工业园区“碳达峰、碳中和”路径分析
《低碳世界》杂志 2022年7期
作者：索 超 ，华业英 ，黄文渊 ，闫秋月 ，李梦佳
［1.中化创新（北京）科技研究院有限公司，北京 100005；2.中化环境控股有限公司，北京 100071；3.新瑞（辽宁）半导体科技有限公司，辽宁 沈阳 110179］
0 引言
2021 年，我国工业增加值占国内生产总值的32.6%，工业领域能源消费量占全国总量的65%[1]，工业是中国能源消耗和二氧化碳排放的主要领域之一。当前，工业园区对我国国民经济发展起到重要作用，同时也成为二氧化碳等温室气体排放的主要聚集区。若工业园区减少温室气体排放，对于落实“双碳”战略、实现高质量发展具有重要意义。
1 我国工业园区的低碳发展历程
工业园区是工业和产业集聚发展的核心单元。目前，我国国家级和省级工业园区分别为552 家、1991 家[2]，呈现出数量多、类型广、发展阶段差异大的特点。
我国工业园区的绿色低碳发展可追溯至1999年，原国家环境保护总局启动生态工业示范园建设试点工作。2001 年，位于广西的国家生态工业（制糖）建设示范园区正式批准建立，成为全国第一家示范生态工业园区。该工业园区各板块之间的中间产品及废弃物交织联动，形成了较为完整的生态工业网，为全国制糖工业摸索出了环保、高效的发展模式。2007 年，原国家环境保护总局发布《关于开展国家生态工业示范园区建设工作的通知》，标志着我国正式推广生态工业示范园区建设，对国家级开发区提高经济增长质量、促进环境优化经济和走新型工业化道路，具有重要意义。
在工业园区循环化改造、低碳工业园区试点方面，我国也进行了有益的探索。2012 年，国家发展和改革委员会、财政部发布了《关于推进园区循环化改造的意见》，明确提出推进工业园区绿色低碳循环发展，拉开了工业园区循环化改造的大幕。2013 年，工业和信息化部、国家发展和改革委员会发布《关于组织开展国家低碳工业园区试点工作的通知》，提出打造一批掌握低碳核心技术、具有先进低碳管理水平的低碳企业，推动了工业园区低碳发展模式的探索。
在“双碳”背景下，工业园区的低碳发展进入了新阶段。2021 年，生态环境部发布《关于在产业园区规划环评中开展碳排放评价试点的通知》，确定7 个产业园区作为全国首批在规划环评中开展碳排放评价试点产业园区。
我国工业园区低碳发展经历了国家生态工业示范园区、循环化改造园区、低碳工业园区、碳排放评价试点产业园区等阶段。截至2022 年，国内已通过验收的国家生态工业示范园区达到55 家，67 家园区入选低碳工业园区试点名单，7 家入选碳排放评价试点名单。通过比较国家生态工业示范园区验收基准年与规划基准年的能耗、污染物排放的总量与强度可知，示范园区建设前后的化学需氧量和SO2排放总量分别下降25%和51%，排放强度下降52%和69%；能耗、固废产生量分别增加20%和6%，但排放强度下降22%和32%[3]。这些低碳试点示范工作为我国工业园区“碳达峰、碳中和”奠定了良好的基础。
2 国际“碳中和”园区建设的经验
国际上，生态工业园、“碳中和”园区在实践层面已有成熟案例，工业园区的循环化改造、“零碳排放”探索为各国提供了有益的经验。
丹麦卡伦堡生态工业园是循环经济体系的典范。该工业园区内煤电厂、炼油厂、制药厂、石膏材料公司的废弃资源都可循环化利用。炼油厂的废水经过净化处理，作为发电厂的冷却水，其生产的多余燃气作为燃料供给发电厂，可替代煤和石油。发电厂产生的蒸汽可以满足炼油厂、制药厂及市政供暖需求，同时为养殖场提供热水。发电厂为水泥厂提供粉煤灰，为石膏公司提供碳酸钙原材料。制药厂的土豆粉、玉米淀粉等原材料发酵产生的废渣、污泥，经处理后作为肥料提供给附近农场。由此可见，工业园区内部企业构成了数条生态工业产业链，形成工业共生体系[4]。
