中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊:
摘要:在全球碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,零碳園區(qū)作為產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的微觀實(shí)踐載體,成為國際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化的重要實(shí)踐。本文系統(tǒng)梳理了我國園區(qū)從綠色治理、低碳探索到零碳發(fā)展的階段性演進(jìn)路徑,指出零碳園區(qū)已成為園區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的核心方向。國際經(jīng)驗(yàn)顯示,歐美以清潔能源替代、循環(huán)共生和數(shù)字化管理推動(dòng)零碳工業(yè)園建設(shè),以被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)、光儲(chǔ)直柔與綠色交通等技術(shù)打造零碳社區(qū)。當(dāng)前我國零碳園區(qū)建設(shè)面臨能源系統(tǒng)消納能力不足、綠色技術(shù)存在瓶頸、標(biāo)準(zhǔn)體系碎片化等問題,建議加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),構(gòu)建多能互補(bǔ)的韌性能源體系,完善“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”技術(shù)鏈條,推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化體系與市場化機(jī)制創(chuàng)新,加快推進(jìn)我國零碳園區(qū)建設(shè)。
關(guān)鍵詞:零碳園區(qū);國際經(jīng)驗(yàn);能源系統(tǒng);技術(shù)創(chuàng)新;標(biāo)準(zhǔn)體系
在全球氣候危機(jī)呈加劇趨勢發(fā)展的背景下,《巴黎協(xié)定》的簽訂和生效標(biāo)志著全球應(yīng)對(duì)氣候變化達(dá)成了廣泛共識(shí)。國際能源署(IEA)最新發(fā)布的《2025年全球能源評(píng)估》報(bào)告指出,2024年各國在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、工業(yè)生產(chǎn)體系重構(gòu)、城市低碳發(fā)展等關(guān)鍵領(lǐng)域,仍普遍存在系統(tǒng)性減排路徑模糊與執(zhí)行效能不足的缺陷。在此背景下,阿聯(lián)酋共識(shí)強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)可再生能源發(fā)電能力,COP28達(dá)成“逐步減少化石燃料”協(xié)議,推進(jìn)能源系統(tǒng)脫碳已逐漸成為全球目標(biāo)。2024年,中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議首次從國家戰(zhàn)略層面部署零碳園區(qū)建設(shè)工作,這一戰(zhàn)略選擇既是我國突破高碳鎖定效應(yīng)的關(guān)鍵路徑,也為全球碳中和進(jìn)程提供了制度創(chuàng)新樣本。學(xué)界對(duì)零碳園區(qū)的界定尚存分歧,部分學(xué)者提出零碳園區(qū)的核心在于實(shí)現(xiàn)凈碳排放為零。李萌和潘家華在研究中界定零碳微單元為使用可再生能源完成生產(chǎn)、儲(chǔ)存、消費(fèi)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)零碳排放的微觀經(jīng)濟(jì)單元,本文的零碳園區(qū)以此概念為基礎(chǔ),將零碳園區(qū)界定為通過能源生產(chǎn)、消費(fèi)與存儲(chǔ)的全鏈條系統(tǒng)設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)運(yùn)營邊界內(nèi)能源自給自足,動(dòng)態(tài)趨向碳排放為零,且盈余綠電可反哺城市電網(wǎng)。并進(jìn)一步將零碳園區(qū)劃分為聚焦工業(yè)過程碳減排的零碳工業(yè)園區(qū)和聚焦建筑交通等終端用能減排的零碳社區(qū)。
