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[提要]“2030年前碳達峰”和“2060年前碳中和”目標是我國應對氣候變化和全面推進經濟社會綠色轉型而提出的重大戰略決策。園區作為先進要素高度集聚、創新活動蓬勃發展的產業活動主要載體,既是地區社會經濟發展水平的衡量標志,也是能源消費碳排放的主要源頭。對此,零碳園區的建設是實現我國“雙碳”目標的重要切入點和著力點,是園區智慧轉型的必由之路,有助于促進工業企業高質量發展,重塑城市發展新格局。本文通過分析當前零碳園區建設所遇的障礙,結合我國“雙碳”目標的實現,提出推進零碳園區建設的可實現路徑。
關鍵詞:零碳園區;“碳達峰、碳中和”;全生命周期零碳化設計
《巴黎協定》確定了控制全球溫度上升的目標:將溫升控制在2℃之內,并爭取控制在1.5℃之內。中國作為世界上最大的碳排放國家與工業門類最為齊全的國家,為共同解決氣候問題,彰顯大國責任與擔當,我國于2020年9月明確提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,爭取在2060年前實現碳中和”目標。而園區作為產業集聚發展的核心環節,是實現目標的重要環節,其零碳化建設至關重要。
園區作為工業化和城市化發展的重要載體,其綠色智慧零碳轉型是實現美麗中國和碳達峰碳中和目標的內在要求和重要途徑。打造零碳園區是實現“雙碳”目標的重要抓手,是園區智慧轉型的必由之路,是工業企業高質量發展所必須抓住的一波“綠能紅利”,是重塑城市發展新格局的需要。
(一)實現“雙碳”目標的需要。
園區是我國產業升級與綠色發展的主戰場,是推進我國改革開放和經濟發展的重要抓手。目前我國各類園區超兩萬個,園區經濟對全國經濟貢獻的增長率已經超過了30%,園區已逐步成為我國經濟增長的助推器。與此同時,園區作為工業企業集聚區,在提供了大量基礎設施和公共服務的同時,也成為了碳排放的主要源頭。據畢馬威數據整理顯示,工業園區的耗能約占整個社會總耗能的69%,碳排放約占全國總排放的31%。因此,把園區作為“精準減排”的落腳點和攻堅區,以保證節能、降耗、提質、降碳各項工作落到實處,是我國實現碳達峰碳中和目標的必然要求和重要途徑。據初步估算,零碳園區將為國家碳中和目標貢獻至少28%的減排量,并帶來約30萬億元的投資需求。工業園區零碳化發展對于國家層面應對氣候變化具有不容忽視的作用。
(二)園區智慧轉型的需要。
經過不斷的探索和實踐,園區在中國轉型升級的背景下與時俱進,不斷實現著突破和創新,有效推動了中國經濟的增長,并加速了工業化和城市化的進程。然而,園區在發展的過程中,資源能源消耗密集,排放大量污染物,其污染控制及環境管理能力落后于經濟發展步伐,使其成為了高污染區域的代名詞。因此,處理好經濟增長與保護環境的關系,以促進綠色、零碳、循環發展,是園區轉型升級所面臨的關鍵問題,中國工業園區的零碳智慧轉型迫在眉睫。零碳智慧園區建設催生綠色技術、綠色設備、綠色制造以及綠色服務,并影響新技術開發和新產品應用的發展方向,引領新一場產業供給側變革,零碳園區建設是園區智慧轉型的必由之路。零碳智慧園區是指在園區規劃、建設、運營全方位系統性融入碳中和理念,借助零碳操作系統,以精準化核算碳中和目標設定和規劃實踐路徑,以數字化手段整合節能、減排、固碳、碳匯等碳中和措施,以智慧化管理實現產業零碳化發展、能源綠色化轉型、設施集聚化共享,達到園區內部碳排放與吸收調節平衡,生產、生態、生活深度融合的新型產業園區。
(三)工業企業高質量發展的需要。
