零碳园区热潮背后的冷思考:冲破发展初期的“桎梏”
园区在我国经济发展中的重要地位和价值,基于园区的探索与创新将成为落实国家“双碳”目标的重要抓手之一。作为我国经济发展的核心引擎之一,园区具有人口产业聚集、能源资源消耗集中、创新要素聚集等特点。在迈向“双碳”的转型过程中,其亦肩负着重要使命。
近十年来,我国在低碳社区、低碳工业园、近零碳排放区建设方面开展了有益尝试和积极进展,“零碳园区”和“碳中和示范区”的建设热潮汹涌。尤其是在2022年,无论是政策层面还是地方实践上,零碳园区的投资浪潮势不可挡。
然而,尽管都顶着“零碳园区”的光环,但其背后的主推手打的算盘不一:有的企业要卖风机,有的企业要卖工业产品,有的企业则希望将自己数字能源管理业务推销出去。与此同时,零碳园区的商业化模式、建设标准等也同样引发激烈探讨。
不可否认的是,碳排放的管控、碳关税和绿色壁垒正在成为产业竞争上不可逾越的挑战。清华大学环境学院教授陈吕军指出,对于园区来说,控能和控碳都是应该做的事情,但实际上产业园区“千园千面”,要根据园区绿色发展水平、经济规模、主导产业、基础设施建设状况等属性进行分级分类,明确各类园区低碳转型的行动重点。
政策铺路:锚定零碳园区建设的主流方向
我国零碳、低碳园区的政策时间线可以追溯到2013年。
这一年,工业和信息化部、国家发展改革委联合启动了国家低碳工业园区试点,以低碳工业园区试点为抓手,发挥产业集聚的辐射作用和工业绿色发展的引领作用,带动整个工业领域的绿色低碳转型,参与试点的工业园区探索形成了各具特色的低碳发展模式。
近些年来,我国相继出台了一系列政策文件,积极推动园区绿色低碳转型,从生态示范工业园区、循环化改造示范园区,到低碳示范园区、绿色园区、近零碳园区等。而“双碳”目标提出后,从国家层面,“1+N”的政策体系建设提上日程,多个配套政策规划接连发布。
代表性政策包括——2021年2月,《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》出台,鼓励各国家高新技术开发区(简称高新区)加快推进智能交通基础设施、智慧能源基础设施建设。鼓励高新区倡导绿色低碳生活方式和全面节能降耗,引导企业积极践行绿色生产方式,探索建设“碳中和”示范园区。
2021年8月,国家科技部出台《关于推进国家生态工业示范园区碳达峰碳中和相关工作的通知》,要求“将碳达峰、碳中和作为示范园区建设的重要内容,形成碳达峰、碳中和工作方案和实施路径,推动示范园区先于全社会在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”。
2021年9月,《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》出台,要求“开展碳达峰试点园区建设”;“推广园区能源梯级利用等节能低碳技术”。
2021年10月,国务院关于印发《2030年前碳达峰行动方案的通知》,提出:“组织开展碳达峰试点建设。加大中央对地方推进碳达峰的支持力度,选择100个具有典型代表性的城市和园区开展碳达峰试点建设,在政策、资金、技术等方面对试点城市和园区给予支持,加快实现绿色低碳转型,为全国提供可操作、可复制、可推广的经验做法”;“打造一批达到国际先进水平的节能低碳园区”;“推进产业园区循环化发展,到2030年,省级以上重点产业园区全部实施循环化改造。”
2022年2月,《国家发展改革委国家能源局关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》出台,提出“在工业领域,推动企业形成低碳、零碳能源消费模式”,“绿色能源消费促进机制将为追求零碳低碳的绿色工厂、绿色园区、绿色社区等提供实现途径”。
此外,在地方层面,目前也已有20余个地区“抢滩”布局,发布了相关政策。一些省区开展了零碳工业园区示范等项目的申报,包括湖北、浙江、上海、天津、四川、内蒙古在内的多个省市自治区,深圳、成都等城市先后发布零碳排放区建设实施方案,上述各省市也普遍将低碳能源供给作为低碳/零碳园区重要建设内容。
