工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”路徑分析

索 超 ，華業(yè)英 ，黃文淵 ，閆秋月 ，李夢佳

［1.中化創(chuàng)新（北京）科技研究院有限公司，北京 100005；2.中化環(huán)境控股有限公司，北京 100071；3.新瑞（遼寧）半導體科技有限公司，遼寧 沈陽 110179］

0 引言

2021 年，我國工業(yè)增加值占國內生產總值的32.6%，工業(yè)領域能源消費量占全國總量的65%[1]，工業(yè)是中國能源消耗和二氧化碳排放的主要領域之一。當前，工業(yè)園區(qū)對我國國民經濟發(fā)展起到重要作用，同時也成為二氧化碳等溫室氣體排放的主要聚集區(qū)。若工業(yè)園區(qū)減少溫室氣體排放，對于落實“雙碳”戰(zhàn)略、實現(xiàn)高質量發(fā)展具有重要意義。

1 我國工業(yè)園區(qū)的低碳發(fā)展歷程

工業(yè)園區(qū)是工業(yè)和產業(yè)集聚發(fā)展的核心單元。目前，我國國家級和省級工業(yè)園區(qū)分別為552 家、1991 家[2]，呈現(xiàn)出數(shù)量多、類型廣、發(fā)展階段差異大的特點。

我國工業(yè)園區(qū)的綠色低碳發(fā)展可追溯至1999年，原國家環(huán)境保護總局啟動生態(tài)工業(yè)示范園建設試點工作。2001 年，位于廣西的國家生態(tài)工業(yè)（制糖）建設示范園區(qū)正式批準建立，成為全國第一家示范生態(tài)工業(yè)園區(qū)。該工業(yè)園區(qū)各板塊之間的中間產品及廢棄物交織聯(lián)動，形成了較為完整的生態(tài)工業(yè)網(wǎng)，為全國制糖工業(yè)摸索出了環(huán)保、高效的發(fā)展模式。2007 年，原國家環(huán)境保護總局發(fā)布《關于開展國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設工作的通知》，標志著我國正式推廣生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設，對國家級開發(fā)區(qū)提高經濟增長質量、促進環(huán)境優(yōu)化經濟和走新型工業(yè)化道路，具有重要意義。

在工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造、低碳工業(yè)園區(qū)試點方面，我國也進行了有益的探索。2012 年，國家發(fā)展和改革委員會、財政部發(fā)布了《關于推進園區(qū)循環(huán)化改造的意見》，明確提出推進工業(yè)園區(qū)綠色低碳循環(huán)發(fā)展，拉開了工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造的大幕。2013 年，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布《關于組織開展國家低碳工業(yè)園區(qū)試點工作的通知》，提出打造一批掌握低碳核心技術、具有先進低碳管理水平的低碳企業(yè)，推動了工業(yè)園區(qū)低碳發(fā)展模式的探索。

在“雙碳”背景下，工業(yè)園區(qū)的低碳發(fā)展進入了新階段。2021 年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關于在產業(yè)園區(qū)規(guī)劃環(huán)評中開展碳排放評價試點的通知》，確定7 個產業(yè)園區(qū)作為全國首批在規(guī)劃環(huán)評中開展碳排放評價試點產業(yè)園區(qū)。

我國工業(yè)園區(qū)低碳發(fā)展經歷了國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)、循環(huán)化改造園區(qū)、低碳工業(yè)園區(qū)、碳排放評價試點產業(yè)園區(qū)等階段。截至2022 年，國內已通過驗收的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)達到55 家，67 家園區(qū)入選低碳工業(yè)園區(qū)試點名單，7 家入選碳排放評價試點名單。通過比較國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)驗收基準年與規(guī)劃基準年的能耗、污染物排放的總量與強度可知，示范園區(qū)建設前后的化學需氧量和SO2排放總量分別下降25%和51%，排放強度下降52%和69%；能耗、固廢產生量分別增加20%和6%，但排放強度下降22%和32%[3]。這些低碳試點示范工作為我國工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”奠定了良好的基礎。