2020~2030年是中國應對全球氣候變化的重要時期,也是中國工業企業高質量發展的十年寶貴機遇期。世界主要經濟體在零碳的共識和行動中,不但推動了能源革命,而且也開啟了一場工業革命。在這十年里,全球工業體系將發生翻天覆地的變化,而零碳園區則是建設零碳新工業體系的重要載體。能源革命體現在能源生產從化石能源徹底變化為零碳排放的可再生能源。能源形態的變化引發工業領域的巨大革命,鋼鐵、化工、交通、建筑等領域因使用能源形式的轉變,而在技術路線和制造設備上發生重大變革,工業產品越來越追蹤碳足跡,碳排放高的產品競爭力將降低。面對變革作為“世界工廠”的中國機遇與挑戰共存,零碳浪潮是中國工業新的發展紅利,中國的“人口紅利”正在消失,但抓住這一波“綠能紅利”打造零碳新工業園區,從生產端降碳,全球碳中和就是中國工業企業一次騰飛的發展機遇。零碳新工業園區是建立在可再生能源體系的基礎上,而中國幅員遼闊,自然資源稟賦,其可再生能源可滿足中國經濟發展的數倍,低成本的零碳能源系統將有效降低企業的運行成本和產品的定價。當中國工業企業利用充分的綠色、廉價的可再生能源時,中國工廠制造的優勢將進一步凸顯,中國成為世界零碳新工業的中心。
(四)重塑城市發展新格局的需要。
隨著新型城鎮化進程的深化,園區在中國經濟發展中的引擎作用越來越突出,產城融合園區成為了踐行新發展理念,打造宜居宜業城市空間的重要載體。而在“雙碳”戰略的推動下,零碳園區更進一步成為發展戰略科技力量、推進供給側改革、引領產業轉型升級、提升城鎮化發展質量和構建高質量新發展格局的核心力量。新型城鎮化建設工作遵循統籌規劃、整體布局、分工協作、以大帶小的原則,根據地方資源優勢和綜合承載能力,推動城市群健康發展,進一步形成大中小城市群和小城鎮協調發展的新城市化空間格局。而園區將土地利用、城市功能、產業要素、政策環境高度耦合,成為城市拓寬產業空間,培育新型城鎮化動力機制的主要抓手之一。一方面從產業體系的角度將園區作為承接產業轉移的載體,推進戰略性新興產業集聚、企業低碳化改造、低碳技術創新供給等,形成低碳綠色產業集群,增強園區的輻射帶動作用和聚集人口的能力,為城鎮化提供平臺和空間,進一步提升產業競爭力;另一方面園區零碳化有利于促進城市資源配置智能化,優化城市宜居環境、推動城市的可持續發展;同時,園區零碳化作為低碳化的城鎮化建設的組成部分,是推動實現能源供給低碳化、經濟發展方式低碳化和居民生活方式低碳化的有效實踐。
二、“雙碳”背景下零碳園區建設障礙分析
進入“十四五”時期,零碳示范園區建設在國內快速推進。據不完全統計,2022年以來,全國已有內蒙古、福建、江蘇、浙江、重慶、上海、云南、寧夏、青海、貴州等超過十多個省份開啟零碳園區試點建設,零碳園區在2022年迎來發展元年。但由于零碳園區的建設處于初步探索階段,在零碳園區建設過程中出現了頂層設計不健全、能源結構失衡、政策法規不完善、技術水平不成熟、零碳園區發展與碳約束之間不平衡等障礙問題。
(一)缺乏頂層設計
1、零碳園區內涵認識不足。隨著國家積極推動園區綠色低碳轉型,低碳園區、近零碳園區、零碳園區等新概念不斷出現,園區建設對相關概念的認識存在不少“誤區”。例如,園區相關建設單位對低碳、近零碳、零碳的內涵認識不足,將這些概念混淆,將零碳園區建設等同于低碳發展試點;又或者是片面理解零碳園區建設就是要限制生產發展來控制園區碳排放,達到絕對的零排放。