當(dāng)前,我國零碳園區(qū)研究與實(shí)踐呈現(xiàn)多維探索格局。系統(tǒng)層面,通過構(gòu)建綠色高效的綜合能源系統(tǒng),結(jié)合智能電網(wǎng)與數(shù)智技術(shù)優(yōu)化能源監(jiān)管,提升資源利用效率以實(shí)現(xiàn)碳減排;技術(shù)層面,多能互補(bǔ)、能量梯級(jí)利用、電-氣互聯(lián)等綠色技術(shù)升級(jí)成為創(chuàng)新焦點(diǎn);標(biāo)準(zhǔn)體系方面,碳核算方法已形成兩類主流模式:基于單位GDP或人均碳排放的直接效率評(píng)價(jià),以及投入產(chǎn)出分析的全要素碳效率評(píng)估。核算范圍從傳統(tǒng)能源擴(kuò)展至生物質(zhì)、廢棄物、碳匯及區(qū)域電力隱含碳,并創(chuàng)新提出“碳當(dāng)量”統(tǒng)一核算體系,融合直接法與DEA-BCC模型等全要素方法,實(shí)現(xiàn)低碳水平綜合評(píng)估與減排潛力挖掘;市場機(jī)制方面,碳抵消購買、階梯型碳交易、結(jié)構(gòu)性財(cái)政支持等策略促進(jìn)商業(yè)模式的完善,推動(dòng)資源配置優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)生態(tài)價(jià)值雙贏。
隨著理念的演進(jìn),園區(qū)低碳轉(zhuǎn)型正從“相對(duì)減排”向“絕對(duì)零碳”的目標(biāo)邁進(jìn)。這一轉(zhuǎn)變要求構(gòu)建以“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同為基礎(chǔ)的新型電力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)清潔能源穩(wěn)定供給與終端用能的動(dòng)態(tài)最優(yōu)匹配。與傳統(tǒng)低碳或近零碳園區(qū)相比,絕對(duì)零碳園區(qū)需在能源系統(tǒng)完全脫碳、全生命周期碳管理,以及生態(tài)-經(jīng)濟(jì)效益融合等關(guān)鍵維度上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性躍遷。目前,我國雖已啟動(dòng)一批示范試點(diǎn),但仍面臨如儲(chǔ)能成本高、標(biāo)準(zhǔn)碎片化、綠電交易機(jī)制不健全等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn),亟需通過技術(shù)突破與制度創(chuàng)新并舉以加快轉(zhuǎn)型進(jìn)程。本文將系統(tǒng)梳理我國低碳、零碳園區(qū)發(fā)展脈絡(luò),借鑒國際上的相對(duì)成熟經(jīng)驗(yàn),為碳中和目標(biāo)下的園區(qū)轉(zhuǎn)型提供理論參照與實(shí)踐鏡鑒。
一、我國產(chǎn)業(yè)園區(qū)低碳零碳發(fā)展歷程
在我國“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下,園區(qū)建設(shè)從綠色治理到零碳發(fā)展,經(jīng)歷了理念探索、試點(diǎn)示范到規(guī)模化推廣的演進(jìn)過程(見圖1),逐步形成以政策驅(qū)動(dòng)、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同為核心的系統(tǒng)性發(fā)展模式,成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要抓手。園區(qū)建設(shè)實(shí)踐中,“綠色”概念較為寬泛,更多體現(xiàn)為價(jià)值取向,難以形成統(tǒng)一可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn);“低碳”雖具減排目標(biāo),但缺乏剛性測度,依靠技術(shù)手段減排難以徹底擺脫對(duì)化石能源的依賴。相比之下,“零碳”以碳排放歸零為硬性指標(biāo),建立了量化、不可逆的評(píng)價(jià)體系,具有更強(qiáng)的技術(shù)約束力和測度剛性,推動(dòng)可再生能源大規(guī)模替代與系統(tǒng)性變革,正成為園區(qū)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心方向。
(一)從高速發(fā)展到綠色治理的探索階段(2000年~2010年)
2000年起,伴隨全面建設(shè)小康社會(huì)戰(zhàn)略的實(shí)施,我國工業(yè)園區(qū)迎來高速發(fā)展期,呈現(xiàn)“試點(diǎn)-示范-推廣”的擴(kuò)展路徑,但同時(shí)伴隨著大氣污染等環(huán)境污染問題的爆發(fā)。我國相繼出臺(tái)了《中華人民共和國大氣污染防治法(2000修訂)》《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等,要求企業(yè)從源頭降低污染物的產(chǎn)生,通過改進(jìn)工藝、使用清潔能源和原料、提升資源利用效率等高投入、嚴(yán)監(jiān)管的治理模式改善環(huán)境質(zhì)量,為園區(qū)綠色轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。2000年,原國家環(huán)??偩謫?dòng)生態(tài)工業(yè)示范園試點(diǎn),探索“產(chǎn)業(yè)共生”模式,推動(dòng)資源循環(huán)利用。