工業(yè)園區(qū)是工業(yè)企業(yè)集聚發(fā)展的核心單元,中國目前有各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)15000多個,園區(qū)產(chǎn)出對中國經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)度達(dá)到30%以上。園區(qū)作為產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的核心單元,2020年其碳排放達(dá)全國總排放量的約31%。因此,通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提升整體能效,加快推動“零碳”園區(qū)建設(shè)將成為落實(shí)我國精準(zhǔn)減排、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵落腳點(diǎn)。
在園區(qū)發(fā)展方面,2022年3月,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)國家生態(tài)工業(yè)示范區(qū)碳達(dá)峰碳中和相關(guān)工作的通知》,提出以產(chǎn)業(yè)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新、平臺建設(shè)、宣傳推廣、項(xiàng)目示范為抓手,在“一園一特色,一園一主題”的基礎(chǔ)上,形成碳達(dá)峰碳中和工作方案和實(shí)施路徑的要求。各級地方政府積極響應(yīng)中央部委號召,上海、廣州、浙江、河南等?。ㄊ校┲贫ê桶l(fā)布了園區(qū)綠色低碳發(fā)展工作方案,綠色園區(qū)、低碳園區(qū)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)、生態(tài)園區(qū)等名稱不斷出現(xiàn)在政策和方案文件中,綠色低碳智慧園區(qū)建設(shè)和發(fā)展駛?cè)肟燔嚨馈P滦蝿菹?,各地紛紛制定和出臺全區(qū)配套機(jī)制,同時(shí)制定園區(qū)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營規(guī)范,引導(dǎo)和激勵有條件的園區(qū)綠色低碳轉(zhuǎn)型,為園區(qū)綠色低碳發(fā)展?fàn)I造良好環(huán)境。
零碳園區(qū)是指在一定區(qū)域范圍內(nèi),能源、產(chǎn)業(yè)、建筑、交通、廢棄物處理、生態(tài)等多領(lǐng)域技術(shù)措施的集成應(yīng)用和管理機(jī)制的創(chuàng)新實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍全生命周期碳中和的綜合性示范工程。零碳園區(qū)作為零碳排放發(fā)展模式的積極探索,是復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,其在規(guī)劃建設(shè)、協(xié)調(diào)運(yùn)行、商業(yè)推廣等方面面臨一系列的發(fā)展難點(diǎn)。
而園區(qū)碳中和是指在一定時(shí)間內(nèi),直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量,通過節(jié)能減排、提高清潔能源占比等方式降低碳排放,再經(jīng)過購買經(jīng)認(rèn)證的碳減排量、植樹造林等形式,抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放,使其對溫室效應(yīng)的綜合影響力為零的一種行為。(T/CSTM00851—2022園區(qū)碳中和評價(jià)通則)
園區(qū)如何實(shí)現(xiàn)零碳?
新建園區(qū)從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始進(jìn)行全生命周期的零碳園區(qū)規(guī)劃,是更主動的、更有可能實(shí)現(xiàn)的。很多碳減排的方案和措施在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是更容易實(shí)現(xiàn)的,可以從五個方面入手實(shí)現(xiàn)零碳園區(qū):
能源方面:盡量高比例或者全部使用再生能源
使用屋頂光伏、光伏車棚、小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)施生產(chǎn)可再生能源電力,購買可再生能源電力用于園區(qū)生產(chǎn)運(yùn)營。有條件的園區(qū)建設(shè)有沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)及熱泵系統(tǒng),并配有儲能電站、儲熱儲冷裝置,滿足園區(qū)的供暖、制冷和供電需求。
建筑方面:盡量降低能耗,提高能效
采用節(jié)能保溫材料、遮陽板、三玻窗等節(jié)能建筑技術(shù),所有新建建筑全部為綠色建筑,并獲得三星級綠色建筑認(rèn)證。園區(qū)建筑都安裝智能電表,并通過智能化的能源管理系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。