2、零碳園區規劃路徑不明。當前,各地對于零碳園區的認識也僅僅停留在概念階段,傳統園區往往沒有系統化的前瞻性設計,智慧化建設以碎片化功能建設為主,缺乏整體性思考,各子系統封閉單一。中國園區數量多、種類廣、地方經濟發展水平和資源稟賦各異,這對于零碳園區發展路徑和規劃設計的難度較大。如何針對不同發展水平、不同領域園區選擇相對完善且行之有效的路徑是一大難點。因此,目前零碳園區的建設還處于早期的概念設計階段,零碳園區的頂層設計、政策基礎等方面仍在探索中,尚未形成明確可行的規劃路徑。
3、零碳園區標準體系缺乏。目前,國內大多數園區未建立統一的能源資源消耗臺賬,也沒有建立碳排放監測機制,并且國內碳排放核算方法不健全、碳核算邊界范圍不統一等問題影響零碳園區的建設。缺少標準的規范,整個零碳園區市場發展魚龍混雜,其建設難以向前推進。2022年3月29日,《低碳/零碳產業園區建設指南》正式發布,成為國內首個零碳園區標準。不過截至2022年6月,國內暫無零碳園區專項國家標準,也無國標計劃,僅有兩個針對零碳園區的團體標準發布,國內零碳園區標準體系建設亟待完善。
(二)能源結構失衡。
近年來,中國超過八成的二氧化碳排放來源于能源活動。與傳統園區相比,低碳、近零碳園區對于碳排放要求較高,而零碳園區的要求更為苛刻,零碳園區需要實現園區二氧化碳凈排放量為零。能源問題即是零碳園區建設的關鍵。但國內“富煤、少氣、缺油”的能源資源特征表明我國能源結構以煤炭為主,2020年我國能源生產中,原煤占比60.0%,石油占比17%,天然氣占比6.1%,其他占比16.9%;能源消費中,煤炭占比56.0%,石油占比18.5%,天然氣占比8.9%,其他占比16.6%。分析2005~2020年我國一次能源消費比例變化可以看出,我國能源消費結構呈現“一煤獨大”特點。雖然近年來國內風力發電、光伏發電裝機規模飛速增長,但在煤炭為主導的能源結構下要實現“雙碳”目標,還是相距甚遠。國內以化石能源為主的傳統能源與以可再生能源為主的新能源供給存在結構失衡,這為零碳園區的建設增添壓力。(圖1)
(三)低碳相關技術水平不成熟。
當前,低碳技術研發和應用的總體水平亟待提高。根據中國“碳中和”問題的復雜性和緊迫性,迫切需要創新突破低碳技術,盡快建立全面支持我國碳達峰和碳中和目標的技術體系。從目前零碳園區的發展情況來看,一方面中國低碳技術水平與零碳園區高標準建設的需求還不匹配。現有低碳、零碳和負碳技術很難支持我國到2060年實現碳中和。從產業實踐來看,各地的零碳園區在零碳技術的推廣應用、新產品的開發、零碳成套設備的專業化生產等方面普遍存在相互借鑒和相互模仿。另一方面“碳中和”相關新技術的推廣和應用需要巨大的人力、物力、資本投入。從企業角度看,低碳技術應用的成本與企業經濟效益的提升可能不成正比,僅從環境保護和社會責任角度去推動該項工作,難度相對較大,缺乏建立產學研一體化的成果轉化機制、約束與激勵相結合的應用推廣機制的統籌謀劃方案。此外,園區智慧化服務不足,數據缺乏治理,信息孤島現象嚴重。各部門的信息系統“煙囪”林立,數據不能有效共享,信息孤島現象嚴重;同時,基于智慧園區的零碳智慧園區操作系統如何提供數據集成、消息集成、服務集成等多類標準化的集成方式,實現對能耗數據、儲能、光伏等全量業務數據共享、融合聯動,將“雙碳”相關數據進行標準化加工處理等相關技術和對應解決方案仍需進一步探索。
(四)零碳園區建設與碳約束之間的平衡。