2003年,《生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)規(guī)劃指南(試行)》發(fā)布,首次將“物質(zhì)循環(huán)”“能量梯級(jí)利用”等概念納入政策框架,推動(dòng)生態(tài)園區(qū)從個(gè)案試驗(yàn)向標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)轉(zhuǎn)變。循環(huán)經(jīng)濟(jì)園建設(shè)與生態(tài)工業(yè)園區(qū)政策形成協(xié)同。自2005年我國明確將園區(qū)作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐載體后,2008年《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》,以法律形式要求工業(yè)園區(qū)優(yōu)化資源配置。至2010年,全國已形成34個(gè)國家級(jí)生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)和數(shù)十個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)園區(qū),工業(yè)固廢綜合利用率顯著提升。然而,該階段綠色轉(zhuǎn)型只側(cè)重“高投入-高減排-高能耗”的末端治理模式,無法實(shí)現(xiàn)碳排放絕對(duì)量的下降。
(二)從低碳到零碳的理念萌芽階段(2010年~2020年)
隨著全球氣候治理議題的升溫,我國園區(qū)發(fā)展從以污染防治為核心逐步轉(zhuǎn)向“減污降碳”協(xié)同推進(jìn)。2013年,工業(yè)和信息化部啟動(dòng)首批低碳工業(yè)園區(qū)試點(diǎn),標(biāo)志著園區(qū)低碳化轉(zhuǎn)型的萌芽;2015年,《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》,將“近零碳排放區(qū)示范工程”作為進(jìn)一步深化各類低碳試點(diǎn)控制溫室氣體排放的重要抓手,推動(dòng)構(gòu)建以碳量化管理、可再生能源利用為核心的低碳發(fā)展框架。地方政府積極響應(yīng),陜西在工礦、農(nóng)業(yè)和建筑領(lǐng)域開展“減源、替代、增匯”試點(diǎn);廣東實(shí)施差異化技術(shù)路線,強(qiáng)化能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與需求側(cè)管理;北京、江蘇探索碳排放權(quán)交易機(jī)制,推動(dòng)園區(qū)碳資產(chǎn)市場化。
這一階段,技術(shù)創(chuàng)新成為推動(dòng)可再生能源規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵動(dòng)力。上海金橋開發(fā)區(qū)建立中德低碳技術(shù)合作框架引入智能化能源檢測平臺(tái)配套綠色技術(shù)設(shè)備,2016年碳排放較2012年下降25%;青島中德生態(tài)園以歐盟標(biāo)準(zhǔn)為參照,通過“光儲(chǔ)直柔”、零碳交通等前沿技術(shù)實(shí)現(xiàn)80%的綠色建筑覆蓋。盡管技術(shù)引進(jìn)和國際合作為低碳園區(qū)提供了短期技術(shù)支持,但過度依賴外資技術(shù)和國際標(biāo)準(zhǔn)也可能導(dǎo)致“技術(shù)鎖定效應(yīng)”。
(三)從試點(diǎn)到示范的快速增長階段(2021年~2024年)
2020年隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出,零碳園區(qū)建設(shè)從理念轉(zhuǎn)向?qū)嵺`。2021年,國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》首次明確園區(qū)低碳轉(zhuǎn)型方向;2022年,科技部印發(fā)《“十四五”國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》,進(jìn)一步鼓勵(lì)建設(shè)低碳產(chǎn)業(yè)園區(qū),推動(dòng)綠色技術(shù)與低碳產(chǎn)業(yè)深度融合。在政策引導(dǎo)下,全國多地發(fā)布(近)零碳園區(qū)建設(shè)指南并積極推進(jìn)試點(diǎn)工作(見表1)。典型案例包括鄂爾多斯零碳產(chǎn)業(yè)園,其“風(fēng)光氫儲(chǔ)車”一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)80%綠電直供,吸引多家頭部企業(yè)入駐;北京大興國際氫能示范區(qū)全面向全球引入氫能創(chuàng)新產(chǎn)業(yè),打造具有國際影響力的氫能科技成果轉(zhuǎn)化示范基地。
