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朝阳市如何打造零碳园区|金风科技亦庄智慧园区案例
发布时间:2023-09-08 14:06:34  |  浏览次数:0

工业园区是工业企业集聚发展的核心单元,中国目前有各类产业园区15000多个,园区产出对中国经济的贡献度达到30%以上。园区作为产业集聚发展的核心单元,2020年其碳排放达全国总排放量的约31%。因此,通过调整产业结构、优化能源结构、提升整体能效,加快推动“零碳”园区建设将成为落实我国精准减排、实现碳达峰碳中和的关键落脚点。


在园区发展方面,2022年3月,生态环境部发布《关于推进国家生态工业示范区碳达峰碳中和相关工作的通知》,提出以产业优化、技术创新、平台建设、宣传推广、项目示范为抓手,在“一园一特色,一园一主题”的基础上,形成碳达峰碳中和工作方案和实施路径的要求。各级地方政府积极响应中央部委号召,上海、广州、浙江、河南等省(市)制定和发布了园区绿色低碳发展工作方案,绿色园区、低碳园区、循环经济园区、生态园区等名称不断出现在政策和方案文件中,绿色低碳智慧园区建设和发展驶入快车道。新形势下,各地纷纷制定和出台全区配套机制,同时制定园区建设标准和运营规范,引导和激励有条件的园区绿色低碳转型,为园区绿色低碳发展营造良好环境。


零碳园区是指在一定区域范围内,能源、产业、建筑、交通、废弃物处理、生态等多领域技术措施的集成应用和管理机制的创新实践,实现区域范围全生命周期碳中和的综合性示范工程。零碳园区作为零碳排放发展模式的积极探索,是复杂的系统性工程,其在规划建设、协调运行、商业推广等方面面临一系列的发展难点。


而园区碳中和是指在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过节能减排、提高清洁能源占比等方式降低碳排放,再经过购买经认证的碳减排量、植树造林等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,使其对温室效应的综合影响力为零的一种行为。(T/CSTM00851—2022园区碳中和评价通则)


园区如何实现零碳?


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新建园区从规划设计开始进行全生命周期的零碳园区规划,是最主动的、最有可能实现的。很多碳减排的方案和措施在规划设计阶段是最容易实现的,可以从五个方面入手实现零碳园区:


能源方面:尽量高比例或者全部使用再生能源


使用屋顶光伏、光伏车棚、小型风力发电设施生产可再生能源电力,购买可再生能源电力用于园区生产运营。有条件的园区建设有沼气热电联产及热泵系统,并配有储能电站、储热储冷装置,满足园区的供暖、制冷和供电需求。


建筑方面:尽量降低能耗,提高能效


采用节能保温材料、遮阳板、三玻窗等节能建筑技术,所有新建建筑全部为绿色建筑,并获得三星级绿色建筑认证。园区建筑都安装智能电表,并通过智能化的能源管理系统进行集中控制。

园区内交通工具尽量全面电动化,配置足够电动汽车充电站,可建立共享电动汽车租赁中心。充电电力来源为风电和光电,电池存储设备由退役汽车电池组成,充电时段和充电功率可智能调控。园区还配有无人驾驶汽车、电动观光车、共享单车等。


碳汇方面:多增加创造碳汇项目


大量植树造林,可在园区内园区外规划造林抵消园区碳排放。


部分建筑外墙悬挂有大片的藻类生物反应器,每公斤藻类吸收二氧化碳约2kg,并清除有害的二氧化氮等废气。藻类还被提取加工成绿色粉末,作为营养添加剂用于化妆品和食品工业。


还有一种方法是通过碳市场购买负碳产品进行碳中和。与自己的碳排量进行对冲清缴,实现碳中和。


管理方面:园区全面实现数字化精细管理


能源管理:通过部署EBO楼宇运营系统、PEM电能管理系统以及EMA智能微网系统,实现源(风电、地热、沼气、光电)、储(大容量电池、电车储能、储热)、荷(热、冷、电负荷)间的有效协同,提高园区整体运行能效,确保运营阶段的碳中和。


运营和物业管理:实现园区内各项管理的数字化、智能化,精细化运营管理,减少无价值耗能运营,减少能源浪费,减少人力投入。


零碳园区的另一大支柱数字化管理、碳足迹追踪系统,是零碳工业园区必备的软实力。零碳工业园区的本质是对碳排放数据进行计量和抵消,要管理隐形的二氧化碳,就需要配套数字化的能耗管理系统。