園區(qū)內(nèi)交通工具盡量全面電動化,配置足夠電動汽車充電站,可建立共享電動汽車租賃中心。充電電力來源為風(fēng)電和光電,電池存儲設(shè)備由退役汽車電池組成,充電時(shí)段和充電功率可智能調(diào)控。園區(qū)還配有無人駕駛汽車、電動觀光車、共享單車等。
碳匯方面:多增加創(chuàng)造碳匯項(xiàng)目
大量植樹造林,可在園區(qū)內(nèi)園區(qū)外規(guī)劃造林抵消園區(qū)碳排放。
部分建筑外墻懸掛有大片的藻類生物反應(yīng)器,每公斤藻類吸收二氧化碳約2kg,并清除有害的二氧化氮等廢氣。藻類還被提取加工成綠色粉末,作為營養(yǎng)添加劑用于化妝品和食品工業(yè)。
還有一種方法是通過碳市場購買負(fù)碳產(chǎn)品進(jìn)行碳中和。與自己的碳排量進(jìn)行對沖清繳,實(shí)現(xiàn)碳中和。
管理方面:園區(qū)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精細(xì)管理
能源管理:通過部署EBO樓宇運(yùn)營系統(tǒng)、PEM電能管理系統(tǒng)以及EMA智能微網(wǎng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)源(風(fēng)電、地?zé)?、沼氣、光電)、儲(大容量電池、電車儲能、儲熱)、荷(熱、冷、電?fù)荷)間的有效協(xié)同,提高園區(qū)整體運(yùn)行能效,確保運(yùn)營階段的碳中和。
運(yùn)營和物業(yè)管理:實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)各項(xiàng)管理的數(shù)字化、智能化,精細(xì)化運(yùn)營管理,減少無價(jià)值耗能運(yùn)營,減少能源浪費(fèi),減少人力投入。
零碳園區(qū)的另一大支柱數(shù)字化管理、碳足跡追蹤系統(tǒng),是零碳工業(yè)園區(qū)必備的軟實(shí)力。零碳工業(yè)園區(qū)的本質(zhì)是對碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量和抵消,要管理隱形的二氧化碳,就需要配套數(shù)字化的能耗管理系統(tǒng)。
近幾年,在為諸多頭部房企制定碳中和戰(zhàn)略規(guī)劃時(shí),也對零碳園區(qū)進(jìn)行了分析調(diào)研,在此過程中積累了一些國內(nèi)外零碳園區(qū)案例,在此與建筑業(yè)房地產(chǎn)業(yè)同仁分享。
金風(fēng)科技亦莊智慧園區(qū)——中國首個可再生能源“碳中和”智慧園區(qū)
金風(fēng)科技亦莊智慧園區(qū)始建于2010年,建筑面積超過9萬平方米,包括智能微網(wǎng)、節(jié)能模塊、智能水務(wù)、園區(qū)智慧運(yùn)維、智慧農(nóng)業(yè)及智慧健康六大模塊。購買中國核證減排量(CCER)核銷所排放全部溫室氣體后,園區(qū)于2020年實(shí)現(xiàn)碳中和。
根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)核查報(bào)告,在園區(qū)2020年自發(fā)自用電量不計(jì)入碳核查范圍的基礎(chǔ)上,其他所有與溫室氣體排放相關(guān)的生產(chǎn)經(jīng)營活動所產(chǎn)生的總溫室氣體排放量約合11,937噸二氧化碳當(dāng)量,在購買中國核證減排量(CCER)核銷所排放全部溫室氣體后,整個園區(qū)實(shí)現(xiàn)碳中和。
(1)清潔能源利用
在清潔能源利用方面,金風(fēng)科技亦莊智慧園區(qū)打造了以風(fēng)電為核心的智慧能源系統(tǒng)。園區(qū)配置兩臺總?cè)萘?.8MW的風(fēng)電機(jī)組和總?cè)萘砍^1MW的光伏發(fā)電設(shè)備,實(shí)現(xiàn)清潔能源的就地采集和消納?!_600kW和兩臺65kW的微燃機(jī),使用天然氣發(fā)電,使園區(qū)實(shí)現(xiàn)了冷熱電三聯(lián)供,系統(tǒng)產(chǎn)生的能量就地消納,冷、熱水可直接用于樓宇供熱和冷卻系統(tǒng),包括全釩液流儲能、鋰電池,以及超級電容器等在內(nèi)的儲能裝置,用于系統(tǒng)的削峰填谷,平滑功率波動,大大提升園區(qū)供電質(zhì)量,選用500kW柴油發(fā)電機(jī),用于模擬海島型微電網(wǎng)的項(xiàng)目運(yùn)行。2020年,園區(qū)可再生能源發(fā)電比例高達(dá)近50%。
(2)智慧能源管理
金風(fēng)科技作為清潔能源領(lǐng)域領(lǐng)跑者,擁有先進(jìn)的智能微網(wǎng)技術(shù),在園區(qū)中發(fā)揮了協(xié)同高效供給和智能調(diào)度的作用。它承接了包括風(fēng)電、光伏、儲能和微燃機(jī)組成的綜合能源供給,依托“網(wǎng)-源-儲-荷'的有機(jī)協(xié)調(diào),可靠、智能地滿足了園區(qū)辦公樓、研發(fā)中心、餐廳、智能制造工廠等多種不同負(fù)荷的需求,有效提升能源應(yīng)用效率。