技術(shù)進(jìn)步與零碳能源比較優(yōu)勢形成雙重驅(qū)動(dòng)力。截至2024年底,全國已有77個(gè)國家級(jí)經(jīng)開區(qū)啟動(dòng)零碳轉(zhuǎn)型試點(diǎn),其中,華為數(shù)字能源研發(fā)的“光儲(chǔ)直柔配電系統(tǒng)”、遠(yuǎn)景科技構(gòu)建的“分布式能源聚合優(yōu)化平臺(tái)”等技術(shù)方案,成為支撐園區(qū)能源系統(tǒng)重構(gòu)的核心技術(shù)范式。綠色技術(shù)的創(chuàng)新突破使得零碳園區(qū)不僅在環(huán)境效益上取得進(jìn)展,同時(shí)也在經(jīng)濟(jì)效益上展示出成本領(lǐng)先、規(guī)模效應(yīng)及完備的產(chǎn)業(yè)鏈等競爭優(yōu)勢。據(jù)國際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國的光伏組件制造占全球產(chǎn)能的80%以上,其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于其他國家,使得我國光伏產(chǎn)品在全球市場具備較強(qiáng)的價(jià)格競爭力,形成了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的經(jīng)濟(jì)替代優(yōu)勢。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,截至2024年底,我國風(fēng)電與光伏裝機(jī)容量達(dá)1.406億千瓦,提前實(shí)現(xiàn)2030年12億千瓦的目標(biāo),極大地提升了零碳園區(qū)的可行性與綠色競爭力。
(四)從標(biāo)準(zhǔn)化到系統(tǒng)化的轉(zhuǎn)型升級(jí)階段(2025年以來)
作為零碳園區(qū)建設(shè)的“政策元年”,2025年全國“兩會(huì)”上明確提出構(gòu)建“能源零碳化、產(chǎn)業(yè)低碳化、管理數(shù)智化”的總體框架,出臺(tái)零碳園區(qū)建設(shè)方案,推進(jìn)零碳園區(qū)、社區(qū)、鄉(xiāng)村同步發(fā)展。《零碳園區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(T/CECA-G 0344-2025)同期發(fā)布,首次提出涵蓋碳核算、清潔能源比例、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等七大維度的評(píng)價(jià)體系,標(biāo)志著園區(qū)建設(shè)進(jìn)入精細(xì)化治理階段。各地政府積極響應(yīng),結(jié)合區(qū)域特色推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)(見表2)。
能源與產(chǎn)業(yè)深度融合成為零碳實(shí)踐的重要特征。2025年3月,國家電網(wǎng)建成全球最大規(guī)模的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò),投運(yùn)39項(xiàng)特高壓工程保障綠電跨區(qū)域調(diào)配。體制機(jī)制突破創(chuàng)新助推零碳園區(qū)深化轉(zhuǎn)型。中央層面將零碳園區(qū)納入國家碳達(dá)峰試點(diǎn)工作,推動(dòng)能耗雙控向碳排放雙控轉(zhuǎn)型;地方層面打造“一園一策”方案,破解治理碎片化與主體博弈問題。以四川推行的“隔墻售電”機(jī)制為例,該舉措打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電與用電必須通過公共電網(wǎng)中轉(zhuǎn)的限制,無需“過網(wǎng)費(fèi)”實(shí)現(xiàn)了發(fā)電側(cè)與用電側(cè)的直接交易。這一機(jī)制的深層改革能夠有效降低分布式能源項(xiàng)目交易成本,提高能源利用效率,在激發(fā)市場主體參與積極性的同時(shí)推動(dòng)了能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變。
二、推進(jìn)零碳園區(qū)發(fā)展的國際經(jīng)驗(yàn)
國際實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,零碳園區(qū)發(fā)展范式呈現(xiàn)系統(tǒng)性重構(gòu)、多維度創(chuàng)新與制度性變革的協(xié)同演進(jìn)特征,其建設(shè)主要涉及零碳工業(yè)園區(qū)和零碳社區(qū)兩個(gè)維度。
(一)零碳工業(yè)園區(qū)