近几年,在为诸多头部房企制定碳中和战略规划时,也对零碳园区进行了分析调研,在此过程中积累了一些国内外零碳园区案例,在此与建筑业房地产业同仁分享。



金风科技亦庄智慧园区——中国首个可再生能源“碳中和”智慧园区


金风科技亦庄智慧园区始建于2010年,建筑面积超过9万平方米,包括智能微网、节能模块、智能水务、园区智慧运维、智慧农业及智慧健康六大模块。购买中国核证减排量(CCER)核销所排放全部温室气体后,园区于2020年实现碳中和。


根据第三方机构核查报告,在园区2020年自发自用电量不计入碳核查范围的基础上,其他所有与温室气体排放相关的生产经营活动所产生的总温室气体排放量约合11,937吨二氧化碳当量,在购买中国核证减排量(CCER)核销所排放全部温室气体后,整个园区实现碳中和。


(1)清洁能源利用


在清洁能源利用方面,金风科技亦庄智慧园区打造了以风电为核心的智慧能源系统。园区配置两台总容量4.8MW的风电机组和总容量超过1MW的光伏发电设备,实现清洁能源的就地采集和消纳。—台600kW和两台65kW的微燃机,使用天然气发电,使园区实现了冷热电三联供,系统产生的能量就地消纳,冷、热水可直接用于楼宇供热和冷却系统,包括全钒液流储能、锂电池,以及超级电容器等在内的储能装置,用于系统的削峰填谷,平滑功率波动,大大提升园区供电质量,选用500kW柴油发电机,用于模拟海岛型微电网的项目运行。2020年,园区可再生能源发电比例高达近50%。


(2)智慧能源管理


金风科技作为清洁能源领域领跑者,拥有先进的智能微网技术,在园区中发挥了协同高效供给和智能调度的作用。它承接了包括风电、光伏、储能和微燃机组成的综合能源供给,依托“网-源-储-荷'的有机协调,可靠、智能地满足了园区办公楼、研发中心、餐厅、智能制造工厂等多种不同负荷的需求,有效提升能源应用效率。


在此基础上,各类节能措施进—步优化了园区的能效表现,并有力降低了企业的用能成本。例如园区夜晚利用低谷电价,将能量以低温冷水或热水的形式蓄存起来,并在白天的用电高峰释放,实现“移峰填谷',有效削减了电价高峰负荷并降低能源费用支出。除此之外,园区内随处可见建筑节能、空压机节能、电机节能、精确曝气节能等多样化的节能措施,进—步实现全细节的节能减排。


4月23日青海省零碳产业园区总体规划,顺利通过了由国务院发展研究中心和青海省政府组织的专家评审——该园区作为目前国内规划面积第二大、青藏高原范围首座零碳产业园区,位于青海省海东市河湟新区,规划总面积约22.09平方公里。


该规划旨在以零碳为标准,统筹基础设施、产业体系和配套服务设施的规划建设,打造以绿电为能源基础,以绿锂、绿硅、绿氢、绿色畜牧、科创服务为主导产业的创新型智慧零碳产业园区,引领青海省的高质量发展。


根据规划,形成该园区将形成锂电池产业集群、新能源装备产业集群、绿色畜牧产业集群三大主导产业,以及支撑零碳产业发展的生产服务业。通过分期发展、层级演进、集群化发展的策略,系统性构建零碳产业链条,打造千亿级零碳产业集群。


技术团队根据园区的零碳目标,“碳中和”的实施路径和措施,提出“核算、减排、抵消”三大环节,系统规划、分项实施。其中,在碳排减方面,创新提出“荷储网源”规划理念,依托青海清洁能源优势,通过构建“净零碳”闭环管控体系和构建“全绿电”供应体系两条主线,降低园区“设、建、运、维、拆”全生命周期碳排放。

规划中明确,该零碳产业园区将推动青海省“四地”建设,落实国家“双碳”目标任务,扎实推进青海省“一优两高”战略,充分利用青海省充足的绿电资源、丰富的盐湖和矿产资源,以及独特的农畜产品资源,探索形成可复制、可推广的新能源产业发展模式。


杭州亚运低碳氢电耦合应用示范项目由杭州市钱塘区人民政府、国网杭州供电公司及格力电器杭州基地携手共同启动建设,将成为国内首个融合柔性直流、氢电耦合、多能互补的“零碳”绿色能源互联网园区示范项目。项目通过多能互补,一年可减少碳排放860吨,园区的单位产值能耗可下降约22%,每天需要的大电网负荷从6400kW减少1030kW到5010kW。IEMS系统实现工厂智慧能源管理,打造能源互联网绿色直流化工厂完整解决方案。


