解读零碳园区数字化路径- 零碳数字园区发展路径.pdf

2023-11-14 16 次浏览
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碳通通 · 脱水解读

7 分钟理解报告 · 解读 1800 字 · 8 张图 · 15 个数据点

园区既是碳排放大户,也是城市数字化转型的最小试验场。这份来自中国信通院华东分院的演讲材料,围绕零碳数字园区展开,从全球气候背景讲到我国双碳政策体系,再落到园区的内涵特点、现实挑战,最后给出实施框架与路径建议。如果你正在为园区规划低碳路径,或者想知道数字化到底能在减碳里扮演什么角色,下面这些内容值得逐页看清楚。

核心判断

  • 零碳数字园区强调数字化与绿色化在园区全生命周期深度融合,目标是温室气体净零排放。
  • 我国已构建双碳“1+N”政策体系,建筑、储能、工业、交通等领域均出台配套方案。
  • 数字技术被测算可在2030年前赋能全社会减碳约12%至22%。
  • 园区面临能源结构、能源效率、碳监测、技术支撑、产业结构五方面挑战。
  • 实施框架归纳为“1332”,即1个闭环管理体系、3层碳减排场景、3维路径、2大支撑保障。

脱水解读

从全球升温到我国“1+N”政策体系

材料开篇把镜头拉到全球:全球平均气温较工业革命初期上升近1°,升温速率明显提升,极端天气增多,各国陆续制定碳达峰碳中和路线图。表格列出美国、加拿大、欧盟、日本、澳大利亚、南非、巴西等国家和地区的达峰与中和时间,多数发达国家在1990至2013年间达峰,中和目标普遍定在2050年。

回到国内,我国双碳“1+N”政策体系逐步构建。

“1”套顶层设计

来自2021年9月中共中央国务院发布的意见,明确至2030年二氧化碳排放达到峰值并稳中有降、至2060年碳中和目标顺利实现。N项方案覆盖建筑节能、新型储能、财政支持、交通运输、工业能效等多个领域,配套文件密集出台。

数字技术为什么是双碳的重要手段

材料引用GeSI研究称,ICT技术未来十年内有潜力通过赋能其他行业帮助减少全球碳排放的20%;中国信通院测算,至2030年数字技术将赋能全社会减碳约12%至22%。这两个数字是整份材料中支撑“数绿协同”的关键论据。

具体作用分三条线:优化能源供给,基于数据分析优化网点布局、用物联网和人工智能实现柔性供电;赋能节能减排,用数字孪生、元宇宙等技术仿真模拟产品研发,用数字技术实现企业生产综合智能管控;赋能碳综合管理,基于物联网实现碳排放智能监测及趋势预测,基于区块链助推建立安全可信的碳交易市场。

园区为什么是双碳与数字化转型的关键载体

《未来智慧园区白皮书》数据显示,90%以上城市居民工作生活在园区,80%以上的GDP和90%以上的创新在园区内产生。园区作为城市基本单元,既是人口和产业聚集区,也是排放集中区,因此成为双碳战略落地的重要抓手。

政策层面有三条明确线索:《2030年前碳达峰行动方案》提出选择100个具有典型代表性的城市和园区开展碳达峰试点;2021年12月国家发改委、工信部发文要求到2025年底具备条件的省级以上园区全部实施循环化改造;《“十四五”数字经济发展规划》要求推动产业园区和产业集群数字化转型,引导加快数字基础设施建设。

零碳数字园区的内涵与试点现状

材料给出零碳数字园区的定义:推动数字化、绿色化的发展理念及关键技术与园区规划、建设、管理、运营全生命周期深度融合,以源头减排、能源替换、节能增效、循环利用、强化固碳为关键路径,以数绿协同的技术赋能为基础,达到园区内二氧化碳等温室气体的净零排放。

试点方面,截至2021年中国已开展6个低碳省(区)、81个低碳城市、51个低碳工业园区、400余个低碳社区和8个低碳城(镇)试点。材料举了三个案例:无锡星洲工业园区基于2020年63.25万吨二氧化碳当量的碳盘查结果,明确2026年碳达峰、2046年碳中和;鄂尔多斯零碳产业园实现100%绿色电力供给和零碳排放;苏州工业园区推广新能源和清洁能源,“十三五”期间单位生产总值能耗下降16.8%。

园区面临的五方面挑战

材料把零碳数字园区的现实障碍归纳为五点。能源结构有待改善,清洁能源受安全性、稳定性、气候环境、投资成本等因素制约,并未在园区范围广泛应用,供给仍以煤电等传统能源为主。能源利用率有待提高,由于生产工艺落后、设备老旧、工业余热利用不足,我国能源利用效率较发达国家低10%左右。