零碳工業(yè)園區(qū)是零碳園區(qū)建設(shè)的核心,歐美國家較早進(jìn)行了零碳產(chǎn)業(yè)園的實(shí)踐。鑒于產(chǎn)業(yè)活動(dòng)既是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心,又是碳排放的核心區(qū)域,因此,對(duì)于工業(yè)園區(qū)而言,零碳園區(qū)的打造主要聚焦在能源結(jié)構(gòu)清潔化、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)間循環(huán)經(jīng)濟(jì)共生體系、智慧化管理賦能三個(gè)核心模塊。
1.能源結(jié)構(gòu)清潔化
使用清潔能源是零碳工業(yè)園區(qū)的首要特征。園區(qū)通過推動(dòng)可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源,提升能源系統(tǒng)效率和環(huán)境可持續(xù)性,成為產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要載體。德國柏林歐瑞府(EUREF)零碳科技園作為歐洲首個(gè)零碳智慧園區(qū),展現(xiàn)了多維度協(xié)同驅(qū)動(dòng)下的清潔能源轉(zhuǎn)型路徑。園區(qū)以“能源轉(zhuǎn)型”為核心,全面整合光伏、風(fēng)電、沼氣等可再生能源,配合微電網(wǎng)與儲(chǔ)能設(shè)施,實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供電。其中,屋頂光伏可基本滿足園區(qū)用電需求,熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以農(nóng)業(yè)沼氣為燃料,除年發(fā)電量達(dá)2MWh外,余熱可覆蓋園區(qū)約60%的供熱需求。英國政府在亨伯工業(yè)集群重點(diǎn)發(fā)展氫能、風(fēng)能,建設(shè)全球最大的海上風(fēng)力開發(fā)項(xiàng)目。
此外,加強(qiáng)能源管理和儲(chǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有助于能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。德國歐瑞府零碳科技園區(qū)部署1.8MWh電池儲(chǔ)能系統(tǒng),利用退役汽車電池組成儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò),平衡風(fēng)光發(fā)電的波動(dòng)性,同時(shí)結(jié)合儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷設(shè)備與熱泵技術(shù),優(yōu)化負(fù)荷曲線,降低峰值能耗,實(shí)現(xiàn)能源跨季節(jié)調(diào)峰。園區(qū)內(nèi)所有建筑物都可通過智能電表連接到電網(wǎng),辦公照明系統(tǒng)通過日光傳感器進(jìn)行自動(dòng)控制,提升了用能靈活性。園區(qū)分布式智能微電網(wǎng)結(jié)合數(shù)字化能源消耗管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)園區(qū)能源管理過程可視化,提升了能源系統(tǒng)的靈活性與韌性,實(shí)現(xiàn)能源的多能互補(bǔ)與高效配置。
2.構(gòu)建產(chǎn)業(yè)間循環(huán)經(jīng)濟(jì)共生體系
工業(yè)園區(qū)(集群)脫碳主要通過產(chǎn)業(yè)間資源互補(bǔ)與廢棄物互換,形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)共生體系,實(shí)現(xiàn)資源最大化利用與廢棄物最小化排放。比如丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園是運(yùn)行較為成功的案例之一。自20世紀(jì)60年代開始,丹麥卡倫堡當(dāng)?shù)貛准抑匾墓I(yè)企業(yè)(發(fā)電廠、煉油廠、制藥廠等)面對(duì)淡水資源緊缺等問題,開始謀求在生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上實(shí)現(xiàn)雙贏,園區(qū)逐漸發(fā)展成為包含30余條生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)共生群落。其中,由發(fā)電、煉油、制藥、石膏制板四大核心企業(yè)組成主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)群落;以化肥、水泥、水產(chǎn)養(yǎng)殖等中小企業(yè)協(xié)同組成配套產(chǎn)業(yè)群落;以微生物土壤修復(fù)、廢物回收處理及城市污水處理等靜脈產(chǎn)業(yè)組成物質(zhì)循環(huán)和廢物還原型企業(yè)群落。不僅有效減少核心產(chǎn)業(yè)的污染排放,還延伸了產(chǎn)業(yè)鏈,降低生產(chǎn)成本,提高園區(qū)整體資源利用效率。
