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零碳园区:定义、减排体系与关键技术解析

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摘要:零碳园区是工业低碳转型的核心载体,需达标核心能耗与减排指标。其依托 “源 - 网 - 荷 - 储 - 市场” 减排体系,通过可再生能源接入、工艺替代、数字化管理等关键技术,实现全流程降碳,助力 “双碳” 目标落地。

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什么是零碳园区

近日,国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局也发布了《关于开展零碳园区建设的通知》,《通知》明确了零碳园区的建设标准和管理框架。自此,“零碳园区”俨然成为各地产业转型的新热词,建设热情高涨。 

日前,国家发改委举行新闻发布会,解读当前经济形势和经济工作。国家发改委政策研究室主任、新闻发言人蒋毅在会上强调,零碳园区建设不是戴帽子、挂牌子,是一项创新性强、挑战性高的系统性工程、长期性工作;不是要打造“政策洼地”,而是要建设“绿色转型高地。

零碳园区作为产业集聚发展的核心单元,在实现 “双碳” 目标中扮演着关键角色,成为工业低碳化和能源绿色转型的核心载体,对我国经济发展和环境保护意义重大。

2025年7月8日,国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局发布《关于开展零碳园区建设的通知》规定零碳园区建设必须达到核心指标要求,这是园区验收评估的首要条件,按照园区年综合能耗规模分为两类。达不到核心指标要求的园区,原则上不得申请验收。

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02

零碳园区减排体系

园区的主要排放来源于能源系统,因此,主要减排途径也针对于“源-网-荷-储-市场”各环节。在源侧,典型园区综合能源系统除了向外界购电/热等,还将包括各种分布式能源;在网端,主要通过多能耦合和能量梯级利用,并与交通网融会贯通,提高消纳绿电的能力;在荷端,主要有电/热/冷/气/氢等用能需求;储侧需要配置储电、储热、储氢、冰蓄冷等储能设备;市场侧构建园区在各大碳市场下的碳资产管理系统,园区能源系统在市场引导下提高净零碳能力。“源-网-荷-储-市场”各环节协调配合,共同推动园区能源系统减排进程。

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03

零碳园区关键低碳节能减排技术

从碳排放结构可以得出,实现零碳园区关键技术主要包括用能低碳转型(减少化石燃料的排放)、工艺转型(绿色制造,减少原料的直接排放)、碳监测与交易平台三部分。

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(一)用能低碳转型技术路径

(1)可再生能源多元化接入(光伏、风电、地热、生物质、绿电交易、绿电直供,实现高比例可再生能源替代);

太阳能技术:包括太阳能光伏发电和太阳能光热利用。太阳能光伏系统利用太阳能电池将太阳光转化为电能,可安装在园区的建筑物屋顶、空地等。太阳能光热系统则可用于园区的热水供应供暖等,能有效减少对传统化石能源的依赖。

风能技术:通过风力发电机将风能转化为电能在风力资源丰富的地区,建设小型风力发电场或分布式风力发电机,为园区提供电力。

生物质能技术:利用园区内或周边的生物质资源,如农作物秸秆、林业废弃物、有机垃圾等通过生物质发电、生物质气化供热等技术,将生物质转化为电能或热能,实现资源的循环利用和低碳排放。

地源热泵:利用地下的热能来供暖制冷,既环保又经济。特别是在商业办公园区,地源热泵系统能够让冬暖夏凉不再是奢望。

(2)综合能源系统与源网荷储一体化控制(多能互补,布局冷热电三联供系统,提升能源使用效率; 鼓励采用“源网荷储”一体化配置,提升园区内部自发自用比例);

电池储能技术:锂离子电池储能是目前应用较为广泛的技术,具有能量密度高、循环寿命长、响应速度快等优点,可用于存储可再生能源发电的剩余电量,在用电高峰或可再生能源发电不足时保障园区电力供应的稳定性。

智能微电网技术:通过将分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,实现对园区内电力的智能调度和优化管理。智能微电网可以根据园区内的电力需求和可再生能源的发电情况,自动调整电源的输出和负荷的分配,提高能源利用效率,减少弃风、弃光现象。

蓄热蓄冷技术:包括水蓄热、冰蓄冷、相变材料蓄热蓄冷等。例如,在夜间低谷电价时段,利用电驱动的制冷机制备冰或低温冷水,存储在蓄冷装置中,在白天高峰电价时段或空调负荷高峰期释放冷量,满足园区的空调制冷需求,可有效降低电网负荷和运行成本。