碳排放监测方面,准确性、实时性不足,大部分园区缺少对产品工艺、加工过程的精细化管理。技术支撑方面,制氢、CCUS、负碳技术等应用成本偏高,距离产业化应用仍有较大距离。产业结构方面,大部分园区未进行科学产业规划,产业共生形态不成熟,产业循环利用不足,绿色化发展水平较低,尚未形成绿色低碳持续发展动力。

“1332”实施框架与三维减排路径

材料提出零碳数字园区实施框架,简称“1332”:1个基于PDCA的闭环管理体系,3层碳减排场景体系,3维碳减排路径体系,2大支撑保障体系。闭环管理体系强调协同创新释放生产要素价值,覆盖研发、采购、生产、物流、销售、回收全链条。

两层支撑分别是组织管理体系和管理标准规范体系。三层碳减排场景以效率提升提高能源使用效率,形成绿色生产闭环;以多能互补推动能源绿色转型,覆盖供能、配网、储能、用能各环节;以工艺优化提升碳资源利用率,形成绿色能源闭环。三维路径则从数字维、绿色维、对象维三个方向展开,配合碳效评估、碳排放核算、摸底调查等基础工作。

四条落地路径与五条发展建议

落地路径分四条线。能源侧,搭建智慧能源管控平台,对生产、运输、存储、消费全过程实时监测和优化,能源生产端用AI算法预测调控,输送端做状态监测和资源调度,存储端平抑波动、削峰填谷,消费端采集处理能耗信息。生产侧,构建智能化生产体系,如威派格面向供水设备建设绿色设计制造一体化平台。服务侧,建设园区绿色赋能中心,汇聚绿色低碳数据、科创资源和产业政策,上海浦东新区“双碳”云平台已为张江人工智能岛开发智慧能源监控系统。产业结构侧,利用数字技术分析区域产能能耗,助推淘汰高耗能产业,发展绿色低碳产业。

建议共五条:强化数字化、绿色化意识并推行碳普惠机制;健全规划体系,将数字零碳建设纳入园区整体发展规划并编制专项规划;试点先行,选取基础较好园区沉淀经验再复制推广;构建标准规范体系,包括建设规范、碳平台对接标准、碳数据管理规范、碳效评估标准;借力使力,注重政府、技术企业、产业联盟、第三方服务机构的生态建设。

图说解读

各国碳达峰碳中和时间表

材料第4页用一张表格梳理了多个国家和地区的碳达峰与碳中和时间表。可以看到,发达国家达峰时间普遍较早,欧盟早在1990年就已实现碳达峰,美国和加拿大在2007年,日本和韩国在2013年,中和目标则集中在2050年。

澳大利亚的目标最激进,2040年就要实现碳中和,比多数经济体提前十年。各国陆续制定绿色低碳发展政策以及碳达峰碳中和路线图,这张表是理解全球气候治理节奏的基础坐标。

美国
2007年达峰,2050年中和
加拿大
2007年达峰,2050年中和
欧盟
1990年达峰,2050年中和
日本
2013年达峰,2050年中和
南非
2050年中和发展目标
澳大利亚
2006年达峰,2040年中和
主要经济体碳中和目标年份
碳通通

我国双碳“1+N”政策体系构成

第5页展示了我国双碳“1+N”政策体系的构建过程。“1”是2021年9月中共中央国务院发布的顶层意见,明确了2030年碳达峰、2060年碳中和的路线图。“N”是各领域配套方案,材料列举了建筑节能、新型储能、财政支持、交通运输、工业能效等多个方向。

这些方案集中在2022年3月至6月间密集出台,说明政策体系正在快速成型。对园区和企业来说,N项方案中的建筑、储能、工业能效等内容与园区建设直接相关,是后续申报和合规工作的重要依据。

顶层设计2021年9月意见明确双碳目标与路线图建筑节能规划2025年既有建筑节能改造3.5亿平方米以上新型储能方案六大方向,规模化支撑新型电力系统财政支持意见六项财政措施支持六大方向交通运输意见优化结构、推广低碳交通工具工业能效计划2025年重点行业能效全面提升
顶层设计→建筑节能规划(N项方案)
顶层设计→新型储能方案(N项方案)
顶层设计→财政支持意见(N项方案)
顶层设计→交通运输意见(N项方案)
顶层设计→工业能效计划(N项方案)
双碳“1+N”政策体系结构
碳通通

