“雙碳”目標背景下的數字化園區建設

鞠 凱， 劉志新， 李偉哲

(1. 唐山唐鋼建設發展有限公司，唐山 063016；2. 中國建筑設計研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

在75 屆聯合國大會上，中國提出積極推進綠色低碳發展，力爭在2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和的目標。 我國十四五規劃中明確指出，要深入推進工業、建筑、交通等領域低碳轉型。 而建筑全過程碳排放量約占全國碳排放總量的一半以上，因此建筑行業的綠色轉型對實現雙碳目標至關重要，要大力推廣超低能耗、近零能耗的高品質綠色建筑，實現減排降碳的目標。

園區作為產業聚集的載體，既是區域經濟發展、產業調整升級的空間承載形式，又是地區社會經濟發展水平的衡量標志，在提供了大量基礎設施和公共服務的同時也成為了碳排放的主要源頭之一。 因此，將園區定為精準減排的落腳點、攻堅區，確保節能、減耗、提質、減碳工作的落實，是我國實現碳達峰、碳中和目標的必然要求和重要途徑。

1 數字化園區建設是節能降碳的重要途徑

建筑在全生命周期的各個階段都有節能降碳的巨大潛力，但是也需要綠色建筑產業鏈中的各個行業共同參與配合。 例如在材料和構建生產階段，建材生產企業可以通過減排改造減少生產環節的碳排放，在建材運輸過程中可采用新能源運輸方式，建筑設計階段可選擇采用保溫材料、節能門窗、高壽命混凝土等新技術，建筑運行階段可通過建設智慧運維平臺，提高能源使用效率來實現建筑全生命周期的節能減排。

中國建筑節能協會的研究報告指出，建筑運行階段的碳排放量占比在建筑全生命周期中約占42.7%，另一主要來源是建筑材料的生產制造，而建筑施工只占很小一部分。 因此除調整產業結構，降低原材料生產過程的碳排放之外，通過數字技術賦能建筑的運行管理也是實現節能降碳的一個重要途徑。

我國高度重視園區的綠色低碳發展，陸續開展了一系列相關工作。

2021 年以來，政府多部門相繼印發文件，密切出臺相關政策措施支持園區綠色低碳發展，提出要將碳達峰、碳中和作為園區建設的重點內容，以產業結構優化、能源資源高效利用、生產方式數字化轉型、推廣試點示范等為抓手，推動園區先于全社會實現雙碳目標。

2021 年9 月，生態環境部印發的《關于推進國家生態工業示范園區碳達峰碳中和相關工作的通知》指出要將碳達峰、碳中和作為示范園區建設的重要內容，分階段、有步驟地推動示范園區先于全社會實現碳達峰、碳中和。

2021 年10 月，國務院印發的《2030 年前碳達峰行動方案》中指出要實施園區節能降碳工程，選擇100 個具有典型代表性的城市和園區開展碳達峰試點建設，在政策、資金、技術等方面對試點城市和園區給予支持。

2021 年11 月，工信部印發的《“十四五”工業綠色發展規劃》中提出要實施“工業互聯網+綠色制造”，鼓勵園區開展能源資源信息化管控。

此外，共有30 個省級行政區在政府工作報告中提及“雙碳”目標，為經濟社會發展全面綠色轉型提供政策指導。

2 園區數字化

2.1 運維平臺

園區作為企業集聚發展的核心單元，既是區域經濟發展、產業調整升級的空間承載形式，也肩負著聚集創新資源、培育新興產業、推動城市化建設等重要使命。

但目前園區在實現運行階段的節能降碳上還存在以下不足:一是園區能源管理水平方面。 部分園區缺少對能源結構、設備狀態等的精細化管理，園區內能源監測、數據分析、優化處理和統一調度等管理過程智慧化水平較低。 二是園區資源利用效率方面。 部分園區資源配置結構不完善，資源利用效率較低。

針對以上問題，以傳感器、計量設備等為基礎，通過數字化手段建設智慧化園區運營平臺，提供信息化、專業化、智慧化的節能降碳方式，利用數字技術加快推進工業領域低碳工藝革新和數字化轉型，全面推進節能降碳和能源資源高效利用，以更加精細、動態的方式推動工業園區節能降耗、提質增效，充分發揮園區綠色低碳產業和資源聚集化的關鍵優勢，實現供熱、供電等公共基礎設施的高效利用，以及工業互聯網等一體化綠色信息基礎建設和數據流動共享，助力園區優化綠色產業鏈協同布局，推動園區產業循環鏈接，促進區域能源、資源的綜合利用。

2.2 設備基礎

數字化園區的節能降碳是通過對設備和環境的實時感知，結合園區及各建筑功能、空間的分布，將園區建筑、用能設備、智慧平臺相融合，基于專家系統做出智能決策或自我控制，從而實現建筑內部能源資源利用最優和經濟綠色運行。 其中，對設備和環境的感知是實現節能降碳的基礎。

基于園區建筑三維模型、功能空間布局等信息，梳理園區水、電、氣、熱各類能源生產、輸送、存儲和消耗環節，在能源傳遞的各節點安裝電表、水表等計量設備，檢測各環節節點的能源消耗情況。 基于計量設備從屬關系、功能空間分布、樓層部門從屬關系等定制化生成能源及設備信息展示界面，從不同維度展示能源流向，達到能源使用清晰可視。 空調機組智慧平臺界面如圖1 所示。 安裝不同類型的傳感器設備，結合建筑信息實現設施運行狀態、啟停狀態、環境參數的可視化展示，設置設備運行參數及閾值，超出閾值范圍可觸發報警，便于管理人員及時了解設備運行狀態，對設備進行統一管理。

圖1 空調機組智慧平臺界面

2.3 決策分析

基于傳感器、計量設備等終端檢測設備的數據采集，依托設備運營專業知識和數據挖掘技術建立數據異常判斷、能源漏洞探測和設備異常診斷規則庫，對采集數值異常和設備系統運營異常進行實時偵測，在進行數據預處理的基礎上，有效發掘設備系統潛在的能耗漏洞并報警。

通過對比歷史數據，可定制化設置系統運行模板，按季節、工作日、節假日等信息選擇合適模板，實現設備運行狀態的自動控制。

同時通過多系統數據共享，對園區空間內人員通行數據、人員位置數據進行采集，提供園區人員熱力情況的整體視圖；對園區空間的環境溫度進行測量、提供園區樓宇空間的溫度場整體視圖，由此對設備負荷、運行參數等進行預測，為管理人員對設備運行狀態的控制提供準確的數據支撐。

根據處理數據和信息，針對企業中不同管理層的需求生成智能報表。 為高層管理決策人員提供高度提煉的數據和信息，查看能源傳遞各環節回路的服務范圍、環比變化情況，從日、周、月、年等多維度離線分析各回路用能特征，挖掘用能異常情況，輔助節能管理，智能分析與計算各項能源指標，實時監控關鍵設備節點的負載率、轉換效率，包括變壓器、UPS、冷凍站等，識別轉換效率偏低的設備，為運維操作人員提供運行優化建議，避免能源的浪費。

3 結束語

數字化管理平臺促進建筑領域節能降碳的著力點主要是提升運維階段的能效，其核心是基于傳感器、計量設備的能源管理，實時檢測分析各項能源指標，提供優化建議，實現建筑內部的能源資源利用最優和經濟綠色運行，為碳中和、碳達峰提供有效支撐。 通過打造園區數字化管理平臺，助力園區實現節能降碳。