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近零碳排放区工程师手册 5|近零碳排放园区实现路径

2022-02-21 17:01:31 mana 239



近零碳排放园区


- 第5期 实现路径 -




园区是企业聚集发展的核心单元,

也是实施制造业、高新产业强国战略、

产业转型升级的主要空间载体。


通过生产要素的聚集与整合,

园区可以提高产业的集约强度、

规模优势并优化功能布局,

以突出产业特色、提高市场竞争力。


产业园区是为了促进某一产业发展目标

而专门创立的特殊区域,

是促进经济发展、产业调整升级

的重要空间聚集形式,

对于聚集创新资源、培育新兴产业、

经济转型、自主创新、

城市化以及文化塑造等,

都具有十分重要的意义。

今天我们介绍

近零碳排放园区的实现路径。


一、背景和定义

所谓近零碳排放园区,就是指在园区范围内,企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量,通过节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量,实现基本平衡,达到相对“零排放”。由此可见,碳中和产业园区建设的核心是“节碳”和“耗碳”的中和。

长期以来,我国产业园区建设一直坚持“生态建园”的理念,如建设项目不能在主导生态功能区范围内,且不在当地饮用水水源区、风景区、自然保护区等生态保护区内,符合生态保护红线要求;项目建设区域环境质量不低于项目所在地环境功能区划要求,有一定的环境容量,符合环境质量底线要求;项目营运过程消耗一定的电能、水,资源消耗量相对于区域资源利用总量较少,符合资源利用要求;项目所在地无环境准入负面清单,项目采取环境保护措施后,废气、废水、噪声均可达标排放,固体废物能够得到合理处置,不会产生二次污染等。


在新时期“碳中和”愿景下,产业园区建设的生态性和“碳中和”特性将会得到更强的关注,建设近零排放园区将会成为新建产业园区的标准和现有产业园区发展的方向。

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近零碳排放园区以单位产值或单位工业增加值碳排放量和碳排放总量稳步下降为主要目标,主要减碳路径包括:在保证工业企业或研发办公企业正常生产经营活动的前提下,着力优化园区空间布局,推进可再生能源利用,严格实行低碳门槛管理,合理控制工业过程排放,建立减污降碳协同机制,推进创新发展和绿色低碳发展。建设碳中和产业园区,首先有利于改变既有能源系统和传统产业体系,推动新技术、新模式、新业态快速发展 ;


其次,有利于建设美丽中国的中长期战略目标的实现 ;第三,碳中和产业园区建设,将以更高标准、更高质量促进经济结构、能源结构、产业结构转型升级,加速推动我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段。


二、评价指标体系

以下评价指标体系参考深圳市近零碳排放区试点建设指引。

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部分指标说明:

(1)园区内绿色交通: 指的是园区物理边界内的交通通行,如园区内的接驳交通;


(2)碳排放管理体系:主要指成立碳排放管理专门机构,明确职责;建立碳排放统计、核算与考核制度,制作能源统计台账;对主要碳排放管理人员进行专业技能教育与培训;定期监测审核碳排放目标指标,制定纠正措施和预防措施确保目标完成。


三、实现路径

1.  我国近零排放区园区建设的探索

我国对于近零碳产业园区建设的探索始于“碳中和”概念和愿景的引入。2020年11月6日,河南省信阳市人民政府与住房和城乡建设部科技与产业化发展中心签订了《关于共同推进上天梯非金属矿管理区绿色发展和产业升级合作协议》。协议约定,双方将在建筑节能与绿色建筑、装配式建筑、低碳城市、产业转型升级等方面深化合作,共同致力于将上天梯打造成我国首个碳中和发展先行先试区,推动信阳绿色发展和产业转型升级,助力信阳快速集聚超低能耗建筑相关产业集群。协议的签订标志着国内首个碳中和示范园区正式启动建设

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信阳市上天梯非金属矿管理区

2021年1月,中国首个可再生能源近零排放智慧园区认证仪式在新疆金风科技股份有限公司亦庄智慧园区内举行,北京绿色交易所向金风科技亦庄智慧园区颁发了碳中和证书。金风科技亦庄智慧园区的生态系统集可再生能源、智能微网、智慧水务、绿色农业和运动健康等功能于一体。通过部署4.8MW分散式风电、1.3MW分布式光伏和钒液流、锂电池、超级电容等多种形式储能在内的智能微网,实现2020年清洁能源电量占比50% ;并通过购买中国核证减排量(CCER),抵消园区内所排放的全部温室气体。

