是30%，但工业能源消费占全国能源消费总量66%左右，工业碳排放占中国总碳排放的68%[1]。自2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会上正式提出“双碳”目标之后，我国先后通过《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等顶层文件对双碳工作进行了系统谋划、总体部署，制定了《国家发展改革委办公厅工业和信息化部办公厅关于做好“十四五”园区循环化改造工作有关事项的通知》《关于推进国家生态工业示范园区碳达峰碳中和相关工作的通知》《国家高新区绿色发展专项行动实施方案》等政策文件鼓励推动园区能源系统优化和循环化改造，加快园区的绿色低碳化转型，建设工业“零碳”园区[1]。

工业“零碳”园区的建设已经在全国范围内广泛开展并取得了一定成效，其中内蒙古、上海、安徽、福建、广东率先出台政策，鼓励开展工业“零碳”园区建设，京东、宁德时代、联想、元气森林等行业龙头企业也先后发布“零碳”工厂建设计划，积极打造工业“零碳”示范园区。但不同的工业园区具备不同的区域特征、产业构成、发展现状等特点，因此在“零碳”改造过程也会因地制宜地应用不同特点的模式进行改造。本文选取的不同地区、不同产业、不同“零碳”模式的园区代表，如表1所示。相比于发达国家，我国的工业园区存量大，且不同工业园区地域政策、规模、入驻产业情况不一，这也导致我国的工业“零碳”园区建设总体还处于示范阶段。

表1 工业“零碳”园区建设典型模式对比

2 工业“零碳”园区发展趋势分析

工业园区的“零碳”化建设涉及园区的整个建设及运营周期，工业园区建设过程、能源系统整体优化和污染综合整治、可再生能源的循环利用，以及日常生产运营中的碳排放的统一监测管理等方面[3]。因此本文从建筑材料低碳化、能源结构清洁化、资源利用循环化、碳排管理集约化四个方面来分析工业“零碳”园区的发展趋势。

2.1 建筑材料低碳化

2022年住房和城乡建设部颁布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确指出，“园区建筑将进一步向绿色低碳的方向发展，以提升绿色建筑发展质量、提高新建建筑节能水平、加强既有建筑节能绿色改造、推动可再生能源应用、实施建筑电气化工程、推广新型绿色建造方式、促进绿色建材推广应用、推进区域建筑能源协同、推动绿色城市建设等作为重点发展方向”[4]。因此新型园区建筑设计规划除了考虑整体性、功能性、实用性之外，还需要追求低碳性、智能化等方面的发展。在实际建造过程中，需要考虑采用节能保温材料、遮阳板、三玻窗等节能建筑技术，此外园区建筑可通过物联网感知设备，将能耗数据接入能源管理系统进行集中监管，多角度促进工业园区建筑向绿色建筑转变。

2.2 能源结构清洁化

能源是打造“零碳”园区最为核心、重要的内容，不同类型的园区在功能和用能特点上都存在一定差异，大部分工业园区依然以燃煤产能产电为主。根据国家发展改革委发布的《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》和《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》等文件，可以明确工业“零碳”园区的能源结构转型方向将是通过煤电机组改造升级、推动新型储能融合发展和源网荷储一体化绿色供电园区建设打造清洁电力体系[5]。可再生能源发电主要包括风能、太阳能、水力发电等技术手段，可根据园区具体情况，因地制宜选择发电方式。在储能方面，可以同步配套氢储能、氨储能、电化学储能等储能系统，以实现园区供电系统稳定性。整体提升园区内交通用能、分布式发电、储能系统、工业用能等领域中清洁能源比重，构建多元的清洁能源结构。除了能源结构清洁化之外，工业“零碳”园区还需重点关注如何能够持续提高园区的用能效率。能源的高效利用需从技术创新角度出发，利用节能减碳技术，系统化提升园区内产业和公共设施的能效水平，从全局角度综合提升园区能源利用效率[6]。

