高晗博,冯则实,吕一铮,王 帅,陈明谷,田金平,3,4*,陈吕军,3
1. 清华大学环境学院,北京 100084
2. 生态环境部科技与财务司,北京 100006
3. 清华大学生态文明研究中心,北京 100084
4. 清华大学碳中和研究院,北京 100084
我国工业园区经过40 余年的发展,已成为工业基础扎实雄厚、产业门类齐全多样的重要经济驱动[1],全国2 543 家国家级和省级园区以及近万家其他园区集聚全国过半工业企业,贡献了全国工业产值的大半,已成为推动我国经济发展、锻造新型产业优势的重要引擎[2]. “双碳”目标背景下,园区面临新的发展机遇与挑战. 《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》明确要求“开展碳达峰试点园区建设”[3]. 《国务院关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知》从实施节能降碳工程、加强园区物质流管理等13 处明确园区相关工作[4]. 2022 年7 月,生态环境部等七部门印发《减污降碳协同增效实施方案》,提出“开展产业园区减污降碳协同创新. 鼓励各类产业园区根据自身主导产业和污染物、碳排放水平,积极探索推进减污降碳协同增效”[5].
园区通常在有限的空间范围内呈现出产业活动集中,资源能源消耗强度大,对当地环境负荷高等特点. 我国工业园区占到全国碳排放总量的31%[6],其中能源基础设施的淡水消耗、二氧化硫与氮氧化物排放分别占到全国的4.6%、12%和15%[7]. 工业园区是我国推进减污降碳协同增效的重要抓手,鉴于其主导行业与产业门类各不相同,生产特征相差较大,污染物种类不尽相同,需针对不同区域、行业特征对各有特点的工业园区开展减污降碳协同研究,解析不同企业组合与产业链供应链的减污降碳协同作用机理,理清协同减排管理机制,设计园区减污降碳发展路径.
推动经济发展与污染物、碳排放的脱钩是国内外推动工业绿色低碳发展的关键途径. 脱钩指减小经济发展中的自然资源消耗与环境影响,即单位经济产出消耗更少的资源能源、产生更少的污染物和碳排放[8],实践中通常用脱钩指数(DI)表达,可分为相对脱钩与绝对脱钩[9]. 联合国环境规划署使用图1 表达了脱钩指数的定义及脱钩的不同阶段.
图1 工业园区资源环境压力与经济发展脱钩变化示意Fig.1 Industrial park resources and environmental pressure and economic development decoupling change
园区实现脱钩发展面临三大主要挑战:①产业复杂,资源能源消耗量大,物质能量流动耦合复杂,存在跨边界多样化的物质能量流动. 工业园区具有区域和行业特征、个性共性兼具,这其中既有相对灵活的制造业企业动态流量演变,也有相对固定的基础设施静态存量锁定,显著增加了园区大样本透明可比的定量分析难度. ②产污集中,污染种类和总量多,治污成本高;碳排放高,源多汇少,减排难度大. 园区多主体减污降碳协同的模式不清、污碳协同脱钩趋势的定量刻画不明. ③缺乏统筹经济、环境、土地、资源、能源等多要素阐明园区碳污排放定量关联,并以此识别“一园一策”适用的碳污协同减排技术方法,亟需建立减污降碳系统优化模型,识别经济增长与碳污协同脱钩发展路径.
为此,本文在深入认识园区复杂性基础上,结合碳污协同脱钩发展国内外研究进展,明确园区碳污协同脱钩发展尚待突破的研究问题,提出系统优化减污降碳协同与脱钩发展的技术方法与路径,甄别园区内不同主体的关键减污降碳行动,支撑园区未来深入推进减污降碳协同增效与绿色低碳高质量发展.
本节从结构复杂性、产业多样性与物质能量流动特点三方面阐述园区碳污协同实现脱钩发展的复杂性,并提出研究与实践中应重点关注的五组关系,在此基础上为后续阐明减污降碳协同的内涵与机制奠定基础.