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金风科技亦庄智慧园区

在企业层面,我国企业也对参与碳中和愿景进行了积极反馈。烽火通信通过建设新一代园区全光网络(POL)方案,以其优秀的智简网络架构、绿色节能和便捷运维能力,各行各业提供超宽全光网络覆盖,助力行业数字化绿色转型。


其中,POL由局端OLT和终端ONT无源光网络设备构成,相比传统园区以太网络,三层网络架构简化为两层,可实现设备部署量降低30%,布线空间节省80%,能耗节省60% ;烽火运营商级UNM2000云化一体管控平台,可快速定位光模块、等引起的故障,运维效率比传统园区网络提升60%以上。目前,烽火园区全光网络(POL)方案已在企业园区、交通、校园、酒店、医疗等行业得到广泛应用,取得了显著的经济效益和社会效益。

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烽火通信POL园区方案


2.  近零排放园区建设的模式和路径

产业园区作为国家经济、文化的创新先行者,更应在实现全国“碳中和”的愿景中作出努力。“碳中和产业园区”是产业园区建设和发展的重要目标。依据产业园建设现状,在建设模式上,主要有两种模式:一是现有产业园区的转型升级模式;二是新建产业区的规划先行模式。


模式一:针对现有产业园区

针对现有产业园区,借鉴国外经验和我国具体情境,主要采取以下路径和做法:


一是熟悉国家关于碳中和目标及相关政策,理解和顺应我国能源结构、产业结构都将出现对应的重大变化,明确园区转型升级的碳中和压力所在,做好调整园区化石能源碳排放量结构、转移产能的各项准备。


二是在碳中和的形势下,制订优化能源结构和“去碳化”进程计划,优化存量产能,推动其进行节能改造,调整产品和产业结构。


三是加大园区及企业低碳和零碳技术的应用,如加大照明、制冷等节能技术产品的应用,对既有建筑进行节能低碳改造,提高新建筑的绿色标准,鼓励建筑领域清洁、低碳电力和天然气的使用等,依靠技术进步和创新驱动产业增长,促进传统产业的低碳转型,大力发展新型绿色低碳经济,降低工业产业的能源消费和碳排放,逐步实现经济增长和碳排放的脱钩。

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四是出台激励措施,引导和鼓励企业购买节能低碳产品和使用智能化技术,加强对企业排放的监督,建立气候环境信息自愿披露规范,引导企业生产低碳产品和采用低碳技术。


五是利用好碳交易市场政策工具,在碳排放配额、企业参与范围、产品定价机制等作出系统性的安排,通过节能减排、植树造林、购买碳配额等形式而得到抵消,实现二氧化碳零排放。


模式二:针对新建产业园区

针对新建产业园区,必须坚持近零排放园区的建设定位,全面全程实施近零排放园区建设:


一是在规划设计环节,继续严格落实生态环境部《关于进一步加强产业园区规划环境影响评价工作的意见》,各类产业园区在编制开发建设有关规划时,应依法开展规划环评工作,编制环境影响报告书。在规划审批前,报送相应生态环境主管部门召集审查。


产业园区开发建设规划应符合国家政策和相关法律法规要求,规划发生重大调整或修订的,应当依法重新或补充开展规划环评工作。产业园区招商引资、入园建设项目环评审批等应将规划环评结论及审查意见作为重要依据。在产业园产业优化设置方面,必须严格控制上述几大传统高耗能行业新增产能,加快现代服务业、高技术产业和先进制造业、数字经济等新兴产业发展,因地制宜地发展绿色经济,推动产业绿色转型与资源合理优化配置,在碳中和大目标下充分发挥各自的资源环境优势。

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漳州市龙文区朝阳园区用地控制性详细规划


二是在运营管理环节,关注碳中和及相关政策重点影响的具体产业,对园区匹配度较高的重点产业进行针对性招商。通过加强清洁能源技术创新,加快能源体制机制改革,加快成熟低碳技术的推广与应用,提高能源效率,设计有益于提升清洁能源企业竞争力的政策等方式,努力实现低碳能源的规模化,降低低碳能源使用成本。加强储能和智能电网等技术研发和扩大示范规模;加快新能源乘用车和氢燃料电池汽车的部署;研究重点区域及行业非二氧化碳温室气体减排技术,形成全口径温室气体管控技术方案等。