2.3 资源利用循环化

在2021年年底，国家发改委发布《国家发展改革委办公厅工业和信息化部办公厅关于做好“十四五”园区循环化改造工作有关事项的通知》，提出要建设循环化园区，加快推动产业园区绿色低碳循环发展，提高资源能源利用效率，助力实现碳达峰碳中和目标[7]。建立健全绿色低碳循环化发展经济体系成为了国家的重要决策部署。而当前，大部分园区的发展现状远不足以达到要求水平，园区的循环化改造面临着循环化理论认知不足和建设水平不高的双重难题，需要具体的发展指南引导推进园区的循环化改造。着力朝绿色工厂建设方向前进，实现厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化、建材绿色化，推广循环经济发展典型模式。

2.4 碳排管理集约化

工信部于2021年12年发布的《“十四五”智能制造发展规划》明确提出，园区建设或改造以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能管理平台，推动数字化转型、网络化协同、智能化变革。工业“零碳”园区的管理既需要实现对传统业务的管理，也需要对碳足迹的追综和对碳排放行为的监控，该目标的实现需要通过5G、物联网、云计算、大数据、人工智能等高效信息技术建设工业“零碳”园区管理平台系统，以此实现园区从基础建设、运营管理、综合服务到产业发展的全方位智慧化管理。管理平台需要满足共性业务沉淀、数据实时监管、智能信息决策等技术需求，也要满足关注园区能源能耗管理和碳足迹追踪，具备精细化管理体系，能减少能源浪费与成本流失等双碳需求。

3 工业“零碳”园区建设路径

工业“零碳”园区建设应围绕国家“十四五”发展规划纲要关于“加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系、推进经济社会发展全面绿色转型”的总体要求，一要加强系统谋划，工业“零碳”园区建设作为一项战略性工程，应以顶层规划牵引，对园区碳汇和碳减排进行系统规划。二要保障技术供给，通过技术创新促进，为工业“零碳”园区建设提高源动力。三要建设数字化的集约管理平台，集成数字孪生、多源融合感知等新技术，实现园区的碳监测、分析、预测等碳数据全生命周期管理。四要构建商业模式，通过积极融合碳排交易市场，实现碳资产的集约化管理，将园区减碳效益转化为实际商业效益。

3.1 顶层规划牵引

顶层规划是工业“零碳”园区建设中至关重要的一环，是园区实现“零碳”可持续发展的战略性工作[8]。首先，需要针对园区现有产业结构，深入核查自身的碳排放情况，构建碳测算模型，估算碳达峰目标值和达峰期限。其次需要梳理出潜在的“零碳”实施途径，不但要结合园区定位、产业选择、空间布局等内容，还要全面考虑“零碳”能源体系、“零碳”建筑体系和“零碳”交通体系的布局等。最后，针对不同减排途径的减排潜力、减排成本和减排效益等进行详细评估和测算，结合自身具备的能源转型、应用转型、数字化转型三大核心能力，科学选择“零碳”路径，明确减排目标、重点任务、重点措施等事项，形成精细化的碳排放控制计划和实施方案。

3.2 技术创新促进

技术创新是实现工业“零碳”园区建设的源动力。可考虑从能源结构转型、重点领域集中减碳、提升碳汇能力几个方面入手。在能源结构转型方面，通过构建以可再生能源为核心的新型电力系统，建设多元融合、高承载、高互动、高自愈、高效能的高弹性电网，实现精准“荷随源动”，以高经济性的方式提升园区电网消纳可再生能源的能力，提升电力负荷弹性；在重点领域集中减碳方面，主要是针对工业生产、交通运输、建筑用能等高产碳领域，实现减碳能力的重点突破。比如在交通运输领域，可构建集约高效、绿色低碳、便捷舒适的交通网络，优化调整运输结构提升通行效率；还可以通过V2G(Vehicle-to-grid)技术构建“零碳”智慧车联网，实现可控充放电，以提高能源网络的可靠性和稳定性，促进能源网络与电动汽车充放电网络融合。在提升碳汇能力方面，可通过有机结合负碳技术降碳及生态碳汇固碳形成碳消除机制，实现绝对碳减排，因地制宜发展“零碳”资源，包括推进生物质能多元化利用，发展垃圾焚烧发电、沼气发电或热电联产等利用场景，运用BECCS(生物质源碳捕集、利用与封存)等技术，促进负碳技术规模化落地实施，构建二氧化碳循环利用及相应生态链体系，实现生物质开发利用全过程负碳排放。