例如,深圳市《关于印发深圳市近零碳排放区试点建设实施方案的通知》提出低碳/零碳园区能源结构以电力、天然气等清洁能源为主;内蒙古自治区工信厅发布《低碳零碳工业园区建设实施方案》,提出2022年零碳园区新能源消纳比例达到50%、三年内达到80%;江苏省“十四五”工业绿色规划的要求,江苏将积极探索开展“近零碳园区(工厂)”和“碳中和工厂”建设,选择有条件的地区和工业园区开展“碳排放达峰先行区”创建示范,首个零碳园区已于2021年5月在无锡落地;四川省在今年8月刚确定了17家近零碳排放园区试点名单,建设进入实质性阶段。
基于现有的园区数字化基础,贯彻碳中和理念、整合零碳应用已成为零碳园区建设的主流方向。不过,当前的零碳园区尚处于商业化的初期阶段,诸多实行中的未知课题有待探明理顺。
《零碳智慧园区白皮书(2022)》指出,作为世界第一碳排放大国,我国要用不到10年时间实现“碳达峰”,再用30年左右时间实现碳中和,任务艰巨。
而作为“双碳”战略的先行者,零碳智慧园区则需要在相关机制体制环境尚未完善、框架和建设路径尚不清晰、相关技术条件仍不成熟的前提下,掌握好经济增长与碳约束之间的平衡,逐步探索“双碳”战略实践落地的现实路径。
例如,零碳智慧园区作为全新概念,相关释义和战略框架仍然处于持续的变化之中,整体框架尚未清晰明确。而且,零碳智慧园区的外部条件时刻变化,相关标准、法规、碳交易市场等环境尚待进一步完善,试点示范和推广应用较为贫乏。
值得注意的是,各地对于零碳智慧园区的认知大多停留在概念层面,对于如何建设零碳智慧园区,相关工作重点、实施步骤等把握并不清晰,难以真正从系统性、整体性考虑推动园区的转型升级,无法通过对能源、资源、基础设施、产业、生态环境、运行管理等指标进行分析,实现不同地点、行业、体系的园区绿色零碳发展。
此外,资金引导、源头控制和技术指导等方式不够明确,对零碳智慧园区建设在顶层设计、能源结构、产业结构、基础设施、政策体制等方面的实现路径仍在探索中。
厘清内涵:把握零碳园区建设的核心要素
不可否认的是,低碳、零碳的发展方向,是当前全国众多产业园区转型的首选目标。这既顺应了我国能源政策和时代潮流,同时又符合促进园区高质量发展的要求。然而,当全国各地对于零碳园区建设趋之若鹜之时,何为零碳园区?支撑零碳园区建设的关键因素有哪些?对于这些问题的回答,恰恰正是当前全国范围内掀起零碳园区建设热潮背后,不得不直面的思考。
实际上,当业内在谈论零碳园区时,其内涵并没有被真正认知。“目前对于近零碳的认识还存在不少‘误区’,误将近零碳排放园区建设等同于低碳发展,缺乏持续提高碳排放减排目标的约束性,或片面理解成园区不再扩能扩产发展,要实现碳排放的绝对量为零。”一位参与零碳园区项目建设的业内人士表示。
根据国网辽宁省电力有限公司宋卓然等人在其研究论文中评述,零碳园区是能源互联网热潮和中国“双碳”目标背景下的产物,在园区的建设中,需考虑能源系统中风、光、氢等清洁能源的互补性质,实现能源系统的源网荷协同规划,其技术进步与分布式能源、微电网、多能互补等技术的发展密不可分。
谈及零碳园区这一概念,便不得不提及“园区综合能源系统”。相较于传统的园区综合能源系统,零碳园区具有电力部门逐渐脱碳化、终端用能部门电气化与低碳燃料使用扩大化的内涵。且对于园区能源系统而言,其元件设备规模大小、规划目标与约束上的差别是其与零碳园区的重要区别之一。
2022年是零碳园区的元年,各省市自治区出台的政策文件中,亦有侧重点。例如,上海发布的《关于印发上海市低碳示范创建工作方案的函》,提出“十四五”期间在全市范围内创建完成一批高质量的低碳发展实践区(含近零碳排放实践区)和低碳社区(含近零碳排放社区),还列明了“各类低碳示范创建的碳排放核算方法”,其中新能源汽车配备新能源汽车充电桩、可再生能源等节能低碳示范项目是考评体系重要项目。浙江则在其发布的《关于印发绿色低碳工业园区、工厂建设评价导则(2022版)的通知》中提出,要加快推进绿色低碳工业园区、工厂建设,促进该省工业绿色低碳转型。值得一提的是,浙江还发布了多项评价指标,包括能源利用绿色化、资源利用绿色化、基础设施绿色化、产业技术绿色化、生态环境绿色化、运行管理绿色化以及一些加分项。