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三是在激励监督环节,引导金融机构提前布局净零碳经济,并激发资本市场对低碳转型的支持力度,加强气候投融资的国际合作,并通过国家绿色发展基金、绿色债券等引导社会资本流向低碳行业;完善碳定价和交易机制,扩大碳市场交易主体覆盖范围,探索一套产业园绿色发展评价的框架体系与方案,对产业园及企业绿色发展水平利用统一的标准和测算方法进行综合评价,并根据评价结果探索与制定园区环境政策,推动减排工作的稳定开展与完全可控,助力达成碳中和的阶段性任务与最终目标。


总体而言,应当遵循以下原则和方式方法建设近零排放园区:

1. 政策体系支撑

搭建系统化、规范化、标准化的园区温室气体排放核算方法和工具包,基于生命周期方法开发并编制园区温室气体核算框架与实施细则,开发在线核算工具包。推动园区碳达峰,首先需要解决核算方法的可行性、核算范围的一致性、核算结果的可比性,为此可将能源相关的温室气体排放作为首要核算对象,形成直接排放和间接排放核算的标准性工具方法,进而在全市范围内选择一批园区开展温室气体核算试点,为后续全面深化园区温室气体减排工作提供基础。


制定园区零碳发展分类指导路线图。针对不同园区,依据园区资源禀赋、产业特点等制定符合园区零碳发展的行动线路图,支撑园区深入打好污染防治攻坚战和绿色低碳、零碳转型。将全市园区按照绿色发水平、经济规模、主导产业、基础设施建设状况等属性进行分类分级,明确各园区低碳、零碳转型的行动重点。


开展碳达峰示范试点园区建设。结合当前正在开展的国家生态工业示范园区、绿色园区、循环化改造试点园区等项目,建议各部门之间深化协作,选择一批绿色发展基础好、产业体系优势足、低碳达峰意愿强、经济实力有保障的园区,从全生命周期温室气体核算、定制化碳达峰路径规划等方面开展示范试点,并争取给予专项资金支持,在十四五期间形成一批低碳、零碳示范园区。

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合肥高新区碳达峰碳中和绿色宣言活动


2.  零碳产业支撑

零碳能源

零碳能源指的是在生产、使用过程中不增加二氧化碳排放的能源,包括太阳能、风能、水能、核能、生物质能、地热能等。相较于独立的工厂,工业园区的规模优势更能有效的进行一体化的综合能源规划,整合能源投资和能源技术。对于工业园区而言,构建以可再生能源为主的零碳能源系统,不仅要考虑所采用的能源种类,还要搭建配套的基础设施,如智能电网、储能设备。


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零碳智慧能源体系-华为《全球能源转型及零碳发展白皮书》


实现零碳能源的路径包括:

1)在能源端:整合园工商业屋顶和立面资源,推进建筑光伏应用;根据园区资源禀赋,推进风能发电利用;加快工业副氢收集再利用。

2)在电网端:采用具备灵活性的电力系统来调节峰谷,利用BMS和EMS技术,加强对电力控制,提高电能使用效率和平稳度。

3)在储能端:发展多种方式的储能,如机械储能、电化学储能、化学储能等,以储存光能和风能发电过剩的能源。

零碳建筑

零碳建筑指零碳排放的建筑物,可以独立于电网运作,全部能耗由场地产生的可再生能源(如太阳能、风能、生物质能)提供。此外,零碳建筑还可以减少其他空气污染物、降低建筑运营成本、改善建筑内部环境,并提高建筑抵御气候变化的能力。


实施零碳建筑的路径:

1)源头减量:在建筑设计阶段就应融合节能低碳理念,进行设计优化,促进建筑整体节能水平提高,从楼体设计、建材选择、低碳技术运用三个方面入手。首先,设计建筑楼体和立面造型时,应考虑到地理位置,自然环境等因素,充分利用光照和通风条件,尽可能减少后续能源需求;其次,在选择建材料时,应尽可能使用在力学性能、耐久性和耐腐蚀性方面表现更加突出的新型、高性能环保建材;最后,也要考虑到低碳节能技术的应用,比如清洁能源和智能集成系统。

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深圳零碳生活馆设计效果图

2)能源替代:以可再生清洁能源替代传统化石能源系统,减少商业建筑电力消耗产生的碳排放,利用光伏建筑一体化技术助力工商业建筑电力实现“自产自用、余电上网”;利用天然地热能供暖和制冷,减少碳排放。