3.3 数字平台监管

平台集约管理是指工业园区通过搭建双碳统一管理平台，以园区综合能源调控、园区双碳智能化管理为导向，进而对园区进行全面监测碳排动态、分析碳排瓶颈、发现碳排规律、制定碳规划、模拟碳资产交易，实现对园区碳数据的全面追踪及管理。主要包括碳监测、碳分析、碳预测等能力。碳监测是指通过综合观测、数值模拟、统计分析等手段，实时跟踪园区内企业的碳排放情况、环境数据、生态系统碳汇等碳资源状况及其变化趋势信息。获取监测数据后，可以应用数据孪生技术，利用现实物理模型、传感器数据和运行历史等数据，在虚拟空间中集成映射出园区真实碳排放情况，达到虚实联动的效果，从而辅助完成分析决策。碳分析是指通过分析数据，了解园区内各企业的碳排放趋势、主要排放源和影响因素。同时，对监测数据进行质量评估，确保数据的准确性和可靠性。通过碳分析，可识别出碳排放的热点区域和高排放企业，分析碳排路径，找到碳减排的切入点，制定碳减排策略。碳预测是通过数值模拟和仿真技术对园区内碳排放情况进行预测和优化，碳模拟涉及碳排放模型的构建、数据模拟和情景分析等，其核心是构建碳排放模型，结合实时监测数据和历史数据进行模拟和验证，然后结合数据模拟结果，通过情景分析，预测在不同场景下，园区整体碳排放情况，为园区减排目标的设定和减排策略的制定提供科学依据。

3.4 商业模式构建

商业模式构建是指工业园区在完成自身减排任务的同时，也可通过积极融合碳排交易市场，通过市场机制实现碳排放权的买卖，碳交易业务领域涉及碳排放权的定价、交易和管理。在碳交易体系下，园区由政府分配相应的碳排放权配额，园区通过能源转型升级而减少的碳排放量，或是因为“零碳”排或减排项目所产生的减排信用额，可在市场上进行流转交易，即可视作园区的碳资产。对碳资产进行合理的分配、利用、管理，以及在碳市场上的交易与投资，可以为园区的“零碳”运营提供更多灵活便捷的选项。工业“零碳”园区可建立碳资产交易模拟平台，为企业提供碳排放权的买卖和交易模拟服务，以及用电咨询、移动运维、综合节能等专业化增值服务。帮助企业用户降低用能成本，提升绿色度，提高用能效率。

4 相关建议

高质量绿色发展，完成双碳目标已经成为国家的重要战略，工业园区从低碳到近“零碳”再到最终的“零碳”发展是提升竞争力、适应社会经济发展的必然趋势。在“零碳”目标的指引下，工业园区的发展还与国家层面宏观引导积极紧密相关，工业园区除了实现自身的“零碳”目标外，还可以在政策引导、标准制定、碳金融环境建立与完善等方面向相关部门提供经验建议，促进业态环境的良性发展。相关建议可以从以下几个方面考虑。

一是进一步优化和推进“零碳”排放区试点政策，推动相关政策、规划和标准的制定，遵守相关法规要求，提高排放数据的公开性与透明度，包括减量目标达成的程度，以减少未来国内碳达峰碳中和政策监管风险，降低企业发展过程中的碳风险。

二是建立和完善碳排放交易所，推出统一、客观、透明的碳认证，开展碳金融、碳交易，加速双碳转型，产生经济收益。为了降低园区绿色转型的风险，除了完善的政策指导之外，还可以通过财政补贴、以奖代补、贷款等创新方式加强碳市场机制的建设，保障园区碳交易实现“收支平衡”。

三是推动“零碳”园区标杆示范项目建设，以局部带动范围，将试点经验大力推广，带动更多城市的园区企业建设“零碳”经济，促进城企融合，绿色发展，使得地方城市和园区在摸索中创新解决方案，自下而上为国家“双碳”战略体系丰富内容。