然而,由于园区形态多、数量大,依据产业结构、功能类型、碳排放场景等因素可将其划分为生产制造型园区、物流仓储型园区、商务办公型园区、特色功能型园区和产城融合型园区五大类。因此,当各方提出达到零碳园区时,能源结构、能源利用效率、单位能耗强度、碳排放总量和碳排放强度等成为必须考虑的因素。
中国能源研究学会指出,由于影响上述因素的主体主要来自园区内建筑、工业和交通领域的用能需求,且鉴于园区种类和功能多样,不同类型的园区用能特点各有不同,其零碳发展路径也会有所区别。
不过,无论发展路径如何异同,零碳园区建设的最基础性要素便是能源结构系统。
就能源结构而言,在传统的园区电源供给层面,除了石油、天然气等常规电源通过大电网的变电站给园区供电外,风电、光伏等新能源、微电网、虚拟电厂等不同市场主体的能源资源的接入比例越来越高。
业内普遍认可的是,建设零碳园区,最重要的就是低碳能源系统。而这一系统的构建,与园区自然资源禀赋强相关。中国能源研究学会指出,结合我国资源禀赋分布情况,零碳园区的能源供给体系可大体划分为零碳能源自供模式和“绿电交易+多元碳汇”模式。
在零碳能源自供模式中,国内多个园区以及园区落户企业都在尝试能源供给。苏州工业园区于2017年便跻身国家首批24家绿色园区,苏州工业园区尚美工厂是最早落户园区的企业之一,也是世界500强企业欧莱雅集团在亚太最大的生产基地,还是苏州首个实现“零排放”的企业。2019年,在协鑫港华能源科技(苏州)有限公司的帮助下,尚美工厂打通了零碳工厂“最后一公里”。协鑫能科清洁能源公司副总裁、协鑫综合能源服务公司董事长牛曙斌表示,尚美工厂实现零碳的路径是通过太阳能、风能和生物质能。“2014年,尚美工厂建设完成装机容量为1.5MW的光伏发电系统,其后二氧化碳排放量快速下降,但生产中需要的蒸汽部分仍由传统能源供给。直至2019年,尚美工厂通过打造基于生物质燃气的热电联供系统,代替传统燃气来供应电力,工厂才实现整个生产过程全部使用清洁能源,并完全达到国际碳中和标准。”
牛曙斌表示,尚美工厂为各类工业企业走向零碳之路提供了借鉴,园区也以尚美工厂为样板,示范带动更多本地工业企业共同绿色低碳发展。
而在“绿电交易+多元碳汇”模式中,则需要依靠绿电交易、绿电证书、CCER等方式抵消部分碳排放。作为江苏省首批零碳产业园区,由协鑫能科提供综合能源管理与服务的泰州高港区智能制造产业园,聚集了中科院自动化所、三河船舶、中航船舶、能建机电、长城汽车、万向精工等一批知名企业和研究机构。当前,该园区用电低碳比例已实现100%,其中绿色分布式能源就地供应率达到30%。据悉,该产业园建有3.18MWp分布式能源项目,250kW/1MWh用户侧储能项目,360KW充电场站,每年可提供约8000车次充电服务,满足园区清洁、高效用能以及新能源车辆补能需求。项目运用智慧能源区块链技术,构建互联、互通、互动、互信的综合能源服务体系,实现园区能源监控、能源交易、能源金融、碳资产可视化、数字化管理,能源流、碳资产统计流、金融流三流合一,为用户提供交互、友好、智慧、经济的综合能源管理和创新增值服务。除此之外,该项目还通过购买国际绿证I-REC抵消部分碳排放,最终实现了园区碳中和认证。据悉,绿证因购买灵活性较高,越来也受到大型集团用户的青睐。截至2022年11月,协鑫能科已累计为用户购入11万余张国内、国际绿色电力证书。
不过,当低碳能源系统搭建之后,风电、光伏等绿色能源的不稳定性则使得储能技术、数字化管理技术等需求应运而生。
“园区的风、光等集群式新能源资源比例越来越高,多种资源网络正在强耦合,新型负荷使得园区负荷组成复杂多样,给零碳园区带来发展机遇的同时,也带来新的挑战。”宋卓然等人在其研究论文中指出。