柏林欧瑞府零碳科技园是欧洲首个零碳智慧工业园区。该工业园区以19 世纪的燃气厂为基础，历时10 年，完成了以零碳为目标、围绕能源和交通转型的工业园区改造。欧瑞府零碳科技园大比例使用光伏、风能、沼气等可再生能源，建设热电联产站、能源中心，将电转热和电转冷设备共同组成智能电网，为工业园区供热、供电，实现自给自足。该工业园区不仅利用数字化技术建立智慧能源管理体系，基于园区各类能源数据进行综合调度和能耗管理优化，应用了基于微网的整体光伏、储能和充电方案，确保在运营阶段实现“碳中和”。该工业园区选择固碳能力强的本地植被群落，在建筑外壁悬挂藻类生物反应器，吸收二氧化碳，藻类加工后还可作为添加剂材料用于工业领域。欧瑞府零碳科技园形成了围绕新能源和低碳技术的零碳产业生态圈。
国际上典型“碳中和”工业园区的建设经验有以下5 个方面值得借鉴：①建立工业园区的循环经济网络，企业的废弃资源都可通过产业生态链循环进行再利用。②提高传统能源效率，研发节能低碳技术，推广节能建筑、电气化交通。③大力发展光伏、风能、生物质能、氢能等清洁能源技术，使用清洁能源供暖、制冷和供电。④应用智慧能源管理系统，实现供能、储能、负荷三者的有效协同，提高工业园区整体运行能效。⑤通过工业园区植被碳汇和土壤固碳等方式，利用负碳手段抵消碳排放。
3 工业园区“碳达峰、碳中和”的路径
3.1 碳排放的现状与特征
目前，我国工业园区的碳排放数据尚未形成规范、公开的数据库。清华大学针对我国国家级经济技术开发区中的213 家开展过一次综合调研。据统计，2015 年，213 家国家级经济技术开发区能源消费占同年全国总量的10%。在能源品种方面，燃煤消耗占绝对主导地位，占总消费量的74%，同年中国工业部门燃煤消费份额为56%，表明工业园区对煤炭的依赖度远高于全国平均水平。工业园区在电力消费方面基本实现自给自足，净外购电力仅占能源消费总量的2.8%，其能源基础设施产生的热力通常直接供给工业园区企业用户。工业园区直接与间接温室气体排放分别占总排放量的85%和15%，煤及煤制品的排放占主要地位，煤炭相关的直接排放占燃料直接排放总量的86%，间接排放占燃料间接排放总量的52%[5]。由此可见，煤炭作为燃料使用而产生的碳排放，是工业园区碳排放高的主要原因。煤炭的使用涉及产业生态、企业生产工艺，短期内难以快速扭转，这是工业园区当前面临的主要问题，因此工业园区需系统规划，从发展与减排、短期与中长期等角度科学施策。
需要指出的是，虽然我国工业园区数量多，但还没有独立的统计单元，缺乏准确、规范的数据基础[6]，加之工业园区温室气体排放核算方法尚不统一，我国工业园区碳排放现状与特征有待进一步深入研究。
3.2 “碳达峰、碳中和”的主要路径
3.2.1 规划先行，健全保障机制
工业园区的“碳达峰、碳中和”政策机制主要分为两个层面，一方面是国家、省级层面的政策，另一方面是探索适合工业园区自身的机制。目前迫切需要制定规范化、标准化的工业园区温室气体排放核算方法，建立碳排放评价体系，对节能低碳的示范项目、低碳或零碳试点工业园区给予财政支持。工业园区不仅需要健全碳管理制度，设立低碳改造专项资金，建立单位产品碳排放强度的奖惩机制，促进工业园区企业的节能减碳工作，也可与企业、高校、科研机构共同搭建科技创新平台，助力企业研发和应用绿色低碳技术。
