零碳工業(yè)園區(qū)發(fā)展背景及路徑

隨著溫室氣體濃度的不斷增加，氣候變化已成為21世紀全人類共同面對的嚴峻挑戰(zhàn)之一。對此，全球各國紛紛采取氣候變化應對行動、制定碳減排目標，“碳達峰、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)實現(xiàn)低碳/零碳是達到3060目標的重要環(huán)節(jié)。

一、零碳工業(yè)園發(fā)展背景

1、“碳達峰、碳中和”已成為全球議題

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

2、全國各地積極響應“雙碳”目標

自2020年10月我國首次明確碳達峰、碳中和目標以來，國務院、國家發(fā)展改革委等部門抓緊研究出臺相關政策措施，積極推動經(jīng)濟綠色低碳轉型和可持續(xù)發(fā)展;地方層面，全國各省市陸續(xù)表示將落實中央部署要求、制定實施碳排放達峰行動方案;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《碳達峰碳中和行動方案》。2021年，科技部正抓緊研究制定《科技支撐碳達峰碳中和行動方案》?！斗桨浮妨⒆阌诳萍紕?chuàng)新，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新對碳達峰碳中和目標實現(xiàn)的支撐引領作用。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年政府工作報告》中提出了將制定實施碳排放達峰行動方案。

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，也是我國實施制造業(yè)強國戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)轉型升級的主要空間載體。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)建設始于1979年改革開放，經(jīng)過由沿海到內(nèi)地的漸進式發(fā)展，各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)已達1.5萬余個, 對經(jīng)濟貢獻達30%以上( 2019年底數(shù)據(jù))。與此同時，由于工業(yè)能源消費占全國能源消費總量60%以上(2019年數(shù)據(jù))，工業(yè)園區(qū)碳排放可達全國總排放量的約31%，成為了碳中和目標下的減排關鍵所在。

實際上，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8.1%。這與我國多年來對工業(yè)園區(qū)低碳化轉型的要求不無關聯(lián)。自2010年起，原環(huán)境保護部就在《關于在國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)中加強發(fā)展低碳經(jīng)濟的通知》中提出，將發(fā)展低碳經(jīng)濟作為重點納入生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設內(nèi)容。2015年10月，“十三五規(guī)劃”中又首次明確提出實施近零碳排放區(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，到2020年建設50個示范項目?？傮w而言，我國工業(yè)園區(qū)低碳化轉型歷程可總結為四種類型：循環(huán)經(jīng)濟工業(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、零碳技術應用

“零碳”技術是實現(xiàn)能源供給結構轉型的關鍵技術，其中既包括零碳電力技術，也包括零碳非電能源技術。一方面，以零碳電力技術-新能源發(fā)電技術為起點，實現(xiàn)對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-儲能技術，提升新能源電力的利用率，并貫穿運用于發(fā)電側、輸電側和用戶側;同時，創(chuàng)新研發(fā)并推廣制氫技術，助力構建多元化清潔能源供應體系。

1、零碳新能源技術

新能源發(fā)電技術包括：風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電等技術。據(jù)預測，隨著清潔能源發(fā)電技術的不斷成熟和發(fā)電成本的下降，新能源及可再生能源技術將有潛力促進中國約50%的人為溫室氣體排放“去碳化”，是中國實現(xiàn)“碳中和”目標中最重要的技術。目前，包括新能源在內(nèi)的非化石能源消費占比仍然較低，預計到2035年，將提升至40%。

根據(jù)《綠色技術推廣目錄(2020年)》及相關規(guī)劃，風能、太陽能發(fā)電技術是“零碳”技術的發(fā)展重點。

2、零碳儲能技術

儲能技術是支撐我國大規(guī)模發(fā)展新能源、保障能源安全的關鍵技術之一。目前，抽水儲能技術是發(fā)展最成熟、建設規(guī)模最大的蓄能方式;以鋰電池為代表的電化學儲能技術已經(jīng)初步進入商業(yè)化、規(guī)?；瘧?。根據(jù)“十四五”國家“儲能與國家電網(wǎng)技術”重點專項，應用在可再生能源、智慧電網(wǎng)領域的新型儲能技術將成為研發(fā)、應用重點。