根据2018 年国家发展和改革委员会等六部委发布的名录[10],我国建有2 543 家国家级与省级工业园区,包含经济技术开发区、高新技术产业开发区、保税区、出口加工区与各类省级工业园区. 此外,还有一万多家未纳入名录的市、区(县)级园区. 当前,我国工业园区数量种类繁多,建设时间各异、发展阶段与水平不尽相同,工业产值、物质资源消耗与相应的碳污排放呈现出“千园千面”特征. 空间视角下,园区的地理边界、管理边界、经济统计边界与流分析边界相互交叠,在实践中需清晰识别[11]. 政府主导、开发公司主导或“政园合一”的管理模式也使园区产生了飞地、园中园与产城融合等“百城百相”的空间表现形式. 根据国家《开发区发展方向区划定实施方案》《开发区土地集约利用评价规程》等相关要求[12-13],分析园区土地开发利用情况. 以国家级经开区为例,其实际管辖面积已达审批面积的2.2 倍,具有发展方向区的园区总管辖面积达到了其原审批面积的2.8 倍,国家经开区管辖范围内已建成城镇建设用地面积平均占总面积的60%[14]. 经开区实际面积与国家名录面积差异较大,园区内闲置土地较多、土地集约利用水平差别显著. 园区结构的复杂性为建立透明、清晰、可比的减污降碳协同增效评价体系及技术路径带来了研究和实践的双重挑战.
我国工业园区主导产业各异,离散型与流程型工业并存,传统工业企业在有限空间内高度集聚,物质与资源能源消耗压力较大,是我国推动减污降碳的主战场. 在以传统的制造业为主的工业园区外,还有农业类或物流等服务业类型园区,伴随产城融合趋势不断加强,众多园区的第三产业与城市类功能愈发完善,各类产业更加复杂多样.
不同地区由于园区开发程度迥异、产业类型多样、发展阶段各异,污染物与碳排放结构差异明显.以全国经开区为例,运用单位工业用地面积的碳污排放量(见图2)[14]初步表征后发现,华北地区经开区经济产出处于中游水平,但平均污染物与碳排放绩效较好且方差较小,约65%~80%的园区COD 排放低于1 t/hm2,SO2排放低于3 t/hm2,NO 排放低于2 t/hm2,NH3-N 排放低于0.1 t/hm2,碳排放低于6 000 t/hm2. 华中与华南地区的经济产值较高,但方差也相对较大.相比而言,东北和西北地区经开区的污染物与碳排放强度依旧较高且经济产值较低. 因此,需根据不同省份行业特点,充分考虑所在区域与行业的多样性,系统设计适用于不同类别园区碳污协同的脱钩发展路径.
图2 我国各区域经开区单位工业用地污染物与碳排放和经济产出分布结构Fig.2 Distribution structure of pollutants, carbon emissions and economic output per unit industrial land in China′s economic and technological development zones located in different regions
工业园区边界内、跨边界的物质能量流动密集,既有动态流量演变,也有静态存量锁定,兼具区域与行业特征(见图3). 横向来看,园区与周边地区存在产城融合发展趋势,具有区域化特征;纵向来看,园区中的生产企业与纵向产业链和供应链上的其他企业和地区存在着跨区域的链接耦合,具备特异性的行业特征. 宏观视角下,园区还需要所在区域社会经济系统与自然生态系统高强度的资源投入,同时向外界输出产品与污染物和碳排放,存在着复杂的物质、能量、水、污染物与碳排放的流动代谢[15]. 交织的物质能量流动为推动园区污染物和碳减排造成困难:治污与减碳措施相互作用、相互影响的识别量化方法不足,减污降碳协同所需精细化数据基础薄弱. 亟需为园区明确管理实践可行、成本效益较优的减污降碳与脱钩技术路径并指导其开展绩效评价工作.
图3 工业园区物质能量流动特征Fig.3 Characteristics of material and energy flow in industrial park
总体而言,实现园区经济增长与污染物、碳排放的协同脱钩发展,是一项复杂的系统工程. 工业园区数量众多,地理分布、空间结构、产业类型、物质能量流动千差万别,应综合考虑共性和个性. 制定园区碳污协同的脱钩发展路径时,需准确识别碳/污/资源/能源的强度和总量约束,揭示环境要素与经济产出之间的关系,通过技术、经济、环境综合效益评价,提出减污降碳重点技术行动与优化脱钩路径,支撑园区高质量发展.
本文认为园区在量化经济增长与污染物、碳排放的协同脱钩发展潜力时应重点关注五组关系:①普遍与特殊,指的是在开展脱钩分析时需要考虑到各地各类园区的共性和差异性;②存量与增量,指既要包括园区内既有产业的存量提升目标,也应涵盖未来新增产业的准入门槛;③短期与长期,指既应有较长时间跨度下园区总体脱钩状态的变化分析,也应有短期逐年的脱钩趋势演变刻画,兼顾短期与长期变化以更好支撑园区近、中、远期的产业发展决策;④绝对与相对,指既要考虑园区经济总量、污染物与碳排放总量等绝对量的变化情况,也要考虑基于单位工业增加值或总产值的污染物和碳的排放强度、脱钩状态等相对量变化;⑤局地与区域,指设计脱钩发展路径时需考虑到企业、园区与周边区域的协调发展.
