低碳智慧園區建設與應用實踐

陳甜甜，范鈺波，王 卉，嚴 石，楊 哲，方 炯，劉 婧，唐 敏

(國網上海市電力公司電力科學研究院，上海 200437；2.上海恒能泰企業管理有限公司璞能電力科技工程分公司，上海 200437)

1 建設背景

在雙碳目標實現和新型電力系統建設的形勢背景下，電力企業承擔起能源主力軍的重任。園區作為企業綠色發展和能源低碳化轉型的重要空間載體，可以通過深入挖掘園區的碳減排潛力，能夠以低碳智慧園區的示范效用來帶動企業、社會的低碳高效發展。然而，截止目前低碳園區建設還未形成統一的標準，發展路徑尚不明確，存在一些共性問題：一是雙碳技術的發展時間不長，研究不夠深入；二是欠缺低碳管理理念，還沿用過去高產能、高污染的發展思路，沒有及時向低碳、可持續發展的新思路轉變；三是員工低碳意識較弱，在思想和行為上缺乏正確引導，導致園區綠色發展動力不足。

2 低碳智慧園區建設思路

低碳智慧園區致力于滿足社會、經濟、環境的協調可持續發展，以最小的經濟投入產生更少的碳排放。低碳智慧園區建設面向建筑、園區、電網等降碳應用場景，依據“理論研究+技術創新+示范應用”建設思路，以數字化建設為抓手，以全要素能力建設為驅動，探索出一條科學可行且行之有效的碳中和園區實施路徑，形成國網首批可測量、可測算、可測評、可推廣的低碳園區示范樣板。

3 低碳智慧園區建設的主要做法

瞄準未來雙碳領域的核心技術方向，重點在低碳技術經濟性等理論分析、碳排放綜合管理、區塊鏈碳足跡溯源、碳捕集與儲存、多能互補、需求側響應、儲能、電動汽車有序充電等30項核心技術上開展創新研究，以低碳智慧園區為落點實施融合應用。

(1) 構建微網能量管理系統。構建由風電、光伏、儲能、充電樁組成的微網，以園區技術節能減碳為導向，考慮未來高滲透率清潔能源接入、大量電動汽車接入需求，建立低碳園區綜合能量管理系統，見圖1。通過各類新能源資源、儲能與可響應負荷的協調控制，實現大量分布式光伏電源接入后用能負荷對新能源出力的追蹤，促進新能源高效利用；創新電動汽車充電服務模式，以有序充電控制策略實現充電智能管控，擴大需求側響應規模；研究應用儲能技術，實現削峰填谷、光滑微網出力等用能調節。系統應用大幅提升了綜合能源利用效率，為園區多能源優化調度、綠色低碳和優質能源服務提供支撐。

圖1 低碳智慧園區實景展示(光伏、儲能、電動汽車充電樁)

(2) 建設全域分項計量系統。全面開展能耗分項計量，根據建筑能耗科學選擇計量點，在園區空調、電梯、食堂、實驗室、電動汽車等重要能源消耗端口全覆蓋安裝智能表計，依托分項計量系統對數據進行信息化集成運用，實現用能實時監測和精準計量，為園區精細化管控、準確識別節能方向提供決策依據，全面挖掘降碳潛力，打造低能耗綜合園區典范，見圖2。

圖2 分項計量系統能源信息采集架構圖

(3)打造自動感知綠色建筑。綠色智能建筑是低碳智慧園區的重要組成部分，園區依托“雙改造”著力打造可持續發展的綠色節能建筑，形成人、建筑、環境互為協調的整合體。一是樓宇改造，提升樓宇結構能效。針對特定建筑開展超低能耗改造：墻體選擇合適的隔熱材料；新增屋面架空隔熱板，減少其傳熱損失以及在夏季的內表面溫度波動；安裝斷橋鋁合金中空Low-e玻璃窗戶降低窗戶的傳感系數，實現窗體節能。二是設備改造，提升園區能效水平，降低碳排放量。重要能耗設備通過實時分析，自適應優化進入“低功耗模式”：對空調集中安裝監控系統，通過攝像頭進行人數捕捉，計算空調出力，實現智慧節能控制；在車庫試點智慧照明系統，通過自動感知完成開關控制，有效管理照明設備；在電梯上加裝能量反饋系統，將機械能產生的交流電回饋至電網，實現能量回收，助力樓宇設施節能減碳。

(4)建成數字化管理服務平臺。以數字化建設為抓手，結合低碳智慧園區運行需求，開發應用雙碳數字化管理服務平臺，把握低碳園區建設內涵，按照“精準計量，節能改造，智慧感知，可視可控”的基本原則，設計可擴展的高級分析應用平臺，實現“碳”數據的收集、管理、分析及展示，充分發揮數據價值。平臺基于園區歷史數據，可實現園區碳排放趨勢預測；應用區塊鏈技術溯源碳足跡，通過平臺推廣開展碳資產管理，為探索碳市場交易提供有力支撐，強化園區低碳運營能力。