(3)清洁能源供热(如氢能供热、绿电驱动);

(4)氢能耦合系统(探索“光伏制氢+工业用氢+余热耦合”的氢电一体化方案);

氢储能系统:在现有电储能基础上,创新引入氢储能模块,构建 “光伏发电 - 电解水制氢 - 燃料电池发电” 的闭环体系。当光伏发电量大且电储能饱和时,多余电能驱动电解槽制氢,将绿电以氢能形式长期存储(突破数小时的时间限制,可实现数天至数周甚至跨季度的存储),用电高峰或光伏及电储能出力不足时,燃料电池将氢能转化为电能,快速补充电力缺口,与电储能形成“短时+长时”的协同相应机制,氢储能系统的引进进一步提高了光伏发电的利用率,并增加了整个微网系统的稳定性。

热电联供设计:结合氢储能系统,创新设计 “电 - 热” 协同利用模式,最大化能源价值。电解水制氢过程中产生的余热与燃料电池发电时的余热(温度约 60-80℃),通过余热回收装置收集后,用于补充园区供暖、生产工艺加热、生活热水等热负荷场景。提升氢储能系统的能源综合利用效率到90%以上。

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(5)能效提升与极致能效(如电锅炉、电驱压缩机替代燃气设备等设备升级; 建筑能效提升与绿色设计);

高效电机与节能设备:园区内采用高效节能电机,相比普通电机具有更高的效率和功率因数可降低电机的能耗。同时,推广使用节能型变压器、照明设备、空调系统等,如LED照明灯具比传统白炽灯和荧光灯节能效果显著。

高效保温隔热技术:采用新型保温隔热材料,如聚苯板、岩棉板、真空绝热板等,提高建筑围扩结构的保温隔热性能,减少建筑物的热量传递降低采暖和制冷能耗。

自然通风与采光技术:通过合理设计建筑的布局、朝向和开窗方式,利用自然通风实现室内空气的流通和换气,减少机械通风设备的使用。同时,采用高效的采光系统,如导光管、采光天窗等,增加自然采光量,减少人工照明能耗龟低碳新能源

(6)能源梯级利用(如余热余压余能利用、工业水与废弃物循环利用)

余热回收发电:在钢铁、水泥等高耗能行业,余热就像是一座未被充分利用的“金山”。 通过余热回收发电技术,我们可以把这些废热变成电能,既节能又减排。

(二)工艺过程减排

(1)工艺替代与绿色制造(如无碳电解铝、氢冶金钢铁、低熟料水泥);

(2) 原料替代(如生物质或非碳原料);

(3)工艺过程碳捕集、封存与利用(CCUS);

碳捕集技术:主要有燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集等方式。燃烧后捕集是在化石燃料燃烧后的烟气中捕集二氧化碳,可采用化学吸收法、物理吸附法等技术。例如,利用乙醇胺等化学溶剂与烟气中的二氧化碳发生化学反应,将二氧化碳吸收分离出来。

碳利用技术:将捕集到的二氧化碳转化为有价值的产品,如通过化学反应将二氧化碳转化为甲醇、合成气等化工原料,或用于生产可降解塑料碳酸饮料等,实现二氧化碳的资源化利用。

碳封存技术:将二氧化碳压缩后注入地下深部咸水层、枯竭油气藏等地质结构中进行封存,使其长期与大气隔离,减少二氧化碳在大气中的浓度。

(4)精益生产与绿色供应链设计(全生命周期LCA优化)

(三)数字化能碳管理平台

(1)能碳管理平台建设(实时数据监测与调度);

能源监测与计量技术:在园区内安装大量的智能电表、水表、气表等计量设备,以及各种能源监测传感器,实时采集园区内各用能单位、各设备的能源消耗数据,为能源管理提供准确的数据支持。

能源数据分析与优化技术:利用大数据、云计算、人工智能等技术,对采集到的能源数据进行分析和挖掘,建立能源模型,预测能源需求和供应趋势,通过优化算法制定最优的能源调度方案,实现能源的合理分配和高效利用。

(2) 产品碳足迹评估与碳标签管理(碳足迹认证+碳标签);

(3) 园区层级碳账户/碳资产运营机制(园区碳账户+CCER开发);

(4)对接碳市场(全国碳市场、自愿减排CCER交易);

(5) 通过绿证、碳汇、CCUS 等方式实现“净零”闭环;

(6)负荷优化与虚拟电厂调度。


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