2 國際“碳中和”園區(qū)建設的經驗

國際上，生態(tài)工業(yè)園、“碳中和”園區(qū)在實踐層面已有成熟案例，工業(yè)園區(qū)的循環(huán)化改造、“零碳排放”探索為各國提供了有益的經驗。

丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園是循環(huán)經濟體系的典范。該工業(yè)園區(qū)內煤電廠、煉油廠、制藥廠、石膏材料公司的廢棄資源都可循環(huán)化利用。煉油廠的廢水經過凈化處理，作為發(fā)電廠的冷卻水，其生產的多余燃氣作為燃料供給發(fā)電廠，可替代煤和石油。發(fā)電廠產生的蒸汽可以滿足煉油廠、制藥廠及市政供暖需求，同時為養(yǎng)殖場提供熱水。發(fā)電廠為水泥廠提供粉煤灰，為石膏公司提供碳酸鈣原材料。制藥廠的土豆粉、玉米淀粉等原材料發(fā)酵產生的廢渣、污泥，經處理后作為肥料提供給附近農場。由此可見，工業(yè)園區(qū)內部企業(yè)構成了數(shù)條生態(tài)工業(yè)產業(yè)鏈，形成工業(yè)共生體系[4]。

柏林歐瑞府零碳科技園是歐洲首個零碳智慧工業(yè)園區(qū)。該工業(yè)園區(qū)以19 世紀的燃氣廠為基礎，歷時10 年，完成了以零碳為目標、圍繞能源和交通轉型的工業(yè)園區(qū)改造。歐瑞府零碳科技園大比例使用光伏、風能、沼氣等可再生能源，建設熱電聯(lián)產站、能源中心，將電轉熱和電轉冷設備共同組成智能電網(wǎng)，為工業(yè)園區(qū)供熱、供電，實現(xiàn)自給自足。該工業(yè)園區(qū)不僅利用數(shù)字化技術建立智慧能源管理體系，基于園區(qū)各類能源數(shù)據(jù)進行綜合調度和能耗管理優(yōu)化，應用了基于微網(wǎng)的整體光伏、儲能和充電方案，確保在運營階段實現(xiàn)“碳中和”。該工業(yè)園區(qū)選擇固碳能力強的本地植被群落，在建筑外壁懸掛藻類生物反應器，吸收二氧化碳，藻類加工后還可作為添加劑材料用于工業(yè)領域。歐瑞府零碳科技園形成了圍繞新能源和低碳技術的零碳產業(yè)生態(tài)圈。

國際上典型“碳中和”工業(yè)園區(qū)的建設經驗有以下5 個方面值得借鑒：①建立工業(yè)園區(qū)的循環(huán)經濟網(wǎng)絡，企業(yè)的廢棄資源都可通過產業(yè)生態(tài)鏈循環(huán)進行再利用。②提高傳統(tǒng)能源效率，研發(fā)節(jié)能低碳技術，推廣節(jié)能建筑、電氣化交通。③大力發(fā)展光伏、風能、生物質能、氫能等清潔能源技術，使用清潔能源供暖、制冷和供電。④應用智慧能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)供能、儲能、負荷三者的有效協(xié)同，提高工業(yè)園區(qū)整體運行能效。⑤通過工業(yè)園區(qū)植被碳匯和土壤固碳等方式，利用負碳手段抵消碳排放。