2020年低碳智慧園區通過新能源發電、微網EMS協調控制、園區綠植碳匯、樓宇節能改造、電能替代等方式累積減碳約200 t，通過上海環交所購買剩余碳排放配額進行核銷，成功實現2020年度園區碳中和，率先成為采用碳排放配額核銷實現碳中和的園區。

4 管理創新舉措

(1)頂層規劃園區發展路徑。強化項目頂層設計，系統謀劃布局低碳智慧園區建設路線，明確路線圖和施工圖，配套形成工作方案，明確各層級、各部門(中心)的職責分工，確立日常管理機制、聯合研發機制和推廣應用機制三種機制，推動各層級協調聯動、信息暢通，加速推動雙碳技術創新和雙碳成果高效推廣。同步培育專業技術型、綜合型、標準型三類專家人才資源，大力培養儲能、碳核查等碳領域的專業人才。

(2)強化標準實驗室建設。依托低碳智慧園區開展雙碳技術研發，超前引領雙碳標準布局，指導能源電力行業雙碳標準制定，促進行業良性發展；牽頭制定《微電網碳排放核查標準》《區域配電網碳排放核查標準》團體標準及光儲充一體化系列標準，填補電網行業在雙碳領域的標準空地，有效支撐和引領行業發展。建成上海首家企業級碳中和實驗室，聚焦碳達峰與碳中和、能源互聯網與新型電力系統、電力市場與碳市場等五大研究方向，為雙碳領域發展提供解決方案。

(3)注重深層次行為引導。強化消費側引導和結果評價，指引企業和個人行為方向，推動廣泛形成綠色低碳生產生活方式。一是建立電力企業低碳智慧園區建設及評價指標體系。以低碳經濟為研究切入點，科學建立園區評價指標體系，推動園區建設最優配置。二是建立企業、員工低碳行為模式。倡導員工選擇低碳生活，降低日常生活碳排放；推行綠色節能基建，減少電力設施建設產生的碳排放；實施智能后勤，約束工作過程中的碳排放；鼓勵電動汽車等綠色出行方式，減少公共用車尾氣碳排放。

(4)培育新型業務增長點。圍繞國家及上海市雙碳戰略落地，依托低碳智慧園區建設成果，培育碳標準制定及培訓、低碳戰略咨詢、碳核查、碳檢測等業務，同時根據市場需求進一步拓展低碳技術研發及成果轉化、標準合格認定、金融服務與碳交易等業務，積極推進碳市場商業模式的發展。基于市場前景和商業盈利模式分析，率先開展碳排放檢測和核算能力建設，建立面向上海市的碳核查、碳監測等業務體系，構建新型商業模式，形成共贏發展的碳市場格局。

5 應用成效

(1)經濟效益。低碳智慧園區應用成果可市廣泛推廣應用，具備較好的經濟效益。一是降低用電成本。經實際測算，園區內單棟樓宇每年節省電費十余萬元。二是拓展新興業務。面向上海碳排放企業開展碳咨詢、碳標準培訓、碳檢測、碳核查等技術服務，開拓碳市場新應用，預計每年可產生效益約500萬元。

(2)環境效益。低碳智慧園區以清潔和綠色的方式開展雙碳技術示范應用，遵循“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念，建立了一個綠色、低碳、安全可靠的低碳智慧園區服務體系。經實際測算，園區內單棟樓宇每年減少碳排放量約100 t，以10 000棟同體量樓宇為例，可為上海減少碳排放量100萬t，有效提升清潔能源使用率，資源節約、環境保護等效益顯著。

(3)相關方效益。積極探索在電力系統轉型下的雙碳技術研發應用，在行業內外都取得了較好的效益。一是建成微網多能互補、電動汽車負荷側靈活互動、儲能等雙碳新興技術應用工程樣板，為電力系統上下游企業在構建以新能源為主體的新型電力系統雙碳戰略實施落地提供了新思路。二是積極試點碳交易市場，通過上海環交所購買剩余碳排放配額進行核銷，率先成為以碳配額核銷方式完成碳中和認證的園區，為全國碳交易市場貢獻上海經驗。三是促進行業標準制定和完善,牽頭編制的《區域配電網碳排放核算規范》團體標準正式獲批發布，是電力行業在碳排放領域發布的首個團體標準。

6 結語

低碳智慧園區建設通過融合雙碳技術系列成果落地應用，率先融入數字化手段，打造雙碳服務管理平臺，形成了低碳園區建設典型經驗，總結了園區建設管理創新舉措，成功實現了雙碳關鍵技術的重大進展，顯著提升了企業雙碳實施管理水平，精準助力企業實施碳減排，產生了顯著的經濟效益和環境效益，具有高度的推廣應用價值和借鑒意義。