工業互聯網零碳園區的新發展機遇

李海花，錄天鳳，景浩盟

（中國信息通信研究院工業互聯網與物聯網研究所，北京 100191）

1 引言

保護生態環境、推動可持續發展是世界各國的共同責任。截至目前，全球超過130個國家和地區做出“碳中和”的承諾[1]，歐盟、英國、日本等國家紛紛提出“綠色新政”，且已有50多個國家實現碳達峰，走向碳中和成為全球共識。2021年，“雙碳目標”被納入生態文明的總體布局。各部委先后制定并出臺了一系列綠色低碳發展重點政策，在雙碳目標下推動不同領域的減排工作有序開展。

工業園區作為產業集約化發展和資源聚集的區域性關鍵承載平臺，為工業企業提供了大量基礎設施和公共服務。公開數據顯示，目前全國各類產業園區超兩萬個[2]，工業園區的耗能約占全社會總耗能的69%，碳排放占全國總排放約31%，工業園區在實現碳達峰碳中和過程中依舊存在很大提升空間。工業互聯網是新一代信息通信技術與工業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和工業生態，是第四次工業革命的重要基石[3]。隨著碳足跡動態監測、碳排放模擬預測等技術逐漸成為零碳園區的關鍵基礎工作，工業互聯網賦能“零碳”園區將會成為未來園區轉型升級的重要方向。

2 工業互聯網零碳園區發展現狀

2.1 零碳園區發展概述

為解決傳統工業園區低碳轉型發展難的問題，我國采取了一系列的相關措施。自2010年以來，我國陸續開展了51個低碳工業園區試點建設[4]。進入“十四五”時期，“零碳”示范園區的建設也在國內快速推進，武漢、無錫和深圳等地都在規劃“零碳”示范園區。2021年以來，政府多部門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。

園區作為城市碳排放最集中的空間，雖然直接和間接碳排放均占比較大，但在實現碳達峰碳中和過程中依舊存在很大提升空間。一是產業結構優化能力不足，尚未實現深度結構降碳。園區內仍存在產業鏈低碳化發展水平較低、產能結構性過剩等問題，尚未形成綠色低碳的可持續發展動力。二是園區能源管理水平不高，尚未實現深度節能降碳。園區內能源實時監測、數據分析、優化處理和統一調度等管理過程智能化水平較低。三是園區資源利用效率較低，尚未實現深度循環降碳。園區資源配置結構不完善，資源利用效率較低。園區內部與外部的原料、再生、固廢等資源的有效協同需進一步增強。四是園區智能化綠色化融合度低，尚未實現深度數字降碳。新一代信息技術與碳排放管理缺乏深度融合，碳排放數據的精準實時監測、核算和預測實施難度和改造成本較大[5]。

針對以上問題，園區可以通過數字化手段打造高端化、智能化、綠色化的減污降碳方式，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，全面推進減污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，從而促進工業領域綠色高質量發展。

2.2 工業互聯網零碳園區總體框架

工業互聯網通過對人、機、物、系統等的全面連接，構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，為工業乃至產業數字化、網絡化、智能化發展提供了實現途徑[6]。通過工業互聯網+轉型升級，可以有效解決傳統工業園區降碳環節中技術成本高、管理難度大的問題，在顯著提升企業生產力和工作效率的同時，降低園區能源使用和碳排放強度，進而使園區發展達到生產力提升與環境友好之間的新平衡點。

工業互聯網零碳園區的建設與發展，應在政府相關政策措施的引領下，在碳交易市場與企業低碳轉型需求驅動下，充分發揮工業互聯網關鍵基礎設施和新業態、新模式的作用，推動園區實現雙碳創新變革。通過構建“高速、安全、融合、泛在”工業互聯網園區網絡，提升園區的信息傳輸能力和信息感知能力，推動園區各企業能源計量器具的遠程在線校準，以及碳數據的精準采集和有效傳輸；打造工業互聯網園區平臺，實現園區生產物料、系統設備、碳排放量、能源能耗等要素的全流程數字化管理；基于工業互聯網安全框架建立園區可信碳資產交互與可信身份認證機制，提升園區日常運營的安全防護能力[7]；依托區塊鏈技術的不可篡改、公開透明、可追溯和智能執行等特點，構建零碳園區信息基礎設施，顯著提升園區的智能化、精準化水平。工業互聯網零碳園區總體規劃如下圖所示。