3.智慧化管理賦能
智慧化管理是零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)現(xiàn)高效、低碳運(yùn)營的重要路徑。在能源管理方面,新加坡裕廊工業(yè)園開發(fā)智能能源管理系統(tǒng),集成光伏發(fā)電、儲(chǔ)能與微電網(wǎng)技術(shù),動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能源供需,可再生能源占比達(dá)40%,年節(jié)約用電成本超30%。泰國安美德工業(yè)園通過部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器與5G網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建工業(yè)能源共享平臺(tái),實(shí)時(shí)監(jiān)測能源消耗與環(huán)境數(shù)據(jù)有效提升能源管理與園區(qū)運(yùn)營效率。在生產(chǎn)運(yùn)營層面,德國柏林歐瑞府科技園采用數(shù)字技術(shù)平臺(tái),集成樓宇運(yùn)營、電能管理與微網(wǎng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、存儲(chǔ)、消費(fèi)的全生命周期數(shù)字運(yùn)維。在綜合管理方面,園區(qū)主要通過搭建數(shù)字化綜合管理平臺(tái),部署各類傳感器和邊緣計(jì)算設(shè)備,實(shí)時(shí)采集能耗、環(huán)境與安全數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)與能效優(yōu)化。
(二)零碳社區(qū)
英國貝丁頓零碳社區(qū)的設(shè)計(jì)者為英國著名的生態(tài)建筑師比爾·鄧斯特,他提出社區(qū)建設(shè)的核心是在提高生活質(zhì)量的同時(shí),要有效降低資源的消耗。因此,零碳社區(qū)在設(shè)計(jì)上要實(shí)現(xiàn)布局合理,打造零碳建筑體系和零碳交通網(wǎng)絡(luò),包括通過被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)、光儲(chǔ)直柔技術(shù)集成、綠色交通網(wǎng)絡(luò)重構(gòu),并將低碳理念融入居民日常,形成生產(chǎn)-生活聯(lián)動(dòng)的碳中和范式。
1.零碳建筑
在打造零碳社區(qū)的過程中,零碳建筑作為降低化石能源消耗的重要途徑,以全生命周期碳減排為核心,通過被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)和主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)兩種途徑實(shí)現(xiàn)能源自給自足與生態(tài)平衡。為適應(yīng)英國濕冷氣候,社區(qū)選用緊湊的建筑形體,以減少建筑的總散熱面積。同時(shí),采用南向采光最大化設(shè)計(jì),通過雙層玻璃陽光間、建筑門窗的高氣密圍護(hù)結(jié)構(gòu),有效提高了被動(dòng)采暖效率。除了零采暖設(shè)計(jì),社區(qū)還采用了自然通風(fēng)系統(tǒng)來最小化通風(fēng)能耗。經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的屋頂“風(fēng)帽”在給建筑內(nèi)部換氣的同時(shí),其熱交換模塊還利用廢氣中的熱量來預(yù)熱室外寒冷的新鮮空氣。根據(jù)實(shí)驗(yàn),最多有70%的通風(fēng)熱損失可以在此熱交換過程中挽回,從而顯著降低能耗與熱損失。主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)主要通過光伏、儲(chǔ)能、氫能和直流配電等系統(tǒng),提升建筑能效并整合清潔能源供給。此外,荷蘭鹿特丹的漂浮式零碳建筑項(xiàng)目融合太陽能、潮汐能與自然冷源利用技術(shù),通過直流配電系統(tǒng)與海水源熱泵構(gòu)建高效能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柔性溫控,其創(chuàng)新被國際建筑協(xié)會(huì)評(píng)價(jià)為“氣候適應(yīng)性光儲(chǔ)直柔技術(shù)的典范”。而瑞典皇家港社區(qū)則通過產(chǎn)能建筑設(shè)計(jì),結(jié)合傾斜光伏屋頂、地源熱泵及廢水余熱回收,實(shí)現(xiàn)年發(fā)電量高于自用能耗需求,盈余電力反哺電網(wǎng)形成良性循環(huán)。
2.零碳交通