工业园区依据自身资源禀赋、产业特点制定“碳达峰、碳中和”规划和行动线路图，在产业结构转型升级方面，建立生态产业链，补全、做强产业链。对于现有工业园区的低碳和零碳化改造，需要对产业结构优化、减排途径、减排潜力与成本等方面开展详细评估，制定节能低碳、循环化发展的规划设计及改造方案。对于新建工业园区，把低碳发展的理念贯彻到战略定位、产业结构、空间布局、基础设施建设等方面，进行一体化的工业园区建设规划。
3.2.2 源头减碳，优化能源结构
加强光伏、风电、地热、生物质、氢能等清洁能源技术的研发和应用，利用分布式可再生能源，以及储电、储热、储氢等各种储能技术，建立供暖、制冷和供电的复合供能系统。工业园区的规模优势能有效地进行一体化综合能源规划，搭建配套的智能电网、储能设备等基础设施，通过智能化管理平台，构建多能转换、多能互补、多网融合的综合协同能源网络，提升多元分布式能源体系的运行效率。
针对工业园区以煤为主的能源结构，源头减碳应循序渐进、科学减碳，对原料和燃料区别管理，逐步推进化石资源利用低碳化。此外，工业园区可开展企业及产品的碳足迹、绿色产业链管理，从源头控制间接碳排放。
3.2.3 过程控碳，推广低碳技术
过程控碳包括建筑、交通、工业等方面，应用节能低碳技术，倡导低碳生活方式，基于数字管理平台实现运营阶段碳排放等数据的高效管理。
在建筑方面，推行集中办公，降低工业园区基础设施的综合能耗。在设计阶段，从楼体设计、建材选择、低碳技术应用等维度提升整体能效水平。以可再生清洁能源替代传统化石能源，减少建筑电力消耗产生的碳排放。采用物联网等技术升级建筑管理模式，实现节能提效。
在交通方面，推动工业园区铁水联运、充电及换电站、加氢站、智能中转仓储体系等基础设施建设，促进工业园区物流及交通向绿色低碳方向发展。
在工业方面，推进工业生产过程的减污降碳协同增效，构建工业园区循环经济体系。工业园区内企业进行绿色低碳、清洁生产技术改造，提高资源及能源使用效率，降低工业园区运营及企业工艺过程的碳排放量。
3.2.4 末端降碳，加强循环利用
开展碳捕集、利用与封存（carbon capture, utiˉ lization and storage, CCUS）技术的研发、示范应用，形成完整的二氧化碳捕集、利用的产业链条，通过技术进步和规模化应用，解决制约CCUS 规模化发展的关键因素——经济成本，实现减碳和增值的效果。挖掘工业园区内部的产业共生潜力，通过产业生态链，将生产过程的副产品及废弃物回收利用，形成工业园区循环经济产业链。对工业园区内公绿地、河湖等资源开发碳汇项目，增加生态系统碳汇。开发工业园区内的自愿减排项目，采用碳交易等手段，抵消二氧化碳排放。工业园区“碳达峰、碳中和”实施路径框架如图1 所示。
图1 工业园区“碳达峰、碳中和”实施路径框架
4 结语
（1）从国内外低碳、零碳工业园区建设经验来看，建立低碳的循环经济产业、提高清洁能源比例、在建筑与交通等领域应用节能低碳技术、数字化与智能化的运营管理、生态碳汇补偿机制是工业园区绿色低碳发展行之有效的方法。
（2）工业园区“碳达峰、碳中和”主要路径有：做好工业园区规划的顶层设计；发展清洁能源，逐步优化以煤为主的能源结构，从源头减碳；在建筑、交通、工业等方面应用节能降碳技术，控制运营过程的碳排放；建立循环经济生态链，通过废弃资源回收利用、CCUS、生态碳汇等手段实现末端降碳。
（3）“碳达峰、碳中和”工业园区仍处于探索起步阶段，建议制定工业园区温室气体排放核算方法，建立工业园区碳排放评价体系，开展全生命周期温室气体核算，推动碳达峰示范试点工业园区的建设。