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碳达峰碳中和路径之一:如何打造一个零碳园区?

杨婉琼 上海华略智库
2024-09-03



作者:杨婉琼 华略智库北京公司高级研究员

来源:上海华略智库(ID:HUALUETT)


实现碳达峰碳中和是推动社会经济高质量发展的重要抓手,也是人类可持续发展的客观需要。作为工业化和城市化发展的重要载体,园区的碳排放与吸收平衡是落实“双碳”目标的内在要求和重要途径。本文结合国内外零碳园区建设经验,提出了五项举措,具体来看!

全文6202字,阅读约16分钟

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在全国大力推进“碳达峰碳中和”背景下,推进园区绿色低碳建设、打造零碳园区,成为各地落实“双碳”目标、推进园区绿色低碳改造、提升园区品牌影响力的重要抓手。

所谓零碳园区,是指一定时期内,产业园区管理运营、经营生产以及配套的能源、交通、建筑、生活等方面产生的温室气体排放总量,通过节能、减排、固碳等多种手段达到碳排放与吸收平衡,实现零碳排放的现代化产业园区。

随着青岛中德零碳生态园、鄂尔多斯零碳产业园等零碳园区的成功打造,地方政府、企业、开发商开始踊跃投身零碳园区建设。那么,如何打造一个零碳园区?需要统筹考虑哪些要素?路径和机制如何设计?打造零碳园区带来的好处是什么?

本文从控制碳排放和加大碳吸收两方面入手,结合国内外零碳园区建设实践,提出打造零碳园区的顶层规划设计、能源结构转型、资源集约利用、产业技术升级、增加碳吸收能力五项举措,助力园区实现“双碳”目标。


打造零碳园区的举措

一、做好园区顶层规划设计


顶层设计为园区提供从建设施工到运营的指导方案,是打造零碳园区的关键。无论是丹麦卡伦堡工业园、美国切塔努嘎生态工业园,还是我国的鄂尔多斯零碳产业园、海信江门零碳智慧园区,都经过了科学规划设计,有计划、有目标地推进零碳园区建设。


图:鄂尔多斯零碳产业园


零碳园区顶层设计,不仅要充分考虑园区产业择定、能源系统、建筑节能、交通设施、建设运营和系统融合,也要建立多层次、多角度的引导机制和监管体系,通过园区内碳排放用能的实时监测和分析,真正实现园区运营阶段的零碳排放。值得注意的是,新建园区和改造园区的顶层设计方案有所不同。

新建园区的典型案例有金风科技亦庄智慧园区、鄂尔多斯零碳产业园、中德零碳生态园、重庆AI CITY园区等,这些园区在建设初期考虑了零碳发展理念。可以总结为三个方面。

首先,按照绿色、低碳、循环发展原则,研究制定园区绿色发展行动方案,从零碳能源、零碳建筑和零碳交通三方面,有计划、有安排地推进零碳智慧园区建设,完善园区零碳发展顶层设计。

其次,全面规划园区可再生能源(风电、光伏)区域,根据行动方案布局新能源发电、能源存储转化、基础设施(充电桩、新能源车位)。

最后,强化园区管理部门公共服务职能,建立稳定的零碳资金投入机制,拓宽融资渠道,为园区建设提供资金保障。

以海信江门零碳智慧园区为例,在规划阶段就对园区进行整体考虑,充分结合区位信息、自然资源因素,对建筑高度、朝向等方面进行科学设计和规划,为园区提供详细的建设方案和路线图;中德零碳生态园则引入德国GMP、同济大学等10余家国内外顶尖机构参与规划设计,构建了总规、控规、专项规划相协调的绿色规划体系。



专栏1:海信江门零碳智慧园区的碳中和之路


海信江门零碳智慧园区位于广东省江门市蓬江区,是一个综合性生产制造型工业园区,也是我国零碳园区的典型案例和标杆。


海信江门零碳智慧园区在规划设计阶段就结合零碳目标,综合考量自身基本情况,参考先进节能标准规范、技术,科学选择建设路径,有计划、有目标地推进零碳园区建设。一方面,充分分析园区地理信息、区位信息、自然资源等情况,对建筑物类型、高度、朝向等进行科学设计、合理建设,充分考虑对自然资源的广泛使用便利;另一方面,做好数字化建设、产业生产、基础设施、公共服务、固碳能力等方面的系统设计,强化布局优化,为后期建设和运营零碳化奠定基础。