3 工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”的路徑

3.1 碳排放的現(xiàn)狀與特征

目前，我國工業(yè)園區(qū)的碳排放數(shù)據(jù)尚未形成規(guī)范、公開的數(shù)據(jù)庫。清華大學針對我國國家級經濟技術開發(fā)區(qū)中的213 家開展過一次綜合調研。據(jù)統(tǒng)計，2015 年，213 家國家級經濟技術開發(fā)區(qū)能源消費占同年全國總量的10%。在能源品種方面，燃煤消耗占絕對主導地位，占總消費量的74%，同年中國工業(yè)部門燃煤消費份額為56%，表明工業(yè)園區(qū)對煤炭的依賴度遠高于全國平均水平。工業(yè)園區(qū)在電力消費方面基本實現(xiàn)自給自足，凈外購電力僅占能源消費總量的2.8%，其能源基礎設施產生的熱力通常直接供給工業(yè)園區(qū)企業(yè)用戶。工業(yè)園區(qū)直接與間接溫室氣體排放分別占總排放量的85%和15%，煤及煤制品的排放占主要地位，煤炭相關的直接排放占燃料直接排放總量的86%，間接排放占燃料間接排放總量的52%[5]。由此可見，煤炭作為燃料使用而產生的碳排放，是工業(yè)園區(qū)碳排放高的主要原因。煤炭的使用涉及產業(yè)生態(tài)、企業(yè)生產工藝，短期內難以快速扭轉，這是工業(yè)園區(qū)當前面臨的主要問題，因此工業(yè)園區(qū)需系統(tǒng)規(guī)劃，從發(fā)展與減排、短期與中長期等角度科學施策。

需要指出的是，雖然我國工業(yè)園區(qū)數(shù)量多，但還沒有獨立的統(tǒng)計單元，缺乏準確、規(guī)范的數(shù)據(jù)基礎[6]，加之工業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算方法尚不統(tǒng)一，我國工業(yè)園區(qū)碳排放現(xiàn)狀與特征有待進一步深入研究。

3.2 “碳達峰、碳中和”的主要路徑

3.2.1 規(guī)劃先行，健全保障機制

工業(yè)園區(qū)的“碳達峰、碳中和”政策機制主要分為兩個層面，一方面是國家、省級層面的政策，另一方面是探索適合工業(yè)園區(qū)自身的機制。目前迫切需要制定規(guī)范化、標準化的工業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算方法，建立碳排放評價體系，對節(jié)能低碳的示范項目、低碳或零碳試點工業(yè)園區(qū)給予財政支持。工業(yè)園區(qū)不僅需要健全碳管理制度，設立低碳改造專項資金，建立單位產品碳排放強度的獎懲機制，促進工業(yè)園區(qū)企業(yè)的節(jié)能減碳工作，也可與企業(yè)、高校、科研機構共同搭建科技創(chuàng)新平臺，助力企業(yè)研發(fā)和應用綠色低碳技術。

工業(yè)園區(qū)依據(jù)自身資源稟賦、產業(yè)特點制定“碳達峰、碳中和”規(guī)劃和行動線路圖，在產業(yè)結構轉型升級方面，建立生態(tài)產業(yè)鏈，補全、做強產業(yè)鏈。對于現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)的低碳和零碳化改造，需要對產業(yè)結構優(yōu)化、減排途徑、減排潛力與成本等方面開展詳細評估，制定節(jié)能低碳、循環(huán)化發(fā)展的規(guī)劃設計及改造方案。對于新建工業(yè)園區(qū)，把低碳發(fā)展的理念貫徹到戰(zhàn)略定位、產業(yè)結構、空間布局、基礎設施建設等方面，進行一體化的工業(yè)園區(qū)建設規(guī)劃。

3.2.2 源頭減碳，優(yōu)化能源結構

加強光伏、風電、地熱、生物質、氫能等清潔能源技術的研發(fā)和應用，利用分布式可再生能源，以及儲電、儲熱、儲氫等各種儲能技術，建立供暖、制冷和供電的復合供能系統(tǒng)。工業(yè)園區(qū)的規(guī)模優(yōu)勢能有效地進行一體化綜合能源規(guī)劃，搭建配套的智能電網(wǎng)、儲能設備等基礎設施，通過智能化管理平臺，構建多能轉換、多能互補、多網(wǎng)融合的綜合協(xié)同能源網(wǎng)絡，提升多元分布式能源體系的運行效率。