数字技术赋能减碳的三大方向

第7页把数字技术减碳分成三大方向。优化能源供给方面,基于数据分析优化网点布局,基于物联网和人工智能实现柔性供电;赋能节能减排方面,基于数字孪生、元宇宙等技术仿真模拟产品研发,基于数字技术实现企业生产综合智能管控,减少环节、提高效率;赋能碳综合管理方面,基于物联网、人工智能实现碳排放智能监测及趋势预测,基于区块链助推建立安全可信的碳交易市场。

据GeSI研究,ICT技术未来十年内有潜力通过赋能其他行业帮助减少全球碳排放的20%。据中国信通院计算,至2030年,数字技术将赋能全社会减碳约12%至22%。

优化能源供给
数据分析优化布局,柔性供电
赋能节能减排
数字孪生仿真,生产智能管控
赋能碳管理
碳排放监测预测,区块链碳交易
数字技术赋能减碳路径
碳通通

零碳数字园区五方面的现实挑战

第12页集中列出了零碳数字园区面临的挑战。能源结构层面,由于安全性、稳定性、气候环境、投资成本等因素,清洁能源并未在园区范围得到广泛应用,能源供给仍以煤电等传统能源为主。能源利用率层面,由于生产工艺落后、设备老旧、工业余热利用不足,我国能源利用效率较发达国家低10%左右。

碳监测层面,大部分园区缺少对产品工艺、加工过程的精细化管理,碳排放监测和能源监测的智慧化水平较低。技术层面,制氢、制氢、CCUS技术、负碳技术等应用成本偏高。产业结构层面,大部分园区未进行科学产业规划,产业共生形态不成熟。这五方面挑战构成了零碳数字园区建设的现实起点。

能源结构
清洁能源未广泛应用,煤电仍为主
能源效率
较发达国家低10%左右
碳监测
准确性实时性不足,缺精细化管理
技术支撑
制氢CCUS负碳技术成本偏高
产业结构
产业共生不成熟,循环利用不足
发展动力
尚未形成绿色低碳持续发展动力
零碳数字园区面临的主要挑战
碳通通

“1332”实施框架的四层结构

第14页提出的“1332”实施框架是整份材料的核心结构。最上层是1个基于PDCA的闭环管理体系,强调协同创新释放生产要素价值,覆盖研发、采购、生产、物流、销售、回收全链条。第二层是3层碳减排场景体系,分别对应效率提升、多能互补、工艺优化三条减排逻辑。

第三层是3维碳减排路径体系,从数字维、绿色维、对象维三个方向推进,并配合碳效评估、碳排放核算、摸底调查等基础工作。最底层是2大支撑保障体系,即组织管理体系和管理标准规范体系。这个框架把管理、场景、路径、保障四个层面串成了一条完整的实施逻辑。

1个闭环管理体系
基于PDCA,覆盖研发到回收全链条
3层碳减排场景
绿色生产闭环、绿色能源闭环、碳资源利用
3维碳减排路径
数字维、绿色维、对象维协同
2大支撑保障
组织管理体系与管理标准规范体系
零碳数字园区“1332”实施框架
碳通通

智慧能源管控平台覆盖四个环节

第15页描述了基于数字化技术的园区能源动态调度优化方案。依托人工智能、物联网、大数据、云计算等技术搭建智慧能源管控平台,对能源生产、运输、存储和消费全过程进行实时监测、数据分析和优化处理。

生产端用AI算法模型分析海量数据,促进清洁能源消纳;输送端做电网运行状态监测、资源调度及设备运维;存储端平抑波动、匹配供需、削峰填谷、提高供电质量;消费端采集存储处理能耗信息,监测优化能源消耗行为。平台还为运行、管理、决策人员展示各类能源使用消耗情况,便于查找高耗能节点或不合理的用能习惯。

能源生产端智能调控
能源输送端状态监测调度
能源存储端削峰填谷
能源消费端采集优化
园区能源全环节数字化管控链路
碳通通

三条其他低碳转型路径

第19页列出三条补充路径。能源供给侧低碳转型包括分布式光伏电站,建设微电网实现电力灵活调配和优化控制,配置机械储能、电气储能、化学储能、热储能等多种储能方式,以及CCUS技术和资源循环利用。材料举了鄂尔多斯零碳产业园“风光氢储车”和嘉兴余热资源综合利用发电项目两个例子。

企业能碳智能监测管理路径涵盖碳排放数据智能监测、生产作业环节碳排放建模与分析。碳足迹监测与追溯路径则基于区块链“多方维护、交叉验证、全网一致、防篡改”的特性。碳交易抵消路径通过获取政府分配的碳排放配额抵消自身排放,材料注明国内市场处于初期探索阶段,CCER碳交易也是其中一部分。