我國提出的“兩個一百年”的發展目標,要求到2030年GDP需要保持5%以上的增長,一次性能源需求保持2%的增長,無疑給實現“雙碳”帶來巨大挑戰。作為世界第一工業大國,我國經濟發展仍需要大量的能源消耗,碳排放量仍在增長。據英國石油公司(BP)數據,2021年,我國碳排放量達到98.99億噸,同比增長0.6%,再創歷史新高,占全球碳排放量的比重也提升至30.7%,園區脫碳壓力巨大,零碳園區的建設發展需要兼顧其經濟效益和社會效益。同時,我國區域間發展不平衡現象明顯,不同區域的發展程度不同,具有不同的資源來賦,西部大開發、東北振興和中部崛起等國家戰略的實施均需要以產業發展作為基礎引擎,也會帶來相應的碳排放。在此背景下,園區作為我國發展高新技術產業和推進自主創新的核心載體,通過根據自身區位特點、發展階段、產業特點、要素資源等方面,從融入全國大局考慮統籌規劃,平衡區域發展與碳約束之間的關系,如何實現生態文明與科技創新、經濟繁榮相協調相統一的可持續發展,便成為亟須破解的平衡難題。
三、“雙碳”背景下零碳園區建設實現路徑
在“雙碳”戰略的推動下,零碳園區的建設將是國家戰略從宏觀層面到微觀層面的有效落地,是歷經低碳園區、近零碳園區的持續優化迭代,是實現園區二氧化碳凈排放量為零的更高要求。零碳園區建設是項復雜的系統性工程,需要從打造全生命周期園區零碳化管控設計入手,數字化賦能、完善政策支持、“標準+技術+試點”模式先行、零碳園區建設與零碳城市建設相結合,探索零碳園區建設的可實現路徑。
(一)全生命周期園區零碳化管控設計。
零碳排放是低碳社會建設的最終目標。全生命周期園區零碳化管控設計是在園區規劃、建設、運營全方位系統性融入碳中和理念。
1、在園區規劃階段,通過診斷規劃和頂層設計,明確零碳園區的建設目標與實施的全部流程、方案。一是做好診斷規劃,確定零碳目標和線路圖。對于現有園區的零碳化改造,需要針對現有產業結構,構建碳核算模型,進行全量碳數據匯總,進一步科學估算園區碳達峰目標值和達峰期限,在此基礎上,結合零碳園區自身具備的能源轉型、應用轉型、數字化轉型三大核心能力,科學選擇碳中和路徑,并制定分年度、分領域的詳細減排時間表,形成精細化的碳排放控制方案,以確保減排目標切實可行。二是完善頂層設計。對于新建園區,在園區定位、產業選擇、空間布局等層面依據碳中和理念統籌規劃。根據診斷結果,堅持綠色、低碳、循環發展的原則,按照“規劃、建設、運營”的基本思路,參照零碳智慧園區藍圖有計劃、有安排地推進零碳智慧園區建設。此外,充分發揮園區管委會的公共服務職能,強化零碳發展的資金支持力度,多渠道統籌資源,為園區建設提供資金保障。
2、在園區建設階段,通過對園區產業和基礎設施進行零碳改造與新建設施的綠色方案,實現建設階段的零碳化,同時為運營階段降低能源消耗奠定基礎。一是優化產業結構,加快推廣普及碳應用,促進產業鏈優化,并結合實際情況制訂產業優化方案。淘汰落后產能,避免引入高耗能、高污染、高碳排放項目和企業進入園區;利用低碳設備、低碳技術及低碳材料進行技術改造、裝備升級,提高能源利用率,進一步實現園區高耗能行業轉型升級;引進新能源、節能環保等新興產業,從源頭上筑起綠色低碳發展屏障。二是根據園區碳排放碳達峰行動方案,完善空間布局,加強低碳基礎設施建設。首先,全面考慮零碳能源體系、零碳建筑體系和零碳交通體系的布局,因地制宜規劃園區可再生能源(風電、光伏、地熱等)區域。其次,推廣新能源和可再生能源使用,鼓勵在建筑、生活設施中使用可再生能源利用設施。
3、在運營階段,通過健全要素配置、創新商業模式,進一步完善碳交易等機制,提高園區的用能效率,促進零碳園區的實現。一是全要素資源配置。加強全要素保障,通過整合配置相關土地、機制、金融、技術、人才、信息等資源要素,實現對園區內碳排放及用能的綜合分析和實時監測。二是多主體參與監管。首先,建設涵蓋園區企業、園區管理機構、政府主管部門各層級、多方位的監管體系,建設碳監測、碳減排、碳補償激勵機制等碳監測服務平臺,實現多元化、信息化監測模式。其次,多平臺互聯互通,積極打造碳排放管理信息平臺,積極推進園區綠色金融綜合服務平臺、招商引資服務平臺等互聯互通,積極建設低碳企業庫、低碳項目庫、低碳能源儲備庫和政策工具庫等專題信息庫,以提高碳排放管理工作的智能化水平。