3、能源互聯(lián)網(wǎng)技術

由于風、光等資源特性，新能源出力存在隨機性和波動性，當新能源出力超過系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍時，必須控制出力以保證系統(tǒng)動態(tài)平衡，就會產(chǎn)生棄風、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)的本質是一種面向應用的綜合系統(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)技術為基礎，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)可以若干個能源子網(wǎng)，所有的能源網(wǎng)絡可以獨自以自己的能源形式在各自的資源網(wǎng)絡中實現(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)絡層和應用層：

4、CCUS技術

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行提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過程中進行循環(huán)再利用或封存。

三、零碳工業(yè)園實施路徑

1、政策體系支撐

搭建系統(tǒng)化、規(guī)范化、標準化的工業(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施細則，開發(fā)在線核算工具包。推動工業(yè)園區(qū)碳達峰，首先需要解決核算方法的可行性、核算范圍的一致性、核算結果的可比性，為此可將能源相關的溫室氣體排放作為首要核算對象，形成直接排放和間接排放核算的標準性工具方法，進而在全市范圍內(nèi)選擇一批工業(yè)園區(qū)開展溫室氣體核算試點，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。

制定工業(yè)園區(qū)零碳發(fā)展分類指導路線圖。針對不同園區(qū)，依據(jù)園區(qū)資源稟賦、產(chǎn)業(yè)特點等制定符合園區(qū)零碳發(fā)展的行動線路圖，支撐園區(qū)深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)和綠色低碳、零碳轉型。將全市園區(qū)按照綠色發(fā)水平、經(jīng)濟規(guī)模、主導產(chǎn)業(yè)、基礎設施建設狀況等屬性進行分類分級，明確各園區(qū)低碳、零碳轉型的行動重點。

開展碳達峰示范試點園區(qū)建設。結合當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)化改造試點園區(qū)等項目，建議各部門之間深化協(xié)作，選擇一批綠色發(fā)展基礎好、產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)勢足、低碳達峰意愿強、經(jīng)濟實力有保障的工業(yè)園區(qū)，從全生命周期溫室氣體核算、定制化碳達峰路徑規(guī)劃等方面開展示范試點，并爭取給予專項資金支持，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、風能、水能、核能、生物質能、地熱能等。相較于獨立的工廠，工業(yè)園區(qū)的規(guī)模優(yōu)勢更能有效的進行一體化的綜合能源規(guī)劃，整合能源投資和能源技術。對于工業(yè)園區(qū)而言，構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設施，如智能電網(wǎng)、儲能設備。

實現(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，推進建筑光伏應用;根據(jù)園區(qū)資源稟賦，推進風能發(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，加強對電力控制，提高電能使用效率和平穩(wěn)度。3)在儲能端：發(fā)展多種方式的儲能，如機械儲能、電化學儲能、化學儲能等，以儲存光能和風能發(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，可以獨立于電網(wǎng)運作，全部能耗由場地產(chǎn)生的可再生能源(如太陽能、風能、生物質能)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。

實施零碳建筑的路徑：1)源頭減量：在建筑設計階段就應融合節(jié)能低碳理念，進行設計優(yōu)化，促進建筑整體節(jié)能水平提高，從樓體設計、建材選擇、低碳技術運用三個方面入手。首先，設計建筑樓體和立面造型時，應考慮到地理位置，自然環(huán)境等因素，充分利用光照和通風條件，盡可能減少后續(xù)能源需求;其次，在選擇建材料時，應盡可能使用在力學性能、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)能技術的應用，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助力工商業(yè)建筑電力實現(xiàn)“自產(chǎn)自用、余電上網(wǎng)”;利用天然地熱能供暖和制冷，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)等技術手段升級商業(yè)建筑管理模式，使工商業(yè)建筑運行更加節(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現(xiàn)節(jié)能減排，即使未運用被動式節(jié)能建筑或BIPV建設的房屋，也可以通過升級運營的方式實現(xiàn)建筑節(jié)能。提效則是應用云計算、人工智能監(jiān)測運維過程，提高商業(yè)建筑運維單位能效。運維在整個商業(yè)建筑生命周期內(nèi)持續(xù)時間最長，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，同時鼓勵公共出行、共享出行。當然，交通領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，其對于零碳交通的改造主，要包括三個方面：1)一是公交車的100%電動化;2)二是推廣公共自行車服務及電動汽車租賃服務;3)三是加快智能交通基礎設施和信息系統(tǒng)建設。