零碳园区改造在国外比较普遍,如风靡全球的柏林欧瑞府零碳科技园、丹麦卡伦堡工业园等园区,为全球碳达峰碳中和进程提供了许多典型案例和精彩样本。这些园区的成功路径极为相似,可以总结为三个方面。


首先,摸清园区碳家底,全面掌握现有园区碳排放情况,明确零碳目标和路线图。其次,科学测算园区零碳建设目标,梳理潜在减排途径,并对不同减排途径可行性、减排成本和减排效益进行详细评估和测算。最后,结合园区在能源转型、产业转型、数字化转型等方面特点,科学选择碳中和路径,明确减排目标、重点任务、重点措施等事项,并制定详细的减排时间表和路线图,以确保减排目标切实可行。




专栏2:柏林欧瑞府零碳科技园


100多年前,位于德国柏林市区的欧瑞府仅仅只是一座煤气站,不仅煤气罐本身无法继续使用,包括金工车间、锅炉房、蒸馏室和水塔等煤气站中被列为文物保护的建筑部分,也因年久失修逐渐残破和倒塌。


施耐德电气通过兼顾社会效益与经济效益,为欧瑞府打造了一整套零碳方案,包括能源管理与数字化方案、清洁电气化、智能数字技术、高效节能建筑和基础设施,以及针对水、废物和材料的循环经济方法,从而把这座废弃煤气站打造成了欧洲第一、世界领先的零碳园区。




二、加快园区能源结构转型


能源是打造零碳园区最核心、最重要的领域。促进园区能源结构转型主要从供能侧、用能侧和智慧化三方面集中发力。

首先,在供能侧,要加强园区可再生能源布局,因地制宜建设光伏、风电、水电等可再生能源系统,减少火电等市电的应用。部分园区同步配套氢储能、氨储能、电化学储能等储能系统,以实现园区供电系统稳定性。以鄂尔多斯零碳产业园为例,不仅构建风光储一体化的清洁能源供电系统,还采用“自发自用、余电上网”的模式,实现了100%的清洁能源供给。



专栏3:鄂尔多斯零碳产业园的能源革命


鄂尔多斯零碳产业园位于蒙苏经济开发区江苏产业园,构建了以“风光氢储车”为核心的绿色能源供应体系,实现了高比例、低成本的可再生能源生产与使用。


园区中80%的能源直接来自风电、光伏和储能,另外20%的能源基于智能物联网的优化,将会通过“余电上网、需电取回”的合作模式,实现100%的零碳能源供给。未来,鄂尔多斯零碳产业园将依托一期10GWh产能的现代化动力电池工厂,不断扩大产能,每年为超过3万台电动重卡提供高安全性、高能量密度、高耐久性和高性价比的动力电池,还可为风光储应用提供超10GWh储能电池,支持风光储氢等综合智慧能源示范项目,解决可再生能源消纳难题,大规模降低电力成本。同时,零碳产业园内发展绿电制氢产业,将应用于绿氢制钢、绿氢煤化工、生物合成等下游产业,减少鄂尔多斯化工行业的煤炭消耗量。




其次,在用能侧,要推进重点领域节能降碳,加强能源、交通、建筑等重点领域节能减排,优化产业生产模式、使用绿色可再生能源,倡导低碳交通和低碳生活。国内园区在用能侧开启了许多“碳”索,如重庆AI CITY园区在用能侧运用对生态影响最小的方式进行建设,减少了16.75%的碳排放;京东“亚洲一号”西安智能产业园在仓库采用“黑灯”作业模式,每分钟可节电2000多度,相当于普通家庭一年半的用电量。

最后,构建智慧高效的能源管理体系,实现智慧节能运营管理。国内外绝大多数零碳园区都建设了智慧能源体系,最值得瞩目的是德国欧瑞府零碳智慧园区,建成集分布式供能、本地用能、能源存储为一体的智能电网系统,大大提升了园区的能源使用效率。

三、促进园区资源综合利用


园区通过建立资源循环利用体系,可以实现项目循环式组合、企业循环式发展、资源综合利用,极大降低了企业运营成本、提高了园区整体发展效益。

一方面,园区可通过建立产业循环系统,充分考虑企业生产、回收、处理等各个环节的集成耦合,推动产业链上下游之间高效联动,实现能源资源综合利用。英国、美国、德国等西方国家的园区循环型产业体系十分成熟,将资源综合利用发挥到了极致。