(二)數字化打造智慧零碳園區。
云計算、移動互聯網、大數據、區塊鏈、5G等數字技術的融合發展,正在改變各產業鏈的管理、運行、生產、傳輸模式,促進綠色低碳轉型,數字化賦能是建設零碳智慧園區的必由之路。第一,數字化提高經濟社會效率。園區通過數字化轉型提升管理效率和生產效率,依托大數據技術進行分析,打造更精準的資源部署,更高效地調度指揮與決策體系,提高零碳園區運行效率與管理質量,提升運營收益。第二,數字化驅動技術創新。數字化驅動零碳、減碳、負碳技術的研發、推廣及商業化應用,引領園區經濟綠色低碳循環高質量發展。第三,數字化助力碳監測體系構建。區塊鏈技術可通過鏈上加密存儲園區相關數據,有效監管碳排放、碳資產數據,解決園區企業碳額度分配監督等問題。第四,數字化支撐碳核算體系運轉。大數據、人工智能等數字技術的應用能夠提高園區碳排放數據的準確性,有助于園區管理者通過在線監測的方式,更加精準地進行碳排放核算,支撐碳核算體系運轉。第五,數字化實現綠色高效、跨域融合。園區作為城市的重要組成單元,依托“城市數字大腦”,將“雙碳”作為一個關鍵模塊納入城市操作系統,匯聚重點企業、樓宇、園區的監測、污染、交通等多方數據,實現對園區碳排放的全生命周期智慧管理。此外,數字化聯接園區和城市碳管控體系,數字化可實現園區內部管理者、經營者和消費者的全聯接,同時聯接城市碳管控體系。
(三)充分發揮政策機制作用,保障零碳規劃落地。
零碳園區還需要較多的制度建設,尤其要建立碳計量、碳管理、零碳閉環的全局觀,亟須制定和完善相關標準。一是需要開發系統、規范、標準的工業園區溫室氣體排放核算方法與工具包。以與能源有關的溫室氣體排放量為主要核算目標,制定了以直接和間接排放核算的標準性工具方法,進一步解決核算方法的可行性、核算范圍的一致性、核算結果的可比性等問題。二是完善國家層面對零碳園區建設的政策支持。統籌協調財稅、金融、土地、規劃、科技、產業、環保等,健全支持零碳園區建設的“政策包”,通過財政補貼、以獎代補、貸款貼息等方式對零碳園區設提供資金支持。鼓勵地方結合實際情況制定配套措施,進一步拓寬資金籌措渠道,積極探索綠色信貸、綠色債券、綠色基金等綠色金融手段支持零碳園區建設,推動零碳技術產品綜合集成應用。三是市場機制與政府監管有機結合,保障零碳園區建設工程實施。探索運用市場機制推動減源增匯,全面開展脫碳行動,落實碳足跡管理、碳資產管理、碳信用管理與碳市場預測;強化生態碳匯建設,嚴抓空間規劃管控和生態保護;在國家碳市場建設中引入碳排放權交易機制,引導園區碳交易與碳消費實現“收支平衡”,達到(近)零碳的目標。
(四)加強“標準+技術+試點”模式建設
1、厘清概念內涵,盡快研究制定零碳園區建設指標體系和建設指南。針對零碳園區建設中概念不清、缺乏評價標準等問題,建議從國家層面研究制定零碳園區建設指南,并根據不同地區能源消費結構和碳排放特點,在綜合考慮經濟發展水平、能源消費、產業結構以及碳排放等指標的基礎上,將區域碳排放總量是否達峰,產業、建筑、交通、生活等重點領域近零碳排放情況,以及源匯相抵后凈碳排放是否接近于零作為核心評價指標,制定具有可操作性的零碳園區建設指導方針。