从工业园区绿色低碳循环发展、污染物与碳排放现状和减排潜力、脱钩发展路径三方面综述园区碳污协同的脱钩发展研究现状,支撑园区碳污脱钩路径构建.
a) 工业园区绿色低碳循环发展. 现有研究主要对工业园区构建循环经济与绿色供应链的理论与途径、绿色发展政策对比、产业共生模式的识别与分析、生态环境评价体系搭建与环境效益现状评价等领域进行定性分析或定量评价. 代表性研究包括:周力[16]从管理部门和园区视角分别提出国家高新区推进绿色低碳发展的重点任务;赵若楠等[17]从政策视角分析了我国工业园区发展历程与现状特征,并由此提出绿色发展的对策建议;陈波等[18]梳理了国内外工业园区的产业共生模式与低碳发展经验;宋叙言等[19]采用主成分分析和集对分析法评价了生态工业园区生态绩效;于斐[20]分析了工业园区产业共生发展模式驱动力与其环境绩效;Zeng 等[21]分析了中国生态工业园区内企业的结构压力、可持续供应链管理与循环经济容量;Martín-Gómez 等[22]运用产业代谢和生态网络分析提出智慧生态工业园区的循环经济实现机制;Yu 等[23]系统解析了中国工业园区产业共生的演变进程、阶段与驱动力;Song 等[24]使用社会网络分析评价了案例园区的产业共生水平;Tian 等[25]对精细化工园区中的碳元素流动进行了工业代谢分析.但是,针对生产特点与排放结构各不相同的园区,在分析其生态环境质量、可持续发展水平、物质能量流动规律的基础上,优化发展路径尚面临挑战. 另外,“双碳”目标下,促进工业园区绿色低碳循环发展的靶向对策尚不清晰.
b) 工业园区污染物与碳排放现状和削减潜力. 由于不同园区的特异性较高,针对全国大样本工业园区减污降碳的研究主要集中在具有共性特点的基础设施,其他研究则重点针对案例园区,通过排放清单构建或物质流分析探究其污染物和碳减排潜力,以及对周边地区造成的环境与健康风险影响. 园区内基础设施多为配套相应生产企业建立,包括能源基础设施和环境基础设施(污水处理厂、固废处理企业等),这些基础设施不论所在园区都具有相对稳定且一致的运行和排放特点,因而便于研究. 例如,Hu 等[26]通过构建园区污水处理厂和能源设施之间的产业共生,揭示了111 个国家级工业园区每年可实现992 万吨的碳减排潜力;Lyu 等[27]定量分析了产业结构优化与行业碳排放强度下降在推动园区减排工作中的协同增效效应;李宁等[28]量化了天山北坡经济区不同情景下的经济发展与污染减排潜力;杨儒浦等[29]构建园区减污降碳评价方法并选择案例园区进行实证研究. 在此基础上,针对园区在新形势下面临的新任务与新挑战,需进一步综合考虑基础设施、多样化制造业企业集聚的特征,建立规范的污染物与碳核算体系标准,从脱钩视角量化园区污染物与碳排放现状和协同减排潜力.
c) 工业园区脱钩发展路径分析. 由于园区与周边地区物质能量流动交互复杂、数据获取难度大,基于行业特征从园区微观层面自下而上的研究尚少. 个别研究从园区层面开展案例分析,如Bai 等[30]通过解耦弹性模型,发现天津经济技术开发区经济生产总值与资源消耗、污染物排放之间呈现出明显的脱钩趋势;Xu 等[31]揭示了过去十年间典型精细化工园区经济增长与环境压力间波动的绝对脱钩态势. 针对园区在我国建设以实体经济为主体的现代化产业体系中的重要地位,可考虑运用脱钩指数量化经济发展与污染物、碳排放的协同脱钩发展状态,以更好地支撑其产业发展决策. 针对行业和区域层面的研究采用的方法对于园区研究也有借鉴意义,如Wang 等[32]选取中国钢铁行业研究了其大气污染物排放变化的影响因素与脱钩趋势;吕一铮等[33]通过产业结构优化揭示了我国沿海制造业发达地区未来不同经济发展预期下的减污降碳潜力. 脱钩分析可较好地刻画园区经济发展与污染物、碳排放演变之间的关联,在实践中应兼顾园区整体与园区内企业重要时间节点的脱钩指数变化与一段时间内逐年的脱钩趋势变化,促进园区制定已有产业提升目标与新增产业引入门槛.