如丹麦卡伦堡工业园在1898年就创建了园区产业生态系统,推动了全球园区发展模式的变革,该园区以Asnaes发电厂为核心,构建了“发电-热电联产-农业”等三十多条生态产业链,形成了独一无二的生态工业系统,在打造全球零碳园区标杆同时,也开启了园区循环化的全新时代。除了卡伦堡工业园,美国切塔努嘎生态工业园、韩国蔚山生态工业园区、日本川崎工业园区都是循环产业生态的典范,成为国内园区完成零碳目标纷纷效仿的对象。



专栏4:丹麦卡伦堡工业园产业生态实践


丹麦卡伦堡工业园拥有完善的产业生态系统,包括由发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制板厂四个大型工业企业,化肥厂、养鱼场等中小企业,以及物质循环和废物还原企业,组成了紧密关联、循环发展的企业群落。


Asnaes发电厂是整个生态工业园区核心中的核心,不仅为企业和居民提供电能、热能,还为炼油厂和制药厂提供工业蒸汽,产生的石膏和粉煤灰都被回收利用,产生的飞灰用于生产水泥和筑路。Statoil炼油厂多余的可燃气体输送到石膏板厂和发电厂供生产使用,脱硫过程中产生的脱硫气供应给电厂燃烧,产生的副产品被用于生产液体化肥。Novo Nordisk制药厂产生的废渣、污泥等废弃物经处理后用作肥料,成为连接生产与农业之间的桥梁。Gyproc石膏制板厂所使用的原料是发电厂煤炭脱硫生成的碳酸钙,无需进口石膏原矿。




图:丹麦卡伦堡工业园

另一方面,园区可打造资源回收利用体系,建立雨水回收、绿色灌溉等水资源利用系统;同时,做好垃圾回收处理和再利用。以海信信息产业园为例,它建立了余热回收系统,同时对生产过程产生的工业垃圾进行重复利用。

深圳华侨城作为全国首个零碳旅游文化园区,通过建立建筑垃圾、厨余垃圾、固体废物等循环处理体系,实现90%废弃物的循环再利用,同时为园区带来可观的经济效益。

四、推进园区产业技术升级


园区作为绿色低碳技术和产业供给高地,必须通过产业技术升级来实现零碳建设目标。产业技术升级主要包括产业低碳化和产业技术升级两个方面。

一是大力推进产业低碳化,着力发展信息技术、高端装备制造、生物新能源等战略新兴产业,以及物流、金融、会计、咨询、法律服务等现代服务业,同时推动高耗能、高排放产业转型升级,加大淘汰落后产能和化解过剩产能力度,实现园区绿色低碳和可持续发展。

全球最著名的柏林欧瑞府零碳科技园,就是由一座废旧煤气站改造而成,它在能源、终端、运营、环境等方面发力,全面实现了产业低碳化,是全球首个零碳园区,也成为德国碳中和历史上的里程碑。



专栏5:柏林欧瑞府零碳科技园


欧瑞府零碳科技园大力推行产业低碳化升级,通过加装屋顶光伏、光伏车棚、小型风电设施,满足园区80%以上的能源需求。同时,园区的水塔咖啡馆配备智慧能源管理系统,利用小型热电联供能源中心完成供暖、制冷和供电。农业垃圾制成的沼气,可满足1300户家庭用电需求,发电余热则通过供热管线满足园区取暖需求。




二是推进产业技术升级,发挥企业在清洁发电、电能替代、先进输电等绿色低碳技术研发,充分应用产能、储能、控能、用能、节能新技术对园区既有建筑进行节能诊断和优化改造,推动产业转型升级,同时促进不同技术单元与碳减排技术集成耦合,积极拓展低碳转型技术解决方案。


美国恰塔努加生态工业园的杜邦公司是产业技术转型的典范,这家公司过去每年会产生大量尼龙线头作为废弃物,之后,通过技术升级和流程改造对尼龙线头进行回收利用,同时带动园区其他企业开展技术改造升级,有效地推动恰塔努加生态工业园由严重污染走向绿色发展道路。这为我国工业园区推进产业技术升级也提供了经验借鉴。


以京东“亚洲一号”西安智能产业园为例,通过对存储仓储、包装、分拣打包等全流程节能管理,不仅实现了“零碳园区”建设目标,也实现了自动调货出库、全自动分拣等突破性技术,实现了物流业的突破和变革。




专栏6:京东“亚洲一号”——物流行业的技术革新


京东“亚洲一号”智能产业园是全国首个实现碳中和的物流园区。该园区通过产业技术升级,优化分拣、运输流程,持续提升园区的运营能效和电气化水平,在实现园区二氧化碳“净零”排放目标同时,有效降低生产成本。