在此基礎(chǔ)上,各類節(jié)能措施進(jìn)—步優(yōu)化了園區(qū)的能效表現(xiàn),并有力降低了企業(yè)的用能成本。例如園區(qū)夜晚利用低谷電價(jià),將能量以低溫冷水或熱水的形式蓄存起來,并在白天的用電高峰釋放,實(shí)現(xiàn)“移峰填谷',有效削減了電價(jià)高峰負(fù)荷并降低能源費(fèi)用支出。除此之外,園區(qū)內(nèi)隨處可見建筑節(jié)能、空壓機(jī)節(jié)能、電機(jī)節(jié)能、精確曝氣節(jié)能等多樣化的節(jié)能措施,進(jìn)—步實(shí)現(xiàn)全細(xì)節(jié)的節(jié)能減排。
4月23日青海省零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃,順利通過了由國務(wù)院發(fā)展研究中心和青海省政府組織的專家評審——該園區(qū)作為目前國內(nèi)規(guī)劃面積第二大、青藏高原范圍首座零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū),位于青海省海東市河湟新區(qū),規(guī)劃總面積約22.09平方公里。
該規(guī)劃旨在以零碳為標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)體系和配套服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃建設(shè),打造以綠電為能源基礎(chǔ),以綠鋰、綠硅、綠氫、綠色畜牧、科創(chuàng)服務(wù)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新型智慧零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū),引領(lǐng)青海省的高質(zhì)量發(fā)展。
根據(jù)規(guī)劃,形成該園區(qū)將形成鋰電池產(chǎn)業(yè)集群、新能源裝備產(chǎn)業(yè)集群、綠色畜牧產(chǎn)業(yè)集群三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),以及支撐零碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)服務(wù)業(yè)。通過分期發(fā)展、層級演進(jìn)、集群化發(fā)展的策略,系統(tǒng)性構(gòu)建零碳產(chǎn)業(yè)鏈條,打造千億級零碳產(chǎn)業(yè)集群。
技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)園區(qū)的零碳目標(biāo),“碳中和”的實(shí)施路徑和措施,提出“核算、減排、抵消”三大環(huán)節(jié),系統(tǒng)規(guī)劃、分項(xiàng)實(shí)施。其中,在碳排減方面,創(chuàng)新提出“荷儲網(wǎng)源”規(guī)劃理念,依托青海清潔能源優(yōu)勢,通過構(gòu)建“凈零碳”閉環(huán)管控體系和構(gòu)建“全綠電”供應(yīng)體系兩條主線,降低園區(qū)“設(shè)、建、運(yùn)、維、拆”全生命周期碳排放。
規(guī)劃中明確,該零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)將推動青海省“四地”建設(shè),落實(shí)國家“雙碳”目標(biāo)任務(wù),扎實(shí)推進(jìn)青海省“一優(yōu)兩高”戰(zhàn)略,充分利用青海省充足的綠電資源、豐富的鹽湖和礦產(chǎn)資源,以及獨(dú)特的農(nóng)畜產(chǎn)品資源,探索形成可復(fù)制、可推廣的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。
杭州亞運(yùn)低碳?xì)潆婑詈蠎?yīng)用示范項(xiàng)目由杭州市錢塘區(qū)人民政府、國網(wǎng)杭州供電公司及格力電器杭州基地?cái)y手共同啟動建設(shè),將成為國內(nèi)首個融合柔性直流、氫電耦合、多能互補(bǔ)的“零碳”綠色能源互聯(lián)網(wǎng)園區(qū)示范項(xiàng)目。項(xiàng)目通過多能互補(bǔ),一年可減少碳排放860噸,園區(qū)的單位產(chǎn)值能耗可下降約22%,每天需要的大電網(wǎng)負(fù)荷從6400kW減少1030kW到5010kW。IEMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工廠智慧能源管理,打造能源互聯(lián)網(wǎng)綠色直流化工廠完整解決方案。
園區(qū)將利用日間高峰時(shí)段產(chǎn)生的光伏電和夜間谷電進(jìn)行電解水制氫,每小時(shí)可制氫約200標(biāo)方,純化后的高純氫氣進(jìn)行增壓存儲。制備的氫氣部分通過增壓機(jī)、加氫機(jī)為園區(qū)內(nèi)燃料電池接駁車和物流車提供加氫服務(wù);部分經(jīng)過氫燃料電池發(fā)電,電能和發(fā)電中產(chǎn)生的熱能供數(shù)據(jù)中心和生產(chǎn)線使用;工程制備的氧氣,通過增壓機(jī)接入氧氣管網(wǎng),供生產(chǎn)車間焊接生產(chǎn)線使用,實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)電、熱、氫、氧的清潔供應(yīng)。