综上,园区同时作为我国工业发展与减污降碳的重要阵地,需从全局观、系统观、效率观视角研究建立适用于不同特征园区碳污协同的脱钩发展路径,明晰园区边界内应重点控制的污染物与温室气体,识别主要利益相关方及其碳污协同管控的关键行动,助力园区管理实践.
园区减污降碳的核心问题是:定量揭示有限空间内产业活动与资源、能源、环境系统间的相互作用机制,进而通过系统施策,建立资源能源提效,减污、降碳协同的调控方法,支撑管理决策. 据此,从工业园区范围与行动主体界定、减污降碳协同内涵剖析与实证研究、多主体关键行动识别等三个方面构建园区碳污协同的脱钩发展路径.
图4 为工业园区碳污协同的脱钩发展技术路线.为建立清晰、透明、可比的园区污染物与碳排放核算体系,首先应明晰园区的对象目标与范围. 在长期实践与发展中,园区逐渐形成了多种不同边界,边界内不同主导产业多样,又涵盖了政府、企业与基础设施等多利益相关方,同时还与周边区域间有复杂交织的物质能量流动,需统筹考虑不同边界及其内部存在的多个行动主体之间的关联互动关系. 在界定园区边界范围基础上,解析减污降碳协同机制,耦合物质流、能量流与碳流分析方法刻画园区环境足迹,摸清其污染物与碳排放现状,运用脱钩指数分析园区整体与内部企业的减污降碳协同程度及脱钩发展趋势. 在此基础上,识别多主体减污降碳协同关键行动与技术需求,实践中通过技术经济分析、技术成熟度评价与生命周期评价方法,量化关键行动的技术经济与环境综合效益,并不断迭代优化.
图4 工业园区碳污协同的脱钩发展技术路线Fig.4 Decoupling technological route of synergy between pollution and carbon reduction in industrial parks
园区在发展演变中逐渐形成了4 种不同的边界范围区域:①物理边界通常指园区的空间四至范围,如国家公布的名录对省级及以上园区作出界定;②管理边界指园区管委会实际的行政权力范围,实践中很多园区的管理部门作为政府派出机构与其所在区域的政府管理边界较难区分,对促进园区减排行动造成一定挑战;③经济统计边界的产生是园区为推进自身经济发展而逐渐衍生的不同区域发展形式,包含核心区、拓展区、委托代管区、辐射带动区与飞地等,也有企业注册地在园区内但其主要生产活动与经济产出却在园区物理边界之外,对园区经济统计分析和相应的污染物与碳排放核算造成困难;④流分析边界源于《国务院关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知》明确指出“加强园区物质流管理”[4],物质流分析(可细化为物质流、能量流、碳流、价值流等不同表现形式)作为支撑园区绿色低碳转型与高质量发展的重要抓手,在不同产业链上下游企业之间、企业与基础设施之间具有跨越不同边界的直接与潜在等多种流动形式,因此需要在研究与决策中重点识别,避免产生缺失遗漏与重复计算等问题.
园区在摸清其污染物与碳排放家底、推动碳污协同的脱钩发展时需明晰排放单位、减排主体、关键协同减排行动应用了何种边界范围,从而使不同园区在基础设施、工业企业、三产服务业、建筑、交通运输、居民生活等领域的减污降碳协同成效具有可比性与有效性.
3.3.1 内涵解析
在确定园区研究对象与边界范围的基础上,进一步从四方面阐述减污降碳协同增效的内涵:一是定义污染物与碳排放种类;二是明确核算过程的数据收集与质量核查原则;三是识别减污降碳协同关系;四是刻画减污降碳协同脱钩不同情景,以期从系统层面认知园区减污降碳协同机制,支撑园区碳污协同的脱钩发展.
3.3.1.1 园区污染物与碳排放种类界定
工业园区的传统污染物主要有常规水体污染物(COD 和NH3-N)、常规大气污染物(SO2和NOx)和固体废弃物. 此外,伴随传统污染物的治理成效不断凸显,根据不同主导产业类型排放的VOCs 等新兴与特征污染物也应受到关注[34]. “污”的确定应在满足环境质量根本性改善的总体目标下,兼顾园区局地内影响较大的首要污染物. 减污降碳中“碳”的含义可按广义延展为温室气体,以推动近中远期内二氧化碳与多种非二温室气体(甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫和三氟化氮)的重点管控.