2、推進技術創新,實現零碳智慧園區創新技術的有效供給。需要依照零碳智慧園區藍圖,重點進行以下方向的技術部署。一是重點突破零碳能源技術,尤其是零碳電力技術。圍繞能源生產方式深度脫碳,堅定推進清潔能源對化石能源的替代,研發低成本儲能技術,構建水、風、光等資源綜合利用的能源供給體系,推動工業制造、交通、建筑的電氣化進程,加速推進多來源供電終端用電智能匹配的技術體系。二是重點突破負碳技術的研發以及商業化,突破CCUS技術,并充分調動各方力量,通過試點示范探索CCUS項目商業模式。此外,積極推動信息技術、低碳技術、能源技術在園區場景下的耦合應用,以數字技術為紐帶,實現能源零碳轉型、終端應用零碳轉型技術單元的集成耦合,以智慧化的平臺實現高效管控,最大限度挖掘相應技術的減排潛力。
3、發揮好試點對全局性改革的示范、突破、帶動作用。先進行局部試點探索,再把試點的經驗做法推廣,這是我國經濟體制改革的特殊方式,也是園區推進低碳、近零碳、零碳發展路徑的必由之路。未來的零碳智慧園區將加速構建零碳智慧園區標準體系,以先進技術支撐園區零碳發展和核心競爭力提升,用更多試點和嘗試探索零碳智慧園區的技術方法和工作路徑,為我國如期實現“雙碳”目標貢獻力量,為人類解決氣候問題作出中國榜樣。
(五)零碳園區建設與零碳城市和零碳產業相結合。
堅持產城融合,綠色發展。城市與工業園區具有互動共生關系,在推動“產城融合”的過程中,共同致力于綠色轉型。以融合生態為指引推進產城融合,促進新型工業化和新型城鎮化良性互動,實現資源共建共享。工業生產、建筑、交通是城市和園區的主要社會活動場景。園區是城市碳排放最集中的空間,也是城市實現“雙碳”必須牽住的“牛鼻子”。對此,健全零碳園區的產業體系,使零碳園區建設與零碳城市和零碳產業相結合,以零碳園區建設、零碳城市建設帶動零碳美麗中國建設,實現生態文明與經濟繁榮相協調、相統一的可持續發展。健全零碳園區的產業體系需要著重從發展零碳能源、零碳建筑、零碳交通入手。零碳能源指的是在生產過程中不增加碳排放的能源,包括太陽能、風能、水能、空氣能、地熱能等。對于工業園區而言,構建以可再生能源為主的零碳能源系統,不僅要考慮所采用的能源種類,還要搭建配套的基礎設施,如智能電網、儲能設備。零碳建筑是在建筑全生命周期內,充分利用建筑本體節能措施和可再生能源資源,通過減少碳排放和增加碳匯實現凈零排放,還可以減少其他空氣污染物、降低建筑運營成本、改善建筑內部環境、提高建筑抵御氣候變化的能力。零碳交通指交通運輸使用能源所產生的碳排放能夠為零,或者其產生的碳排放能夠被其他途徑所吸收中和。園區實現零碳交通需要以新能源汽車為核心實現交通工具電氣化,以電能代替化石燃料實現交通過程的零碳排放。綜上,碳中和已經逐步成為全世界認同的未來發展趨勢,而中國正在引領碳中和實踐。由于園區在我國經濟發展中的重要地位和價值,基于園區的探索與創新將成為落實“雙碳”目標的重要抓手之一。在近十年來低碳社區、低碳工業園、近零碳排放區的有益嘗試和積極進展基礎之上,“零碳園區”正成為下一階段的新藍圖,目標是從園區入手,為實現“雙碳”目標探索行之有效的實踐路徑。“零碳園區”的建設與發展將為落實國家“雙碳”戰略目標作出重要貢獻,并催生對人才、技術、投資的巨大需求。據初步估算,“零碳園區”將為國家“雙碳”目標貢獻至少15%的減排量,并帶來約30萬億元的投資需求。“零碳園區”的建設潛力巨大,同時任務艱難。目前,零碳園區的建設仍處于探索起步階段,絕大多數零碳園區建設面臨缺乏頂層設計、能源結構失衡、技術水平不成熟以及零碳園區發展與碳約束之間不平衡等障礙問題。打造“零碳園區”需要進一步完善零碳園區綜合解決方案,努力實踐,自下而上落實國家“雙碳”戰略。
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作者:馬欣 單位:首都師范大學管理學院