柔性直流技術(shù)就是一種把不穩(wěn)定的清潔能源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定綠色電力輸送的技術(shù)。通過該技術(shù)全方位控制風(fēng)、光等新能源發(fā)電,可以防止間歇性的新能源電流擾亂電網(wǎng)。就像在電力系統(tǒng)中接入一個完全可控的“水泵”,能夠精準(zhǔn)地控制“水流”的方向、速度和流量,彌補(bǔ)了常規(guī)輸電只能控制“水流”方向的局限性。
光伏發(fā)電優(yōu)先接入已有光伏離心直流負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)停車場直流充電、直流辦公照明和直流展廳。
G-FIEMS通過儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)峰谷用電優(yōu)化,提升經(jīng)濟(jì)效益,降低工廠環(huán)境系統(tǒng)能耗成本。杭州亞運(yùn)低碳?xì)潆婑詈蠎?yīng)用示范項(xiàng)目投入6臺集裝箱每天調(diào)峰電量共計(jì)19200(kWh)每月調(diào)峰電量57.6萬(kWh)。
整體項(xiàng)目搭建圍繞國家“3060”目標(biāo)和“低碳亞運(yùn)”,將四個板塊綜合布局,互聯(lián)互通,打造“高效、低碳”綜合能源示范基地。
位于英國的Humber零碳工業(yè)集群由英國SSE電力公司等十余家工業(yè)公司共同發(fā)起,致力于發(fā)展氫能+碳補(bǔ)集與封存(CCS),于2040年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
研究表明,單獨(dú)建立CCS系統(tǒng)成本高昂;而作為氫能配套設(shè)施建設(shè),不僅成本降低,也能為未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供輔助保障。同時(shí),布局氫能也是助力能源轉(zhuǎn)型、走向碳中和的有力舉措。零碳Humber工業(yè)園將建立整套CO2運(yùn)輸管道及氫氣儲運(yùn)設(shè)施,幫助園區(qū)內(nèi)各個工業(yè)相繼實(shí)現(xiàn)碳減排, 從而加快園區(qū)整體碳中和進(jìn)程。此外,新建的氫能管道將連接起—系列氫能基礎(chǔ)設(shè)施,如氫氣加注、儲運(yùn)站等。氫能的廣泛使用也將帶動原材料氫的需求增長,也為園區(qū)外部氫能布局提供便利。
英國國家電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)投資公司正在設(shè)計(jì)和研發(fā) CO2 和氫氣運(yùn)輸管網(wǎng),并串聯(lián)起碳排放密集型工業(yè)園和氫能基礎(chǔ)設(shè)施。園區(qū)誦過管道從工業(yè)現(xiàn)場大規(guī)模收集 CO2, 在專門的站點(diǎn)進(jìn)行壓縮, 最終輸送至北海南部海底永久存儲。
園區(qū)還利用 BECCS 技術(shù), 即利用生物能源進(jìn)行小規(guī)模碳捕集和固定。該技術(shù)在2020年實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),應(yīng)用BECCS的電廠成為世界上第—個負(fù)碳排放電廠。BECCS 的負(fù)碳排放效果將抵消園區(qū)內(nèi)難以減碳的工業(yè)排放,從而助力園區(qū)更快實(shí)現(xiàn)碳減排。
工業(yè)園CCS流程
1.發(fā)電并網(wǎng)
2.含二氧化碳的煙氣由發(fā)電過程分離、 冷卻及處置
3.利用溶劑從吸收塔煙氣中提取CO2, 排放剩余不含CO2的煙氣
4.鍋爐加熱含CO2的溶劑, 使CO2溢出并分離
5.回收溶劑碳捕集系統(tǒng)進(jìn)行再利用
6.管道運(yùn)輸CO2至北海, 并永久儲存
據(jù)估計(jì), 該項(xiàng)目最終將提供33000個就業(yè)崗位,吸引約40億英鎊的投資,并可以每年減少1000萬噸的碳排放。
小結(jié)
在碳中和成為國家重要戰(zhàn)略的背景下,園區(qū)邁向零碳發(fā)展是園區(qū)提升競爭力、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。目前零碳園區(qū)的建設(shè)仍處于探索起步階段,有待更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。
在打造零碳園區(qū)時(shí),需要考慮的因素包括能源結(jié)構(gòu)、能源利用效率、單位能耗強(qiáng)度、碳排放總量和碳排放強(qiáng)度等,影響這些因素的主體主要來自園區(qū)內(nèi)建筑、工業(yè)和交通領(lǐng)域的用能需求。由于園區(qū)種類和功能多樣,不同類型的園區(qū)用能特點(diǎn)各有不同,其零碳發(fā)展路徑也會有所區(qū)別。
零碳對于園區(qū)來說并不是一個簡單的附加標(biāo)簽,而是會給園區(qū)帶來全方位的顛覆性改變,使園區(qū)在取得經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),將減排降碳也作為重點(diǎn)發(fā)展理念之一并付諸具體措施和行動,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放脫鉤, 并最終實(shí)現(xiàn)碳中和。