圖 工業互聯網零碳園區總體框圖

同時，園區應與外部政府、區域、能源供給單位、產學研共同構建園區協同零碳生態模式，在相應標準體系、評價體系、前沿技術等保障下，構建能源結構降碳、資源增效減碳、技術創新負碳及數據驅動控碳體系，實施碳盤查、碳核查、碳交易、碳改造及碳評價等管理閉環，并面向鋼鐵、石化化工、電力、建材及有色金屬等典型行業開展工業互聯網零碳園區應用示范，推動我國工業園區低碳發展及零碳工業園區建設，釋放工業園區在工業領域系統性降碳方面的優勢，保障我國工業碳達峰碳中和目標的實現。

2.3 工業互聯網零碳園區典型場景

在國家與地方政策的引導下，工業互聯網與區域產業集群不斷融合發展，涌現出一批具有區位特性和產業特色的優秀案例，建設工業互聯網零碳園區成為各地推動產業集群轉型發展的共識。總體來看，我國工業互聯網零碳園區主要歸納為以下典型場景。

一是主動開展碳數據的在線采集與監測。通過摸清園區碳排放現狀，診斷碳減排潛力，實現對園區生產、業務等全流程的碳排放的具體、可量化的統計，進而找到其中可以進行減排的空間，制定園區雙碳目標和實施路徑。衢州市智造新城運用數字化技術，打造工業雙碳智治綜合服務平臺，支持多種數據接入采集方式，包括直接采集、系統對接、計費平臺對接及其他多種數據獲取方式，對關鍵能耗區域、設備的能耗和碳排進行監測與分析。同時，平臺的數據采集建設工作，結合實際，充分利用衢州市碳賬戶系統的采集數據，并統籌結合相關應用系統和業務數據。該數字化工具可為園區管理者及園區企業的雙碳管理和能源雙控的監管考核，提供科學治理的依據，為園區和企業低碳減排生產提供智能輔助決策。

二是建立綜合能源數據分析與治理體系。整合園區內太陽能、風能、天然氣和電力等多種能源，利用工業互聯網等技術提升園區能源子系統之間的協調規劃、優化運行、協同管理、交互響應和互補互濟水平，滿足了園區多元化的用能需求，實現園區能源系統可靠功能[8]。肇慶國家高新區打造了“采集-分析-服務-交易”四層能源互聯網架構體系，建立能源數據從“精細化采集-價值挖掘-多維度適配應用-市場化交易中數據價值增值”的完整價值鏈條。通過構建基于工業互聯網的公共服務網絡，實現園內端到端的連接，形成園區信任網絡；并通過平臺化的方式推動工業互聯網在能源用戶側落地應用，實現源荷互動的閉環，助力以新能源為主體的新型電力系統建設。同時，面向園區企業提供全方位、一站式智慧能源解決方案，助力企業節能減排、降費增效，推動園區整體實現碳達峰碳中和。

三是利用數字化技術支撐園區加快開展碳排放權交易。基于區塊鏈、工業互聯網等技術構建可信碳/能交易市場，探索園區數據要素市場和碳交易市場協同機制，推進基于工業互聯網的雙碳金融產品和服務開發，助于從市場化的角度提升園區內綠色低碳項目和技術的經濟價值，促進企業綠色低碳生產方式轉型[9]。合川智慧園區以工業互聯網標識解析、區塊鏈為核心技術，打造“碳鏈”體系和低碳數據服務平臺，通過將每一筆碳交易賦予標識形成智能合約，實現企業間碳排放的可信資產管理、供需對接和實時交易，同時通過結合AI技術幫助企業進行產能優化、減污降碳及降本增效。

四是開展園區雙碳評估能力建設。定期開展對零碳園區的檢測評估認證工作，幫助園區定位自身發展階段、診斷園區存在問題，幫助園區明確綠色數字化改造演進路徑、確定階段化升級目標、制定針對性的節能減排解決方案，同時可助力園區順應國際形勢與環保要求，通過碳認證彰顯零碳園區形象，極大提升產業園區公眾形象。某碳中和智慧園區內搭建了數字化能源管理系統，利用傳感器、表計等設備儀器及物聯網、大數據等信息技術，統計和展示園區內能源生產與消費等情況并進行有機協調，并基于碳效評價指標體系、計算模型、碳排放因子庫，實現精準計算企業碳排放量、碳效值及碳中和率，形成園區碳效評價結果和碳效碼，助力園區及時優化產業結構和能源調整，實現節能降碳、綠色低碳發展。