能源供给侧
分布式光伏、微电网、储能、CCUS、资源循环
能碳监测
碳排放智能监测、作业环节建模、碳足迹追溯
碳交易抵消
配额获取、CCER交易、区块链支撑
园区低碳转型的三类补充路径
碳通通

零碳数字园区五条发展建议

第20页给出五条发展建议,指向明确、操作性强。第一条是强化数字化、绿色化意识,通过组织数字化转型和双碳领域培训统一思想,同时积极推行碳普惠机制,调动企业、社区家庭及个人的节能减碳积极性。

第二条是健全规划体系,将数字零碳建设纳入园区整体发展规划,并编制零碳数字园区专项规划,明确基本思路与目标、主要任务及路线图。第三条是试点先行,选取基础较好的园区进行试点建设,沉淀经验后复制推广。第四条是构建完善的标准规范体系,包括零碳数字园区建设规范、碳平台对接标准、碳数据管理规范、碳效评估标准等。第五条是借力使力,注重政府、技术企业、产业联盟、第三方服务机构等多元主体的生态建设。

强化意识
组织培训统一思想,推行碳普惠机制
健全规划
纳入园区整体规划,编制专项规划
试点先行
选基础较好园区试点,沉淀经验推广
标准体系
建设规范、对接标准、评估标准
生态建设
政府、技术企业、产业联盟、第三方
零碳数字园区发展建议清单
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
低碳省(区)6个第11页
低碳城市81个第11页
低碳工业园区51个第11页
低碳社区400余个第11页
低碳城(镇)8个第11页
我国低碳试点体系规模(截至2021年)

这组数据来自第11页,展示了截至2021年我国已开展的低碳试点体系全貌。从省级到社区层面,试点覆盖了6个低碳省(区)、81个低碳城市、51个低碳工业园区、400余个低碳社区和8个低碳城(镇)。 低碳工业园区51个,在整个试点体系中处于中间层级,向上承接城市试点经验,向下连接社区层面的实践。材料认为,园区充分发挥自身改革试验田的作用,作为区域践行绿色发展理念的样板,持续提升当地宜居宜业的生态水平。

指标数值单位出处
全球平均气温较工业革命初期上升近1°C第4页
ICT赋能其他行业减碳潜力20%第7页
数字技术赋能全社会减碳比例12-22%第7页
我国能源利用效率较发达国家低10%左右第12页
无锡星洲工业园2020年温室气体排放总量63.25万吨二氧化碳当量第11页
数字技术减碳潜力与效率差距

这组数据把材料中几处关键量化信息集中呈现。全球平均气温较工业革命初期上升近1°C,这是气候行动的起点。GeSI研究认为ICT技术未来十年内有潜力通过赋能其他行业帮助减少全球碳排放的20%;中国信通院则计算,至2030年数字技术将赋能全社会减碳约12%至22%。 我国能源利用效率较发达国家低10%左右,说明节能提效仍有较大空间。无锡星洲工业园区基于2020年63.25万吨二氧化碳当量的碳盘查结果,明确了2026年实现碳达峰、2046年实现碳中和的目标。这些数字共同说明,数字化手段是缩小效率差距、推进园区减碳的关键路径。

指标数值单位出处
无锡星洲工业园区碳达峰目标年份2026年第11页
无锡星洲工业园区碳中和目标年份2046年第11页
鄂尔多斯零碳产业园绿色电力供给比例100%第11页
苏州工业园区“十三五”单位生产总值能耗下降16.8%第11页
苏州工业园区“十三五”能源消费总量年均增长0.74%第11页
零碳数字园区典型案例关键信息

三个案例展示了园区推进零碳的不同路径。无锡星洲工业园区从碳盘查入手,基于2020年63.25万吨二氧化碳当量的排放数据,推演出碳达峰和碳中和的时间表,再通过建设光伏、储能设施优化能源结构,辅以绿色节能技术、场外绿证、碳市场交易等手段。 鄂尔多斯零碳产业园依托丰富的可再生能源,实现100%绿色电力供给和零碳排放,园区内企业所用电力和蒸汽等能源系统100%由可再生能源发电供给,发电量超过用电量时向电网销售并获得绿证。苏州工业园区则从绿色能源、绿色管理、绿色生活多方面推动,“十三五”期间单位生产总值能耗下降16.8%,能源消费总量年均增长仅0.74%,并出台了首个《低碳社区试点建设工作实施方案》。

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