零碳工業(yè)園區(qū)發(fā)展背景及路徑

前言：隨著溫室氣體濃度的不斷增加，氣候變化已成為21世紀(jì)全人類共同面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。對(duì)此，全球各國紛紛采取氣候變化應(yīng)對(duì)行動(dòng)、制定碳減排目標(biāo)，“碳達(dá)峰、碳中和”已逐漸成為全球議題。工業(yè)園區(qū)作為工業(yè)集聚載體，排放量巨大，因此工業(yè)園區(qū)實(shí)現(xiàn)低碳/零碳是達(dá)到3060目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。

 一、零碳工業(yè)園發(fā)展背景

1、“碳達(dá)峰、碳中和”已成為全球議題

“碳達(dá)峰”方面，截至2020年，全球已有54個(gè)國家的碳排放實(shí)現(xiàn)達(dá)峰，占全球碳排放總量的40%；“碳中和”方面，不丹和蘇里南已實(shí)現(xiàn)了“碳中和”，同時(shí)已有29個(gè)國家和地區(qū)通過頒布政策或立法的方式做出了“碳中和”承諾。預(yù)計(jì)2021年末，占全球碳排放量65%以上、占全球經(jīng)濟(jì)總量70%以上的國家將作出“碳中和”承諾。

2、全國各地積極響應(yīng)“雙碳”目標(biāo)

自2020年10月我國首次明確碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)以來，國務(wù)院、國家發(fā)展改革委等部門抓緊研究出臺(tái)相關(guān)政策措施，積極推動(dòng)經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展；地方層面，全國各省市陸續(xù)表示將落實(shí)中央部署要求、制定實(shí)施碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案；企業(yè)層面，部分大型國企、民企、科技企業(yè)紛紛表態(tài)，其中，國家電網(wǎng)于2021年3月發(fā)布了《碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)方案》。2021年，科技部正抓緊研究制定《科技支撐碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)方案》。《方案》立足于科技創(chuàng)新，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新對(duì)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的支撐引領(lǐng)作用。2021年上海市、福建省、江蘇省、廣東省、天津市、北京市、河北省等省市，均在其《十四五規(guī)劃綱要》或《2021年政府工作報(bào)告》中提出了將制定實(shí)施碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案。

3、工業(yè)園逐步向零碳趨勢發(fā)展

工業(yè)園區(qū)是工業(yè)企業(yè)集聚發(fā)展的核心單元，也是我國實(shí)施制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要空間載體。通過生產(chǎn)要素的聚集與整合, 工業(yè)園區(qū)可以提高工業(yè)化的集約強(qiáng)度、規(guī)模優(yōu)勢并優(yōu)化功能布局，以突出產(chǎn)業(yè)特色、提高市場競爭力。我國工業(yè)園區(qū)建設(shè)始于1979年改革開放，經(jīng)過由沿海到內(nèi)地的漸進(jìn)式發(fā)展，各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)已達(dá)1.5萬余個(gè), 對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)達(dá)30%以上( 2019年底數(shù)據(jù))。與此同時(shí)，由于工業(yè)能源消費(fèi)占全國能源消費(fèi)總量60%以上(2019年數(shù)據(jù))，工業(yè)園區(qū)碳排放可達(dá)全國總排放量的約31%，成為了碳中和目標(biāo)下的減排關(guān)鍵所在。

實(shí)際上，我國規(guī)模以上工業(yè)單位增加值能耗近年來已呈連續(xù)下降趨勢，2021年一季度能耗同比下降高達(dá)8.1%。這與我國多年來對(duì)工業(yè)園區(qū)低碳化轉(zhuǎn)型的要求不無關(guān)聯(lián)。自2010年起，原環(huán)境保護(hù)部就在《關(guān)于在國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)中加強(qiáng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的通知》中提出，將發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)作為重點(diǎn)納入生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設(shè)內(nèi)容。2015年10月，“十三五規(guī)劃”中又首次明確提出實(shí)施近零碳排放區(qū)示范工程：選擇條件成熟的限制開發(fā)區(qū)域和禁止開發(fā)區(qū)域、生態(tài)功能區(qū)、工礦區(qū)、城鎮(zhèn)等開展近零碳排放區(qū)示范工程建設(shè)，到2020年建設(shè)50個(gè)示范項(xiàng)目?？傮w而言，我國工業(yè)園區(qū)低碳化轉(zhuǎn)型歷程可總結(jié)為四種類型：循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園、生態(tài)工業(yè)園區(qū)、低碳工業(yè)園區(qū)、零碳工業(yè)園。