从包装来看,京东通过技术升级,仓内采用无纸化作业以及电子面单,全年可减少纸张消耗1.3万吨。从分拣打包环节看,通过磁悬浮打包机、气泡膜打包机、枕式打包机、对折膜打包机等18种智能设备对包装系统进行升级,极大地降低了包装材料的消耗,同时实现分拣中心货物自动化分拣全覆盖,提高了分拣效率。



图:京东“亚洲一号”西安智能产业园

五、增加园区碳吸收能力


在打造零碳园区过程中,除了降低园区碳排放,增加园区碳吸收也同等重要,目前主流做法是通过生态碳汇、负碳技术和碳汇产品购买来增加园区碳吸收能力。

一方面,利用生态碳汇方式,在园区公共区域或建筑表面种植碳汇能力较强的植物,常见方式有建设林荫停车场、小微绿地、建筑立体绿化等;部分大型园区会植树造林或者建设绿色廊道,以充分发挥植物碳吸收能力,实现园区碳汇能力最大化,助力实现零碳园区目标。

重庆AI CITY园区是发挥生态碳汇能力的典范,整体绿化率达到90%以上,呈现了绿意盎然、生机勃勃的景象,不仅构建了园区特色生态景观,还实现了建筑物立体绿化全覆盖。据悉,AI CITY凭借优越的生态碳汇能力,在运营后会实现负碳排放。

图:重庆AI CITY园区

欧瑞府零碳智慧园区也是生态碳汇的典范,通过在建筑外墙悬挂藻类生物反应器,每年可生产200千克藻类,吸收高达400千克二氧化碳。同时,藻类经加工提取可作为园区化妆品和工业生产的重要原料。

另一方面,CCUS也是增加园区碳吸收能力的重要途径。CCUS即碳捕集、利用与封存技术,通过捕集工业生产中的二氧化碳,并在工业、地质、化学等领域得到应用,为能源企业提供有效的碳减排方案。

据统计,CCUS技术可推动我国工业园区实现51%的碳减排。2022年,在广东惠州大亚湾石化园区,中海油启动中国首个CCS/CCUS集群研究项目,有效推动了未来园区CCUS技术的发展和应用。对于园区而言,抢先布局CCUS技术,也就是抢占了零碳的未来。

此外,园区也可通过建立碳资产管理平台,上线绿色金融、碳普惠等服务模块,鼓励企业积极参与碳市场,购买碳汇产品等方式,实现碳中和目标。

零碳园区带来的价值
零碳园区不仅是国家实现碳达峰碳中和的关键,也为园区带来巨大品牌价值、市场价值和经济价值,主要体现在提升园区品牌影响力、改善园区生态环境、增加园区整体收益三个方面。

有助于打造园区特色品牌

零碳园区是政府、企业打造园区特色品牌的重要路径。打造零碳园区,除了获得政策补贴、金融担保等方面支持,也会吸引大批企业、人才落户,有助于提升园区企业入驻率和整体水平,进一步助力园区品牌打造、彰显品牌价值、提升品牌影响力。

随着金风科技亦庄智慧园区打造全国首个“碳中和”认证的园区,比亚迪在坪山工业园打造中国汽车品牌首个“零碳园区”,ABB厦门“碳中和”园区示范基地打造电力和自动化领域样板,零碳园区俨然成为园区打造“品牌”和“流量”的密码。


图:金风科技亦庄智慧园区

有助于改善园区生态环境

通过打造“零碳园区”,同步建设绿色建筑、绿色交通、绿色工业和绿色基础设施,在园区种植碳汇能力强的植物,提高园区绿化率,有助于打造绿色常在、空气长新、美丽宜居的园区生态环境,形成人与自然和谐相处的“富春山居图”。

此外,通过实施零碳园区相关政策举措,搭建碳普惠平台,开展丰富多彩的低碳主题活动,有助于引导居民形成节能降碳意识和行为,形成低碳、环保、健康的园区人居环境。

有助于提升园区整体收益

零碳园区有助于提升生产效率、降低运营成本、提升园区整体收益,提高园区核心竞争力。

一方面,零碳园区通过建立产业生态链关系,构建绿色循环的园区产业体系,同时通过节能降耗、循环利用、智慧管理等手段,大大降低企业能源消耗,有助于降低园区生产运营成本,助力资源集约利用,实现企业“1+1>2”的效果。

另一方面,凭借零碳园区的产业集聚效应、品牌引领效应,园区租赁需求会不断增长,为园区提高租金水平提供有力支撑,显著提升园区整体效益。
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