3)节能提效:工商业建筑节能提效是指在商业建筑全生命周期中,采用物联网等技术手段升级商业建筑管理模式,使工商业建筑运行更加节约电力、热力等能源。如商业建筑中的酒店、商业综合体和办公楼、工业厂房等均可通过更加智能化的控制实现节能减排,即使未运用被动式节能建筑或BIPV建设的房屋,也可以通过升级运营的方式实现建筑节能。提效则是应用云计算、人工智能监测运维过程,提高商业建筑运维单位能效。运维在整个商业建筑生命周期内持续时间最长,占到80-90%以上,存在巨大节能提效空间。

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深圳零碳生活馆设计理念

零碳交通

零碳交通核心是以新能源汽车为核心的交通工具电气化,同时鼓励公共出行、共享出行。当然,交通领域的无碳化部分取决于供电端。但仅就园区内的零碳交通而言,主要指园内的共享单车/汽车、新能源公交车等。


以我国苏州工业园为例,其对于零碳交通的改造主,要包括三个方面:1)一是公交车的100%电动化;2)二是推广公共自行车服务及电动汽车租赁服务;3)三是加快智能交通基础设施和信息系统建设。

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3.  零碳技术应用

“零碳”技术是实现能源供给结构转型的关键技术,其中既包括零碳电力技术,也包括零碳非电能源技术。一方面,以零碳电力技术-新能源发电技术为起点,实现对化石能源的大比例替代,从源头“减碳”;其次,通过零碳非电能源技术-储能技术,提升新能源电力的利用率,并贯穿运用于发电侧、输电侧和用户侧;同时,创新研发并推广制氢技术,助力构建多元化清洁能源供应体系。


(1)从能源生产侧

发展零碳的可再生能源取代高碳的化石能源而“釜底抽薪”,从根本上减碳。例如德国,根据《德国能源转型监测报告》的数据,德国2000 年可再生能源在电力消费中的占比为6.3%,2010年可再生能源占比为 17%,2019 年可再生能源占比达到 42%,2020 年可再生能源占比为 46%。不仅是发达国家,发展中国家也大力发展零碳可再生能源。


零碳新能源技术。新能源发电技术包括:风力发电、太阳能发电、核能发电等技术。据预测,随着清洁能源发电技术的不断成熟和发电成本的下降,新能源及可再生能源技术将有潜力促进中国约50%的人为温室气体排放“去碳化”,是中国实现“碳中和”目标中最重要的技术。目前,包括新能源在内的非化石能源消费占比仍然较低,预计到2035年,将提升至40%。根据《绿色技术推广目录(2020年)》及相关规划,风能、太阳能发电技术是“零碳”技术的发展重点。


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零碳储能技术。储能技术是支撑我国大规模发展新能源、保障能源安全的关键技术之一。目前,抽水储能技术是发展最成熟、建设规模最大的蓄能方式;以锂电池为代表的电化学储能技术已经初步进入商业化、规模化应用。根据“十四五”国家“储能与国家电网技术”重点专项,应用在可再生能源、智慧电网领域的新型储能技术将成为研发、应用重点。

能源互联网技术。由于风、光等资源特性,新能源出力存在随机性和波动性,当新能源出力超过系统调节范围时,必须控制出力以保证系统动态平衡,就会产生弃风、弃光现象,而攻破这一难题是现代电力系统的发展趋势之一,能源互联网、综合能源系统、智能电网都是热点研究方向。由于智能电网依然遵循了传统电网的调度控制模式,而综合能源系统的本质是一种面向应用的综合系统,能源互联网或成为解决“新能源充分利用问题”的重要方向。能源互联网是以互联网技术为基础,以电能为主体载体的绿色低碳、安全高效的现代能源生态系统。遵循信息互联网原则,能源互联网可以若干个能源子网,所有的能源网络可以独自以自己的能源形式在各自的资源网络中实现能源传输与共享能源互联网的体系由下至上可以分为能源层、网络层和应用层。


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(2)从固碳侧

终端消费的零碳能源替代化石能源,一些国家和地区已经明确时间表,禁售汽油和柴油车。根据中国汽车技术研究中心统计测算的数据,汽车碳排放量占全社会碳排放 7. 5%左右,是我国交通领域碳排放量的主要来源。2020 年中国汽车使用阶段碳排放约为 7. 2 亿吨,约占汽车碳排放量的九成。中国现有汽车中,传统燃油汽车保有量大,以化石燃料为主要驱动力,其燃烧使用造成汽车使用阶段碳排放居高不下。除了用清洁能源替换,已排放的二氧化碳仍需要被清除,此时固碳技术显得十分重要。

CCUS技术。碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,简称CCUS),即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。

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请大家拭目以待!




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