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马淑杰 等 | “双碳”背景下园区节能降碳综合改造路径研究
发布日期:2023-02-24 作者:马淑杰 罗恩华 卢庆芳 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

“双碳”背景下园区节能降碳综合改造路径研究

马淑杰 罗恩华 卢庆芳 

摘要:面对我国绿色低碳发展新趋势,本文聚焦我国园区节能降碳改造重点问题和瓶颈,提出能源结构清洁化、能效提升系统化、能源设施集约化、产业结构低碳化、产业链条循环化、节能创新体系化、节能服务专业化、节能管控数字化、节能机制系统化9大路径,以期为园区节能降碳综合改造提供借鉴参考。

关键词:园区;节能;降碳;碳达峰碳中和;绿色发展

一、引言

园区是我国国民经济发展的重要载体,也是带动地区经济发展和实施区域发展战略、促进科技创新和发展高新技术产业的主要阵地。经过40多年的发展,我国园区形成了丰富多样且完整的现代工业体系,但与此同时,也面临能源资源消耗高、生态环境风险高等复合型挑战。近20年来,我国政府大力推动园区绿色发展,陆续开展了生态工业园区、园区循环化改造、低碳工业园区和绿色园区等实践探索,从静脉产业链构建、产业共生、清洁生产、基础设施共享、环境管理等多方面形成了“园区绿色发展中国方案”,取得了显著成效。

当今世界正经历百年未有之大变局,绿色低碳循环发展成为大势所趋。党的二十大提出“加快发展方式绿色转型,实施全面节约战略,发展绿色低碳产业,倡导绿色消费,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”的重要战略部署,并提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”的重要规划。面对新形势、新要求,开展园区节能降碳综合改造,推动园区转变发展方式、优化产业结构和能源结构、培育绿色发展新动能,是园区重新规划、二次创业、改造升级、破解资源环境约束和提高竞争力的有效途径,也是我国建设绿色制造体系、实施制造业强国战略、落实双循环发展、实现精准减排的关键落脚点,是推进生态文明建设,实现碳达峰碳中和战略与美丽中国目标的重要抓手[1]

为此,本文将重点分析园区在推动节能降碳过程中遇到的问题,并研究提出碳达峰、碳中和要求下园区节能降碳的主要路径,为园区实现节能改造提升、绿色低碳循环发展,助力碳达峰碳中和提供借鉴参考。

二、园区节能降碳改造面临问题及瓶颈

(一)系统性应用措施偏低,顶层设计亟需加强

我国园区节能减排工作侧重于单项节能技术的推广应用,主要集中于单个装备和设施节能,亟待从局部过程节能向全过程、全链条、全系统优化节能转变,进一步挖掘园区节能减碳潜力。例如,2020年炼油企业有25%的产能能效水平优于标杆水平,同时有20%的产能能效低于基准水平,需要系统性地从整体推动能效优化。同时,各地园区个性共性兼具,园区间能耗总量和强度、碳排放总量和强度差异大,目前针对不同类型园区的分类指导不足,推动园区综合能效提升的顶层设计缺失,亟需分类施策推动不同地域、不同类型园区节能降碳综合改造。

(二)产业结构偏重,能源结构亟待优化

园区作为带动区域经济发展和实现区域战略的重要平台,是工业产业的聚集地,同时也是资源能源消耗与碳排放高度集中的场所。近年来,虽然在节能减排和生态环保要求下,各地纷纷调整产业结构,逐步淘汰高耗能高污染的落后产能。但化工、电解铝等高能耗产业依然主要分布在园区,很多开发区的产业结构仍然偏重,用能需求也较大,据统计,我国近70%的工业用能集中在园区。同时,园区能源结构依然以煤炭为主,以煤为原料的机组装机容量占比高达87%[2],天然气、新能源等应用不足。尤其是在水电资源不丰富的西北地区,煤炭依然是主要能源,清洁能源消费占比较低。此外,部分园区对余热余压等能源利用重视不够,能量没有得到充分利用,导致园区能源利用效率偏低。

(三)基础设施偏乱,系统建设亟需提升

园区覆盖区域广、层级多,建设时间不一,能源品种需求丰富,同一个园区甚至同一家企业同时需求天然气、电力、蒸汽等多种能源,导致园区能源设施出现大型与小型混合、集中式与分布式混合,新建与陈旧混合等现状,基础设施布局混乱,造成节能基础设施难以在园区内企业之间形成共生网络、绿色供应链和完整产业链,无法充分发挥系统性节能和协同治理模式的作用,后期提升改造的协调难度也相应提高,亟待进行系统性优化提升。