二、零碳技術(shù)應(yīng)用

“零碳”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能源供給結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，其中既包括零碳電力技術(shù)，也包括零碳非電能源技術(shù)。一方面，以零碳電力技術(shù)-新能源發(fā)電技術(shù)為起點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化石能源的大比例替代，從源頭“減碳”；其次，通過零碳非電能源技術(shù)-儲(chǔ)能技術(shù)，提升新能源電力的利用率，并貫穿運(yùn)用于發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)和用戶側(cè)；同時(shí)，創(chuàng)新研發(fā)并推廣制氫技術(shù)，助力構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系。

1、零碳新能源技術(shù)

新能源發(fā)電技術(shù)包括：風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電等技術(shù)。據(jù)預(yù)測，隨著清潔能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和發(fā)電成本的下降，新能源及可再生能源技術(shù)將有潛力促進(jìn)中國約50%的人為溫室氣體排放“去碳化”，是中國實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)中最重要的技術(shù)。目前，包括新能源在內(nèi)的非化石能源消費(fèi)占比仍然較低，預(yù)計(jì)到2035年，將提升至40%。

根據(jù)《綠色技術(shù)推廣目錄（2020年）》及相關(guān)規(guī)劃，風(fēng)能、太陽能發(fā)電技術(shù)是“零碳”技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。

2、零碳儲(chǔ)能技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)是支撐我國大規(guī)模發(fā)展新能源、保障能源安全的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，抽水儲(chǔ)能技術(shù)是發(fā)展最成熟、建設(shè)規(guī)模最大的蓄能方式；以鋰電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)初步進(jìn)入商業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用。根據(jù)“十四五”國家“儲(chǔ)能與國家電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)，應(yīng)用在可再生能源、智慧電網(wǎng)領(lǐng)域的新型儲(chǔ)能技術(shù)將成為研發(fā)、應(yīng)用重點(diǎn)。

3、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

由于風(fēng)、光等資源特性，新能源出力存在隨機(jī)性和波動(dòng)性，當(dāng)新能源出力超過系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍時(shí)，必須控制出力以保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡，就會(huì)產(chǎn)生棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，而攻破這一難題是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一，能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源系統(tǒng)、智能電網(wǎng)都是熱點(diǎn)研究方向。由于智能電網(wǎng)依然遵循了傳統(tǒng)電網(wǎng)的調(diào)度控制模式，而綜合能源系統(tǒng)的本質(zhì)是一種面向應(yīng)用的綜合系統(tǒng)，能源互聯(lián)網(wǎng)或成為解決“新能源充分利用問題”的重要方向。

能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以電能為主體載體的綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源生態(tài)系統(tǒng)。遵循信息互聯(lián)網(wǎng)原則，能源互聯(lián)網(wǎng)可以若干個(gè)能源子網(wǎng)，所有的能源網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)自以自己的能源形式在各自的資源網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)能源傳輸與共享能源互聯(lián)網(wǎng)的體系由下至上可以分為能源層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層：

4、CCUS技術(shù)

碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡稱CCUS），即把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存。

三、零碳工業(yè)園實(shí)施路徑

1、政策體系支撐

搭建系統(tǒng)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算方法和工具包，基于生命周期方法開發(fā)并編制工業(yè)園區(qū)溫室氣體核算框架與實(shí)施細(xì)則，開發(fā)在線核算工具包。推動(dòng)工業(yè)園區(qū)碳達(dá)峰，首先需要解決核算方法的可行性、核算范圍的一致性、核算結(jié)果的可比性，為此可將能源相關(guān)的溫室氣體排放作為首要核算對(duì)象，形成直接排放和間接排放核算的標(biāo)準(zhǔn)性工具方法，進(jìn)而在全市范圍內(nèi)選擇一批工業(yè)園區(qū)開展溫室氣體核算試點(diǎn)，為后續(xù)全面深化工業(yè)園區(qū)溫室氣體減排工作提供基礎(chǔ)。

制定工業(yè)園區(qū)零碳發(fā)展分類指導(dǎo)路線圖。針對(duì)不同園區(qū)，依據(jù)園區(qū)資源稟賦、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)等制定符合園區(qū)零碳發(fā)展的行動(dòng)線路圖，支撐園區(qū)深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)和綠色低碳、零碳轉(zhuǎn)型。將全市園區(qū)按照綠色發(fā)水平、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)狀況等屬性進(jìn)行分類分級(jí)，明確各園區(qū)低碳、零碳轉(zhuǎn)型的行動(dòng)重點(diǎn)。

開展碳達(dá)峰示范試點(diǎn)園區(qū)建設(shè)。結(jié)合當(dāng)前正在開展的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)、綠色園區(qū)、循環(huán)化改造試點(diǎn)園區(qū)等項(xiàng)目，建議各部門之間深化協(xié)作，選擇一批綠色發(fā)展基礎(chǔ)好、產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)勢足、低碳達(dá)峰意愿強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力有保障的工業(yè)園區(qū)，從全生命周期溫室氣體核算、定制化碳達(dá)峰路徑規(guī)劃等方面開展示范試點(diǎn)，并爭取給予專項(xiàng)資金支持，在十四五期間形成一批低碳、零碳示范園區(qū)。