零碳社區(qū)中的交通系統(tǒng)脫碳是一個(gè)系統(tǒng)性工程,核心在于推動(dòng)交通工具電動(dòng)化。英國貝丁頓零碳社區(qū)則在交通系統(tǒng)與居住能源系統(tǒng)協(xié)同方面提供了范式樣本。其構(gòu)建了集公交接駁、步行優(yōu)先、自行車友好于一體的綜合交通體系,依托國家鐵路站點(diǎn)與社區(qū)巴士網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效出行,同時(shí)優(yōu)化非機(jī)動(dòng)車環(huán)境以促進(jìn)步行和騎行替代。社區(qū)能源系統(tǒng)通過777平方米太陽能光伏板供能,為40輛電動(dòng)車提供清潔電力,實(shí)現(xiàn)交通能源100%可再生化,成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)與居住能源碳中和的樣板社區(qū)。
3.零碳生活理念
零碳社區(qū)建設(shè)需要從政府到公眾樹立零碳理念,自覺將零碳理念貫徹到生產(chǎn)和生活中。英國貝丁頓生態(tài)社區(qū)在工廠、公寓和商住等設(shè)計(jì)中均采用零碳標(biāo)準(zhǔn),公寓的退臺(tái)式屋頂為大部分住戶提供了屋頂花園,居民還被鼓勵(lì)在自己花園中種植蔬菜和農(nóng)作物。
三、我國零碳園區(qū)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
我國零碳園區(qū)建設(shè)在快速發(fā)展過程中,面臨能源服務(wù)體系、技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等多維度的結(jié)構(gòu)性矛盾。
(一)能源體系的不穩(wěn)定與轉(zhuǎn)型阻力巨大
盡管園區(qū)積極構(gòu)建以“風(fēng)光氫儲(chǔ)”為主體的新型電力系統(tǒng),但可再生能源的間歇性、波動(dòng)性特征與電網(wǎng)調(diào)峰能力不足之間的矛盾依然突出,高成本、短壽命的儲(chǔ)能技術(shù)瓶頸限制了其大規(guī)模應(yīng)用,整體上削弱了能源系統(tǒng)韌性。同時(shí),傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施服役周期長、沉沒成本高,存在“鎖定效應(yīng)”,改造面臨經(jīng)濟(jì)可行性與技術(shù)兼容性雙重掣肘,園區(qū)在能源結(jié)構(gòu)上難以徹底擺脫對(duì)化石能源的依賴,園區(qū)能源系統(tǒng)深度脫碳面臨路徑依賴與資金約束的雙重阻力。
(二)核心技術(shù)瓶頸與數(shù)字化能力滯后
核心技術(shù)方面,氫能制備與儲(chǔ)運(yùn)、碳捕集、利用與封存(CCUS)、智能微電網(wǎng)精準(zhǔn)調(diào)控等核心技術(shù),仍處于示范或初期應(yīng)用階段,尚未形成全鏈條的技術(shù)突破與規(guī)模化應(yīng)用。特別是長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)缺口,使園區(qū)能源系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)多天和跨季節(jié)供需平衡。數(shù)字化管理方面,盡管部分園區(qū)已部署智慧管理平臺(tái),但“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象普遍存在,能碳數(shù)據(jù)尚未實(shí)現(xiàn)有效協(xié)同與動(dòng)態(tài)優(yōu)化,多數(shù)園區(qū)的碳排放核算仍依賴傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)方法,其精準(zhǔn)性、實(shí)時(shí)性和可追溯性遠(yuǎn)不能滿足精細(xì)化碳管理的需求。
(三)標(biāo)準(zhǔn)體系的界定模糊與區(qū)域差異性
當(dāng)前,碳排放核算邊界、全生命周期碳足跡評(píng)估以及綠電認(rèn)證與溯源的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系仍存在區(qū)域差異性。不僅影響了不同園區(qū)之間減排成效的可比性與公信力,也為政策制定與監(jiān)管帶來諸多困難,影響行業(yè)健康有序發(fā)展。另外,綠電跨區(qū)交易和配售電側(cè)價(jià)格信號(hào)尚不完善,碳配額、綠證與金融工具也尚未在園區(qū)級(jí)別閉環(huán)銜接,園區(qū)層面難以通過市場化手段實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)—消納的動(dòng)態(tài)平衡。
四、對(duì)策建議
我國零碳園區(qū)的發(fā)展需以系統(tǒng)性思維破解當(dāng)前諸多矛盾,以協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長為目標(biāo),進(jìn)一步完善頂層設(shè)計(jì)并以此為指導(dǎo),在能源服務(wù)體系、技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及市場機(jī)制等領(lǐng)域構(gòu)建協(xié)同路徑,實(shí)現(xiàn)從試點(diǎn)示范到全域推廣的跨越式發(fā)展。