3.3.1.2 数据收集与质量核查
已有研究表明,推动园区内能源基础设施的温室气体减排可协同减少24%~31%的SO2排放和10%~14%的NOx排放[7],体现了园区减污降碳协同的实践可行性. 为深化数据驱动的园区碳污协同脱钩发展,透明、可靠的污染物和碳排放核算体系是其重要根基. 本研究提出针对活动水平与排放因子等不同数据收集过程中的优先度分级:①直接监测数据;②重点用能企业能源统计报告数据、基于原材料消耗等原始数据的折算值、温室气体排放清单编制指南中的缺省值;③其他类似活动的替代数据.
3.3.1.3 减污降碳协同脱钩态势判断
图5 为园区减污降碳协同增效的内涵与机制示意,核心是从企业微观-园区中观-区域宏观层面,统筹政府部门、基础设施、制造业和服务业等多个行动主体,定量阐明产业活动与环境系统之间的相互作用,判断园区脱钩发展状态. 为此,一方面要基于生命周期视角对园区内外物质流、能量流、碳元素、水代谢等不同资源能源要素进行流动转化分析;另一方面要通过价值流分析解析产业链供应链的价值增值过程,表征园区碳污环境足迹与脱钩态势.
图5 工业园区减污降碳协同增效内涵与机制示意Fig.5 Industrial park pollution reduction and carbon reduction synergistic mechanism cognition
图5 所示的减污降碳协同增效内涵,就是要推动园区实现经济发展与碳污排放之间的协调平衡,厘清“污、碳、效”和“减、降、增”两组概念之间的关系. 图5 中用扇区划分的方式表达,出发点是考虑“千园千面”的特点,针对不同园区可形成不同扇区组合,主要有:①对于主要污染物排放还比较高的园区,当前的首要矛盾是控制其产排污总量,减污降碳协同的工作重点宜以环境质量根本改善为目标,着力控制污染物总量下降并防范环境风险,在图中显示为右上方的扇形区;②对于主要污染物排放控制较好、区域环境质量较优但碳排放较高的园区,降碳可作为其高质量发展的着力点,推动该类园区尽快从碳污排放的相对脱钩向绝对脱钩迈进,实现碳生产率的持续提升,在图中显示为正下方的扇形区;③对于其他类型的园区,可结合其行业特点、所处区域要求等,判断园区工作宜以减污统领降碳还是降碳带动减污,平衡好降碳和减污行动的环境负荷转移,并进行动态迭代调优,在图中显示为左上方的扇形区.
3.3.1.4 减污降碳协同脱钩的不同情景
在摸清工业园区碳污排放现状的基础上,考虑污染物与碳排放之间的协同减排与互动耦合关系,具体可细化为园区减污降碳动作过程与结果影响的协同、技术效应“取长补短”互补型与“取长补长”增强型的协同、行业/园区内局部有效与产业链/周边区域整体有效的协同等多组协同关系,应针对不同情况量化园区内各主体减排行动的协同效果. 根据环境库兹涅茨曲线[35],环境压力伴随经济增长通常会由耦合增长向相对脱钩过渡,并最终演化为绝对脱钩,基于脱钩理论[9]进一步扩展,按照经济增长变化率(ΔE)、污染物排放变化率(ΔP)、碳排放变化率(ΔC)的正负(>0或<0),可以总结出3 种园区不同的碳污协同脱钩发展模式(见表1),进而针对其所处的脱钩状态甄别对应的减污降碳首要行动.
表1 工业园区碳污协同脱钩发展的不同情景Table 1 Different models of coordinated decoupling development of carbon pollution in industrial parks
a) 协同脱钩:此时园区经济增长,而污染物与碳排放都可实现削减,这是园区内多主体通过减污降碳行动希望达成的最佳状态. 具体又可细分为污染物减排速率快于碳排放削减、慢于碳排放削减或与碳减排速率持平联结.
b) 非协同脱钩:可细分为两种情况,一是园区经济增长的同时碳排放实现削减,但污染物排放却呈现增长;二是园区经济增长的同时污染物排放实现削减,但碳排放呈现增长. 在该状态下,需针对不同园区所处的实际情况、主要环境压力(如环境质量根本性改善还是节能降碳增效为主要任务)与相应减污降碳行动的经济环境效益评价,筛选首要关注的污染物或碳排放种类与相关减排技术,开展最具效率的减排行动.
c) 尚未脱钩:此时虽然园区经济总量仍在增长,但其污染物与碳排放也随之增加,经济发展与环境压力仍处于耦合状态,园区应通过清洁生产等理念重点促进污染物和碳排放与经济增长从相对脱钩向绝对脱钩的转变.