3 工業互聯網零碳園區推進建議

園區通過產品碳足跡、園區綜合能源調控、園區雙碳智能化管理等新模式的構建，實現園區企業綠色化改造升級、園區和產業集群綠色發展、園區綠色生態體系構建等發展需求。為了實現工業互聯網零碳園區的高端化、智能化、綠色化發展，綜合考慮多種因素，結合未來發展趨勢，本文提出以下推進建議。

3.1 雙底座同向發力，構筑可信數據互聯體系

園區應構建含網絡、標識、平臺、安全的園區數字底座與可信價值互聯體系，并同步開展綜合能源供應、能源信息化管理、能源數字化運營為一體的綜合能源體系化建設。通過園區內工業互聯網一體化信息基礎建設和數據流動共享，構建園區內企業、設施及車輛等要素的全連接體系，并同步建立虛實融合的園區一體化服務和管理視圖，實現園區物質流、能量流及信息流的高效運營管理。同時，通過賦予園區內能源生產企業/設備、關鍵用能企業/設備、計量設備等物理實體對象唯一身份標識，實現對電、熱、冷、水及氣等能源參數的實時監測采集和分析預測，打造覆蓋園區能源設備、能源系統、場站及工廠等實時安全感知與協同交互的應用場景，實現園區常態化運營、數據共享交易、生態鏈協同的價值延伸。

3.2 一體化聯動推進，提升綠色發展基礎能力

工業領域為實現碳達峰碳中和目標，應以園區為載體，打造園區工業互聯網一體化發展新模式，加快推進區域一體化的綠色產業生態體系，全面提升綠色發展基礎能力。園區應發揮自身區位和產業優勢，持續推進企業生產工藝和生產流程的數字化改造和綠色化升級，鼓勵開展碳排放核算、碳效率評價及企業間碳交易活動，并基于產品的物流、生產、經營及服務等各個環節構建產品碳足跡跟蹤，建立全生命周期的能耗和碳排放管理。園區應推動綠色產業鏈與綠色供應鏈協同布局，實現園區外產業鏈上下游的生產、物流及庫存等數據互通，推進園區節能治污降碳與區域綠色化一體化協同發展。

3.3 內外部協同閉環，暢通數據要素循環流動

園區管委會、園區建設與運營單位、園區企業間可圍繞工業互聯網和雙碳融合領域開展全面交流和合作，聯合開展低碳零碳負碳關鍵核心技術公關，建設數字化轉型促進中心等公共服務創新載體，并基于工業互聯網平臺進行雙碳模型、算法及軟件等技術與成果的共享、開放、協同。園區可利用工業互聯網實現再生資源高值化循環利用新模式，推動建立再生資源供應鏈，提高資源利用水平，強化園區內部、園區與外部組織之間的循環鏈接，促進資源有效、協同供給，提高資源利用水平。同時，建立“企業-政府-第三方服務機構-金融機構-交易機構”的多邊可信數據鏈，多方用戶主體可在交互中建立相對及時、完整的碳數據網絡，實現園區內數據共享共治，并為碳排放交易及相關業務過程中的數據交互提供保障，實現園區數據資產至碳資產的轉化。

3.4 虛擬化循環生態，打造虛實融合生態模式

園區可為企業提供基于虛擬零碳園區的全廠數字孿生與生產仿真等能力和服務，借助歷史數據、實時數據及算法模型等，模擬、驗證、預測及控制園區物理實體全生命周期過程碳排放。園區將入駐企業的產品、排放廢品廢料等數據全部數字化上云，基于5G、大數據、云計算等技術建立起入駐企業間的物料或能量聯系，并通過構建信息共享平臺，進行企業間的合作談判和廢物資源交換，在虛擬園區內形成“原料-廢料-原料交換”的工業生產系統。園區企業間可按照“再生-循環-回用-替換”原則形成虛擬的生態供應鏈，不斷吸引新企業，擴大園區循環生態系統，提高物料和能量利用效率。

4 結束語

園區可通過工業互聯網一體化綠色信息基礎建設和數據流動共享，充分發揮園區綠色低碳產業和資源聚集化的關鍵優勢，助力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高效利用與綜合利用。同時，通過打造基于工業互聯網的園區綠色低碳循環新服務模式和管理理念應用，促進綠色低碳產業、技術、人才及數據等資源聚集，助力園區企業實現節能降碳模式創新、高效運營，從而培育壯大工業綠色發展新動能，促進工業領域綠色可持續發展。