(一)能源服務(wù)體系:構(gòu)建多能互補(bǔ)與韌性系統(tǒng)
從供給側(cè)與需求側(cè)雙向發(fā)力,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代化能源服務(wù)體系。在供給側(cè),加快可再生能源規(guī)?;渴鹋c多能協(xié)同優(yōu)化,結(jié)合區(qū)域特征構(gòu)建“風(fēng)光儲(chǔ)氫”一體化系統(tǒng),聯(lián)動(dòng)分布式智能微電網(wǎng)與集中式綠電基地,強(qiáng)化多元儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用,構(gòu)建“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”微電網(wǎng)系統(tǒng),探索液氫與壓縮空氣等長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)化,提升可再生能源的穩(wěn)定性與消納能力。推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用,通過智能電網(wǎng)與綜合能源管理系統(tǒng)整合多種能流,實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)度與供需精準(zhǔn)匹配。在需求側(cè),聚焦能效提升與用能低碳轉(zhuǎn)型,通過節(jié)能改造與“電-氫-熱”多能耦合,降低工業(yè)、建筑和交通能耗,推動(dòng)終端電氣化,擴(kuò)大新能源設(shè)備應(yīng)用,增強(qiáng)系統(tǒng)柔性。依托數(shù)字化能碳管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測、碳核算與智能調(diào)控一體化,支撐園區(qū)碳排放全生命周期管理。
(二)技術(shù)創(chuàng)新:突破全鏈條低碳技術(shù)瓶頸
圍繞“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”全鏈條展開綠色技術(shù)系統(tǒng)性突破與集成應(yīng)用。電源端強(qiáng)化分布式能源和多能互補(bǔ)。電網(wǎng)側(cè)推動(dòng)智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)融合,構(gòu)建“云-邊-端”協(xié)同調(diào)控體系,發(fā)展交直流混合微電網(wǎng)、柔性輸電及虛擬電廠技術(shù),實(shí)現(xiàn)分布式資源整合與動(dòng)態(tài)優(yōu)化。深化需求響應(yīng)與柔性負(fù)荷管理,推廣高能效設(shè)備與電氣化替代,發(fā)展光儲(chǔ)直柔、車網(wǎng)互動(dòng)(V2G)等新型終端用能模式,構(gòu)建數(shù)字化能碳管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)用能策略與電網(wǎng)運(yùn)行深度協(xié)同。在儲(chǔ)能端,優(yōu)化多時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù),構(gòu)建“分布式+集中式”協(xié)同調(diào)度機(jī)制,提升儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性。
(三)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:構(gòu)建全生命周期評(píng)價(jià)體系
標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是零碳園區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的基石。需建立覆蓋規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營全周期的標(biāo)準(zhǔn)體系:規(guī)劃階段,將產(chǎn)業(yè)低碳化、能源零碳化、設(shè)施綠色化等指標(biāo)納入強(qiáng)制性要求;在運(yùn)營階段,完善碳足跡核算方法,避免局部減排導(dǎo)致“漂綠”爭議;推動(dòng)國際標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn),支持園區(qū)參與核證碳標(biāo)準(zhǔn)(VCS)、黃金標(biāo)準(zhǔn)(GS)等國際碳認(rèn)證,提升外貿(mào)產(chǎn)品的綠色競爭力。