3.3.2 园区实证分析
本节针对图5 所示的扇区划分模式,以发展质量较好的160 余家国家高新区和200 余家国家经开区为例进行实证分析,分别选取污染物和碳排放强度指标判断不同园区的减污降碳协同脱钩态势,其中污染物种类选择COD、NH3-N、SO2、NOx表征高新区典型污染排放,具体结果见图6.
图6 国家高新区2020 年各类污染物排放强度分布结构Fig.6 Distribution structure of various types of pollutant emission intensities in national high-tech zones in 2020
国家高新区水污染物治理效果较好,2020 年COD、NH3-N 排放强度平均值分别为0.15、0.018 kg/(104元),仅分别为全国平均水平的2% 和6%,对应于图5 扇形图的左上区,可依据不同园区污染物排放特征针对性设计减污与降碳策略. 对于COD 排放结构,各高新区主要集中于图6(a)左下方,排放总量差异不大,超过高新区排放强度平均值的有51 家,其中东部地区高新区23 家,中部地区高新区15 家,西部地区高新区10 家,东北部地区高新区3 家,应以减污优先协同推进降碳工作. 高新区NH3-N 排放总量和强度均较低,可将生态环境工作重点转向降碳优先、协同减污. 相较于水污染物排放,我国高新区大气污染物排放地区差异性较大,西部地区高新区大气污染物排放具有总量大、强度高的特点,集中分布于图6(c)和图6(d)左上方,排放总量极值较高,对应图5 的右上区,需控制园区污染物排放总量下降,降低环境风险. 2020 年高新区SO2排放平均强度为0.25 kg/(104元),约为全国平均值的1/4,超过高新区平均排放强度的有45 家,其中东部、中部、西部地区均占30%左右,东北部地区占9%. 高新区NOx排放强度为0.43 kg/(104元),排放强度处于高新区平均值以上的园区共55 家,其中东部、中部、西部、东北部地区分别占43%、22%、22%、13%.
国家经开区2015-2017 年不同地区碳排放强度变化如表2 所示,总体上呈现相对脱钩态势但各地区差别较大且年际间有一定差异. 华东地区经开区数量最多,工业增加值高、碳排放量大,而碳强度逐年下降表现较优,位于图5 扇形图的左上区,可根据各园区实际情况甄别其减污或控碳重点;西北地区经开区能源结构以煤为主、产业结构较重,碳强度较高,位于扇形图的下方区域,应着力推动园区碳排放的相对脱钩与总量控制,持续推进其碳生产率持续提升.
表2 国家经开区2015-2017 年不同地区碳排放强度变化Table 2 Carbon emission intensities in national economic and technological development zones located in different regions during 2015-2017
总体而言,基于对工业园区减污降碳协同增效内涵中不同扇形分区的阐释,各类园区存在碳污协同脱钩发展的不同情景,且其可能随时间不断演变. 因此需要在充分认识园区减污降碳协同复杂性的基础上制定“一园一策”的碳污协同脱钩发展路径,进一步提出园区内不同主体的碳污减排关键行动.
为进一步识别工业园区内不同利益相关方减污降碳的关键行动,需从不同行动与对应主体的适用场景匹配度、技术成熟度与经济成本综合考量,以避免过高成本投入或早期技术投资的锁定效应;同时还应在生命周期的系统视角下量化不同行动的减污降碳环境效益与协同效率,实现园区碳污排放与经济发展的脱钩(见图7).
图7 工业园区内不同主体减污降碳关键行动识别方法Fig.7 Identification method of key actions from different subjects in industrial parks to synergistically reduce pollution and carbon emissions
针对园区管理部门、行业企业、第三方服务商和园区与周边区域协同等不同层面,应从技术发展现状、未来发展趋势研判、市场需求分析与技术效果的影响因素等不同角度甄别适用技术,并统筹设定相应的政策管理与经济激励措施. 技术筛选与政策设计过程中,应综合纳入中外、空间、产业供应链条等不同角度的全量指标荟萃分析,统筹考虑普遍与特殊、存量与增量、短期与长期、绝对与相对、局地与区域等五组关系. 基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)[36]框架识别减污降碳行动对于污染物与碳排放的总量和强度在短期与长期内的不同影响,并能从定性和定量角度指导园区未来的节能减排降碳工作.