2、零碳產(chǎn)業(yè)支撐

（1）零碳能源

零碳能源指的是在生產(chǎn)、使用過程中不增加二氧化碳排放的能源，包括太陽能、風(fēng)能、水能、核能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?。相較于獨(dú)立的工廠，工業(yè)園區(qū)的規(guī)模優(yōu)勢更能有效的進(jìn)行一體化的綜合能源規(guī)劃，整合能源投資和能源技術(shù)。對(duì)于工業(yè)園區(qū)而言，構(gòu)建以可再生能源為主的零碳能源系統(tǒng)，不僅要考慮所采用的能源種類，還要搭建配套的基礎(chǔ)設(shè)施，如智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能設(shè)備。

實(shí)現(xiàn)零碳能源的路徑包括：1）在能源端：整合工業(yè)園工商業(yè)屋頂和立面資源，推進(jìn)建筑光伏應(yīng)用；根據(jù)園區(qū)資源稟賦，推進(jìn)風(fēng)能發(fā)電利用；加快工業(yè)副氫收集再利用。2）在電網(wǎng)端：采用具備靈活性的電力系統(tǒng)來調(diào)節(jié)峰谷，利用BMS和EMS技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)電力控制，提高電能使用效率和平穩(wěn)度。3）在儲(chǔ)能端：發(fā)展多種方式的儲(chǔ)能，如機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能等，以儲(chǔ)存光能和風(fēng)能發(fā)電過剩的能源。

（2）零碳建筑

零碳建筑指零碳排放的建筑物，可以獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)作，全部能耗由場地產(chǎn)生的可再生能源(如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能)提供。此外，零碳建筑還可以減少其他空氣污染物、降低建筑運(yùn)營成本、改善建筑內(nèi)部環(huán)境，并提高建筑抵御氣候變化的能力。

實(shí)施零碳建筑的路徑：1）源頭減量：在建筑設(shè)計(jì)階段就應(yīng)融合節(jié)能低碳理念，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，促進(jìn)建筑整體節(jié)能水平提高，從樓體設(shè)計(jì)、建材選擇、低碳技術(shù)運(yùn)用三個(gè)方面入手。首先，設(shè)計(jì)建筑樓體和立面造型時(shí)，應(yīng)考慮到地理位置，自然環(huán)境等因素，充分利用光照和通風(fēng)條件，盡可能減少后續(xù)能源需求；其次，在選擇建材料時(shí)，應(yīng)盡可能使用在力學(xué)性能、耐久性和耐腐蝕性方面表現(xiàn)更加突出的新型、高性能環(huán)保建材；最后，也要考慮到低碳節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，比如清潔能源和智能集成系統(tǒng)。2）能源替代：以可再生清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源系統(tǒng)，減少商業(yè)建筑電力消耗產(chǎn)生的碳排放，利用光伏建筑一體化技術(shù)助力工商業(yè)建筑電力實(shí)現(xiàn)“自產(chǎn)自用、余電上網(wǎng)”；利用天然地?zé)崮芄┡椭评?，減少碳排放。3）節(jié)能提效：工商業(yè)建筑節(jié)能提效是指在商業(yè)建筑全生命周期中，采用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段升級(jí)商業(yè)建筑管理模式，使工商業(yè)建筑運(yùn)行更加節(jié)約電力、熱力等能源。如商業(yè)建筑中的酒店、商業(yè)綜合體和辦公樓、工業(yè)廠房等均可通過更加智能化的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，即使未運(yùn)用被動(dòng)式節(jié)能建筑或BIPV建設(shè)的房屋，也可以通過升級(jí)運(yùn)營的方式實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。提效則是應(yīng)用云計(jì)算、人工智能監(jiān)測運(yùn)維過程，提高商業(yè)建筑運(yùn)維單位能效。運(yùn)維在整個(gè)商業(yè)建筑生命周期內(nèi)持續(xù)時(shí)間最長，占到80-90%以上，存在巨大節(jié)能提效空間。

（3）零碳交通

零碳交通核心是以新能源汽車為核心的交通工具電氣化，同時(shí)鼓勵(lì)公共出行、共享出行。當(dāng)然，交通領(lǐng)域的無碳化部分取決于供電端。但僅就工業(yè)園區(qū)內(nèi)的零碳交通而言，主要指園內(nèi)的共享單車/汽車、新能源公交車等。以我國蘇州工業(yè)園為例，其對(duì)于零碳交通的改造主，要包括三個(gè)方面：1）一是公交車的100%電動(dòng)化；2）二是推廣公共自行車服務(wù)及電動(dòng)汽車租賃服務(wù)；3）三是加快智能交通基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)建設(shè)。