园区将利用日间高峰时段产生的光伏电和夜间谷电进行电解水制氢,每小时可制氢约200标方,纯化后的高纯氢气进行增压存储。制备的氢气部分通过增压机、加氢机为园区内燃料电池接驳车和物流车提供加氢服务;部分经过氢燃料电池发电,电能和发电中产生的热能供数据中心和生产线使用;工程制备的氧气,通过增压机接入氧气管网,供生产车间焊接生产线使用,实现用户侧电、热、氢、氧的清洁供应。


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柔性直流技术就是一种把不稳定的清洁能源转换为稳定绿色电力输送的技术。通过该技术全方位控制风、光等新能源发电,可以防止间歇性的新能源电流扰乱电网。就像在电力系统中接入一个完全可控的“水泵”,能够精准地控制“水流”的方向、速度和流量,弥补了常规输电只能控制“水流”方向的局限性。


光伏发电优先接入已有光伏离心直流负荷,实现停车场直流充电、直流办公照明和直流展厅。


G-FIEMS通过储能系统实现峰谷用电优化,提升经济效益,降低工厂环境系统能耗成本。杭州亚运低碳氢电耦合应用示范项目投入6台集装箱每天调峰电量共计19200(kWh)每月调峰电量57.6万(kWh)。


整体项目搭建围绕国家“3060”目标和“低碳亚运”,将四个板块综合布局,互联互通,打造“高效、低碳”综合能源示范基地。


位于英国的Humber零碳工业集群由英国SSE电力公司等十余家工业公司共同发起,致力于发展氢能+碳补集与封存(CCS),于2040年前实现碳中和。

研究表明,单独建立CCS系统成本高昂;而作为氢能配套设施建设,不仅成本降低,也能为未来氢能产业发展提供辅助保障。同时,布局氢能也是助力能源转型、走向碳中和的有力举措。零碳Humber工业园将建立整套CO2运输管道及氢气储运设施,帮助园区内各个工业相继实现碳减排, 从而加快园区整体碳中和进程。此外,新建的氢能管道将连接起—系列氢能基础设施,如氢气加注、储运站等。氢能的广泛使用也将带动原材料氢的需求增长,也为园区外部氢能布局提供便利。


英国国家电网风险投资公司正在设计和研发 CO2 和氢气运输管网,并串联起碳排放密集型工业园和氢能基础设施。园区诵过管道从工业现场大规模收集 CO2, 在专门的站点进行压缩, 最终输送至北海南部海底永久存储。

园区还利用 BECCS 技术, 即利用生物能源进行小规模碳捕集和固定。该技术在2020年实现规模化生产,应用BECCS的电厂成为世界上第—个负碳排放电厂。BECCS 的负碳排放效果将抵消园区内难以减碳的工业排放,从而助力园区更快实现碳减排。


工业园CCS流程


1.发电并网


2.含二氧化碳的烟气由发电过程分离、 冷却及处置


3.利用溶剂从吸收塔烟气中提取CO2, 排放剩余不含CO2的烟气


4.锅炉加热含CO2的溶剂, 使CO2溢出并分离


5.回收溶剂碳捕集系统进行再利用


6.管道运输CO2至北海, 并永久储存


据估计, 该项目最终将提供33000个就业岗位,吸引约40亿英镑的投资,并可以每年减少1000万吨的碳排放。


小结


在碳中和成为国家重要战略的背景下,园区迈向零碳发展是园区提升竞争力、适应社会经济发展的必然趋势。目前零碳园区的建设仍处于探索起步阶段,有待更多实践经验的积累。


在打造零碳园区时,需要考虑的因素包括能源结构、能源利用效率、单位能耗强度、碳排放总量和碳排放强度等,影响这些因素的主体主要来自园区内建筑、工业和交通领域的用能需求。由于园区种类和功能多样,不同类型的园区用能特点各有不同,其零碳发展路径也会有所区别。


零碳对于园区来说并不是一个简单的附加标签,而是会给园区带来全方位的颠覆性改变,使园区在取得经济效益和产业发展的同时,将减排降碳也作为重点发展理念之一并付诸具体措施和行动,从而实现经济增长与碳排放脱钩, 并最终实现碳中和。