3.4.1 园区管理部门关键行动
园区管理部门承担着园区经济发展规划、产业激励政策设计、企业优惠措施制定、环境绩效监管等多种角色,应从宏观视角协调好园区内不同主体的行动关系,可开展以下行动:
a) 强化减污降碳协同控制顶层设计. 园区管理部门宜制定绿色低碳高质量发展战略,明确园区减污降碳目标和路径,并与规划环评、产业规划、准入标准、负面清单、统计调查、监测监管等园区管理工作衔接融合,建立减污降碳协同创新管理体系.
b) 实施减污降碳智慧化监管. 园区管理部门宜加强对园区内企业的污染物和碳排放监管,确保企业严格遵守国家和地方的环保法规. 构建智慧管理平台,着力推动“一网统管”,实现园区能源、资源、安全、污染物和碳排放的一体化、智慧化、可视化管理.
c) 推动绿色供应链转型. 鼓励园区内企业实施绿色供应链管理,包括开展绿色设计、选择绿色材料、实施绿色采购、应用绿色工艺、推行绿色包装、推进绿色运输,引导供应商采用环保材料和清洁生产技术,降低产品全生命周期的环境影响.
d) 提升园区循环化水平. 加强产业链招商,推动延链、补链、强链、扩链,完善循环产业链条,推动企业循环式生产、产业循环式组合. 加强园区物质流管理,突出抓好园区清洁生产. 优化空间布局,升级产业结构,培育产业共生,完善基础设施,规范运行管理.
e) 开展减污降碳信息公开. 鼓励园区管理部门建立完善减污降碳信息公开制度,有意识并主动与社会各界分享园区减污降碳主要做法及典型案例,完善公众监督激励机制.
3.4.2 基础设施关键行动
基础设施既可为园区内企业供给能源、处理废水废物,有时还可为周边区域提供能源与环境保障服务、促进区域循环经济发展,是园区减污降碳的重要节点,可从以下方面开展行动:
a) 完善园区基础设施. 做好“九通一平”等公共基础设施的共建共享,补齐环境基础设施短板,深化园区内基础设施绿色化与数字化改造.
b) 建设新型基础设施. 包括公共管廊、工业气体集中供应、中水回用、危险废物集中处置中心、“绿岛”、智慧园区管理平台、安全环保应急响应及指挥中心等,构建新型安全韧性基础设施体系.
c) 建立综合能源系统. 通过能源系统综合规划、多用户互动、电网协调控制及智能化改造,实现冷、热、电、气协同、源网荷储集群联控;通过智慧电务完善园区电力资源配置,通过优化负荷和储能有功控制及电力电子设备无功调控对冲有功和无功冲击,提升园区电能质量.
d) 强化电力需求侧管理. 根据园区能源禀赋与用能特点,建设虚拟电厂与柔性电网的需求侧响应机制,构建“风光火储氢”高效多元韧性能源体系,实现能源系统的清洁、低碳、高效、安全.
e) 实施可持续水管理. 鼓励园区统筹优化“供(取)水-用水-废水处理-排放-废水再生回用-污水处理产生的有机废气治理-污泥处理处置及资源化”等过程,建设智慧水管理平台与全生命周期水管理体系. 推进非常规水源开发利用,建立完善雨污分流与集蓄利用设施,减少新水取用量,建设节水型园区.
f) 整治废水管网系统. 完善化工园区废水集中处理设施及配套管网,排查整治污水管网老旧破损、混接错接等问题,实现园区内生产废水应纳尽纳;排查工业废水进入市政污水收集设施情况,强化污染物排放监测监管,保障稳定达标排放;推动园区内石油炼制与化工企业按规定开展初期雨水收集处理,鼓励有条件的化工园区实施化工企业“一企一管、明管输送、实时监测”.
g) 加强基础设施共生. 在园区能源基础设施和环境基础设施之间建立基于产业共生的余热利用、污水深度处理资源化、污泥能源化等为主的能-水耦合共生系统,协同实现节能节水减污.
3.4.3 企业关键行动
企业是园区内经济活动与工业生产的主体,也是园区工业增加值的主要贡献者,其在推动园区经济发展的同时消耗了较多资源能源,污染物与碳排放较高,是园区推动碳污协同脱钩发展的关键环节,可从以下方面展开行动:
a) 持续深化清洁生产. 识别企业污染物和碳排放的重点环节、重点工艺、重点产品,鼓励企业开发应用清洁生产技术,通过开展生态设计、使用清洁原料、优化工艺流程、升级设备装备、实施精益管理、加强循环利用,强化源头和过程减量,提高资源能源效率、降低环境风险.