針對工業(yè)園區(qū)以煤為主的能源結構，源頭減碳應循序漸進、科學減碳，對原料和燃料區(qū)別管理，逐步推進化石資源利用低碳化。此外，工業(yè)園區(qū)可開展企業(yè)及產品的碳足跡、綠色產業(yè)鏈管理，從源頭控制間接碳排放。

3.2.3 過程控碳，推廣低碳技術

過程控碳包括建筑、交通、工業(yè)等方面，應用節(jié)能低碳技術，倡導低碳生活方式，基于數(shù)字管理平臺實現(xiàn)運營階段碳排放等數(shù)據(jù)的高效管理。

在建筑方面，推行集中辦公，降低工業(yè)園區(qū)基礎設施的綜合能耗。在設計階段，從樓體設計、建材選擇、低碳技術應用等維度提升整體能效水平。以可再生清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源，減少建筑電力消耗產生的碳排放。采用物聯(lián)網(wǎng)等技術升級建筑管理模式，實現(xiàn)節(jié)能提效。

在交通方面，推動工業(yè)園區(qū)鐵水聯(lián)運、充電及換電站、加氫站、智能中轉倉儲體系等基礎設施建設，促進工業(yè)園區(qū)物流及交通向綠色低碳方向發(fā)展。

在工業(yè)方面，推進工業(yè)生產過程的減污降碳協(xié)同增效，構建工業(yè)園區(qū)循環(huán)經濟體系。工業(yè)園區(qū)內企業(yè)進行綠色低碳、清潔生產技術改造，提高資源及能源使用效率，降低工業(yè)園區(qū)運營及企業(yè)工藝過程的碳排放量。

3.2.4 末端降碳，加強循環(huán)利用

開展碳捕集、利用與封存（carbon capture, utiˉ lization and storage, CCUS）技術的研發(fā)、示范應用，形成完整的二氧化碳捕集、利用的產業(yè)鏈條，通過技術進步和規(guī)模化應用，解決制約CCUS 規(guī)模化發(fā)展的關鍵因素——經濟成本，實現(xiàn)減碳和增值的效果。挖掘工業(yè)園區(qū)內部的產業(yè)共生潛力，通過產業(yè)生態(tài)鏈，將生產過程的副產品及廢棄物回收利用，形成工業(yè)園區(qū)循環(huán)經濟產業(yè)鏈。對工業(yè)園區(qū)內公綠地、河湖等資源開發(fā)碳匯項目，增加生態(tài)系統(tǒng)碳匯。開發(fā)工業(yè)園區(qū)內的自愿減排項目，采用碳交易等手段，抵消二氧化碳排放。工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”實施路徑框架如圖1 所示。

圖1 工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”實施路徑框架

4 結語

（1）從國內外低碳、零碳工業(yè)園區(qū)建設經驗來看，建立低碳的循環(huán)經濟產業(yè)、提高清潔能源比例、在建筑與交通等領域應用節(jié)能低碳技術、數(shù)字化與智能化的運營管理、生態(tài)碳匯補償機制是工業(yè)園區(qū)綠色低碳發(fā)展行之有效的方法。

（2）工業(yè)園區(qū)“碳達峰、碳中和”主要路徑有：做好工業(yè)園區(qū)規(guī)劃的頂層設計；發(fā)展清潔能源，逐步優(yōu)化以煤為主的能源結構，從源頭減碳；在建筑、交通、工業(yè)等方面應用節(jié)能降碳技術，控制運營過程的碳排放；建立循環(huán)經濟生態(tài)鏈，通過廢棄資源回收利用、CCUS、生態(tài)碳匯等手段實現(xiàn)末端降碳。

（3）“碳達峰、碳中和”工業(yè)園區(qū)仍處于探索起步階段，建議制定工業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算方法，建立工業(yè)園區(qū)碳排放評價體系，開展全生命周期溫室氣體核算，推動碳達峰示范試點工業(yè)園區(qū)的建設。