冲破桎梏:寻找零碳园区建设的成熟之路
零碳园区建设之风,掀起千亿投资浪潮,众多巨头入场参与,抢占先机。
事实上,由于零碳园区需要依据当地的产业结构、功能类型、碳排场景等因素因地制宜,采取相适应的解决方案和配套设施,这也使得零碳园区的形态具有“千园千面”。不过临近区域同质化竞争激烈的现象依然普遍存在,这也使得地方在进行统筹规划时需要结合当地区位的能源结构、产业结构、基础设施、政策体制等诸多方面进行顶层设计,统一规划。
值得一提的是,零碳园区建设尚处于商业化初期阶段,尤其是对于标准的探讨,亦是国内零碳园区建设过程中重要的内容。
2022年3月29日,由中国技术经济学会、中国标准化协会共同提出并归口,中国标准化研究院资源环境研究分院牵头组织,多家单位共同参与制定的《低碳/零碳产业园区建设指南》正式发布实施。标准是经济活动和社会发展的技术支撑,是国家治理体系和治理能力现代化的基础性制度。加速推进零碳智慧园区标准体系建设,为园区碳中和工作实现科学建设提供重要基础,有利于加快经济发展方式转变和经济结构的调整,促进绿色经济的有效发展,推动“双碳”战略目标的实现。
值得肯定的是,标准的出现,解决了业内所关注的共性问题,提供了零碳园区建设的硬件和软件指导。
在硬件方面,储能系统的搭建是零碳园区建设体系中必不可少的组成部分。根据中国能源研究学会总结的三种低碳/零碳园区能源供给典型形态——“分布式新能源+储能+电制冷热”形态、“分布式新能源+储能+电制氢+电/氢制冷热”形态、“分布式新能源+储能+电/煤/气制冷热”形态,储能属于必不可少的配置。
“在园区综合能源系统中,配置储能是提升经济性和综合能效的重要手段。”前述曾参与零碳园区项目建设的业内人士表示,然而,常规储能因能量转化形式单一,在减少燃煤/燃气使用、降低碳排放方面的作用较为有限。相较而言,新型储能手段正在发挥更加显著的作用。
目前在建的和建成的零碳园区主要采用电化学储能,不过大规模依靠电化学储能对一个耗能巨大的工业园区而言成本过高,限制了储能的广泛应用与发展。因而,一些新的概念、技术得以出现。例如,共享储能、云储能则被视作经济性提升手段得到业内重视。
在软件建设方面,智慧化管理十分必要。
零碳园区的本质是对碳排放数据进行计量和抵消,这就强调数字化能耗管理系统的铺设。数字化赋能是建设零碳园区,促进绿色低碳转型的必由之路,其涉及基础设施数字化转型、园区管控数字化转型、碳资产管理数字化转型。
“在建设之初,我们就定位要综合运用‘云大物移智链’技术,把园区打造成包括新型电力系统、基于国际标准的零碳数字操作系统和微网系统集群在内的零碳产业园创新体系。”牛曙斌表示,在协鑫能科的综合能源解决方案中,能够综合为客户提供定制规划、低碳供能、绿色节能、碳电管理、数智运营五大服务,涵盖供能、用能、交易三大环节。“公司目前已投运储能、分布式能源、微网等能源服务项目超32个,取得能源系统相关实用新型专利11项。未来将持续打造零碳智慧产业园,以数字化技术赋能工业园区和企业可持续发展,助力实现‘双碳’目标。”
中国能源研究学会指出,园区零碳管理平台包括碳排放监测与核算、能源综合管控、碳交易管理三个子平台。其中,碳排放监测与核算包括碳核算体系、环境监测系统建设和能耗监测系统建设等;能源综合管控基于智能数据使能引擎构建数据运营平台;碳交易管理包括碳排放权配额与分配权管理、与碳交易平台的对接与交互等。
需强调的是,整体碳管理能力的提升离不开政府和行业两个层面的共同努力。这其中,政府扮演着源头把控、严控过程、末端治理和完善机制的角色,行业则承担着平台搭建、攻克技术、提升服务等主要责任。
“通过零碳企业打造零碳园区,通过零碳产业园区,带动零碳工业制造,建设零碳城市,赋能零碳中国建设。”协鑫集团董事长朱共山认为,在“双碳”目标的引领下,以碳足迹论英雄的时代已经到来。
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