b) 能源清洁循环利用. 鼓励企业使用太阳能、风能等可再生能源及化学反应放热,替代化石能源,减少碳排放. 加强电气化建设,提高电气化率. 推进隔墙售电,做好屋顶光伏等分布式能源与现有集中式能源供应系统的集成. 积极利用工业余热、余压、余能等,推进能量梯级利用.
c) 完善三级计量体系. 鼓励企业加强计量软硬件管理,实现能源、水资源、物料、污染物等要素的三级计量及监测设施全覆盖,实施精细化数字化计量.加强数据驱动的精准管理,推进人、机、料、法、环、测的数字化集成和智慧化应用. 建立基于三级计量的污染物智能化管理系统,鼓励企业开展碳排放标识、核算、报告及相关管理体系建设. 推广重点取用水企业实行水量在线采集、实时监测.
d) 推动产业共生链接. 挖掘企业间原料、产品隔墙供应机会,搭建企业间上下游供应链,构建产业链、循环链. 鼓励企业间通过串联与分质用水实现水资源的梯级利用,推行废水资源化. 推进在水泥、建材、钢铁等传统行业与战略性新兴产业间建立危险废物资源化共生体系,拓展传统产业服务功能的基础上协同促进危险废物减量与碳排放降低.
3.4.4 第三方服务关键行动
在管理者与生产方之外,第三方服务商通常在某一领域更具独特优势,具有专业性强、领域精专等特点,可以针对园区的技术创新、平台建设与服务供给等不同需求提供特色服务,提升减污降碳协同与脱钩发展的效率.
a) 依托园区设立绿色技术创新联合体. 建立园区(载体)-企业(主体)绿色技术创新联合体,推动建设市场化运行的产业创新服务平台,依托联合体资源推动研发机构与园区合作建立先进装备技术创新基地,促进金融机构为园区内企业提供绿色金融产品,支持绿色项目投资、节能改造等方面的需求.
b) 建设生产性服务业平台. 开展技术研发、标准制修订、产业孵化转化、技术测试评估等服务. 普及减污降碳协同控制知识,提高全员绿色低碳高质量发展意识和能力,营造全员参与的绿色发展氛围.
c) 探索绿色服务供给模式. 建立园区智库和减污降碳公共服务平台,帮助企业、园区制定绿色低碳发展解决方案、开展减污降碳协同技术验证和碳足迹核算等.
3.4.5 园区和周边区域协同行动
不同园区结构特征、发展历程、产业类型不尽相同,与周边区域间有密集的物质能量交换与流动,应做好不同园区间的纵向对标提升与横向跨地合作.
a) 学习优秀园区开发管理模式. 凝练排名前列的优秀国家级园区管理经验,并借鉴自贸区等开放型机制创新成果,提高园区开发建设和管理水平;探索园区产业用地混合利用模式.
b) 园区跨区域协同共建. 积极创新跨区域环境质量改善目标协同、多污染物控制协同、管理政策协同等区域协同新机制;鼓励园区主动开展区域间产业合作,领先园区通过委托代管、合作共建、一区多园等模式带动区域内其他园区共同发展.
c) 建设绿色物流园区. 以交通干线为纽带,统筹串联沿江、沿线城镇、工业园区和物流园区,构建现代物流服务体系;统筹交通枢纽与工业园区空间布局,发展多式联运,因地制宜推进物流园区铁路专用线、内河高等级航道网建设,在园区大宗货物和中长距离货物运输中开展“公转铁”“公转水”;物流园区装卸机械和运输装备开展“油改电、油改气”.
a) 工业园区在我国以实体经济为支撑的现代化产业体系建设中肩负重要使命,促进园区碳污协同的脱钩发展是这一过程的重要抓手. 应充分认识园区种类、边界、结构及管理的复杂多样性、碳污排放特征的差异性、物质流能量流的交互耦合特性,进而剖析园区减污降碳协同实现脱钩发展在研究与实践中的关键技术难点.
b) 工业园区碳污协同脱钩发展需充分考虑存量与流量特征,建立统一规范的污染物与碳核算体系,清晰刻画园区经济发展与污染物、碳排放的脱钩状态和碳污之间的协同关系,优化园区绿色发展路径,分析园区碳污协同与脱钩发展潜力,支撑实践决策.
c) 为建立园区碳污协同的脱钩发展技术路径,应界定好范围与行动主体,构建园区减污降碳认知链,运用脱钩指数量化园区碳污协同的发展状态,从管理部门、企业与基础设施、第三方服务、周边区域等不同角度提出减污降碳关键行动,促进园区内外多主体、多过程与多区域的协同.