(四)数字管理偏弱,智慧服务平台缺失

目前大部分园区的能源管理还是依赖传统的方式,数据获取滞后且缺乏过程管理,尚未通过智慧化能源在线监测、管理、调度等新技术手段开展能源管理工作,数字化管理能力偏弱,存在信息化系统冗余、不实等现象。基础统计体系的不健全,影响了通过园区核心数据进行分析,进而形成共性和有针对性节能减排途径的可能,一定程度上妨碍了园区的绿色低碳发展。同时从先进园区的能源管理经验看,除了建立智慧管理系统外还需要公共服务平台配合运维,为园区、企业提供政策宣传、能力建设、规划建议、技术对接等支撑工作,而大部分园区未进行相应平台建设,在园企对接、促进园区节能和产业发展方面存在短板[3]

(五)配套政策偏少,政策宣贯创新不足

一方面,除天津开发区、苏州工业园、广州开发区等大型综合型园区出台了节能降碳专项政策,促进激励企业节能降碳,大部分园区仍缺少园区层面的配套政策。另一方面,国家政策在地方的宣传、贯彻依然不到位,很多政策没有传递到企业或滞后传递。同时,政策上的创新也严重不足,隔墙售电、用能权交易等有利于节能的政策制度创新在园区推进较慢。

三、园区节能降碳改造主要路径

(一)能源结构清洁化

大力推进低碳化能源结构调整和技术改造,持续提高绿色低碳能源使用比例,削减园区化石能源消费量,优化供电、供热能源结构,逐步实现电源、热源的多样化和清洁化。

一是加快清洁能源利用。优化用能结构,降低化石能源消耗比重,优先采用水电、天然气发电、风电、光伏发电、地热等清洁能源,提高电能使用比例,推动园区能源结构向清洁低碳方向发展。例如,山东东营经济技术开发区通过实施中深层地热梯级提热项目,有效利用中深层地热提供热源,解决了因供暖而制约招商引资的问题,并且不会对环境造成污染,大大减少了碳排放量;昆山经济技术开发区与华电江苏能源有限公司合作,布局屋顶分布式光伏电站,优化能源结构,促进了生产生活方式绿色低碳转型。

二是积极推动多能协同互补。构建园区智慧综合能源系统,通过“源-网-荷-储”协调优化,在能源生产、传输、调节等环节实现“电、冷、热、水、气”各种能源子系统之间的协同,提高能源使用效率[4]。例如,北京市北科产业园对原有锅炉房及配电、供冷、供暖系统进行改造,增加光伏发电、风电、储能设施及多能流量管理系统,实现了各能源系统的协同互补,有效提升了园区能源使用效率。

(二)能效提升系统化

推进园区重点行业用能设备升级改造,提升重点用能设备能效水平,同时制定能源梯级利用整体方案,推动企业间物质交换利用、能源梯级利用,实现高效化用能。

一是强化园区能量梯级利用。园区根据各用能企业能级需求的高低构成能量的梯级利用关系,统筹整合余热余压资源和区域用能需求,把企业生产过程中释放出来多余的副产热能、压差能进行梯级回收利用。此外,结合园区生产实际,持续推动钢铁、煤炭、建材、石化、化工、纺织、有色等企业的余热余压得到充分利用。例如,惠州大亚湾石化产业园区内宏瑞环保能源有限公司通过实施废气综合利用项目,利用中海油惠州石化有限公司炼化二期项目生产过程产生的炼油废气(高浓度硫化氢气体)制成硫酸,同时把副产蒸汽返供惠州石化炼油厂,做到了资源循环利用和物尽其用。

二是加快推动园区供热集中化改造。淘汰能耗高、污染重的分散燃煤供热小锅炉,按照能源综合利用效率最高的原则,通过建设集中供热锅炉、余热热源改造、热电联产等方式进行集中供热。例如,惠州大亚湾石化产业园区以国能惠州大亚湾热电厂和惠州LNG电厂发电机组为两大主热源,将不同等级和品质的蒸汽纳入热网,形成了“两大主热源,多家辅热源”的综合热网,满足用户企业多等级蒸汽需求,实现安全、稳定、经济供热。

三是系统推进关键用能环节节能改造。淘汰落后机电设备,开展节能技术改造,大力推广应用先进适用的节能新技术、新工艺,以及节能设备,提高能源利用率。同时加大政策导向,推动企业深度节能。例如,山西焦煤西山煤电古交循环经济园区通过对电厂一、二期机组供热改造,采用多热网多级串联高背压的供热方案,实现了热量的最大化利用。

(三)能源设施集约化

加大园区能源基础设施、服务设施、市场网络、公共信息等公共产品的集约建设力度,提高园区公共服务能力,实现园区的低碳高效。

一是建设园区能源集中供给基础设施。加快园区能源集中供应体系建设,因地制宜推动建设园区集中式能源供给中心,建设园区能化中心、能源岛、能管中心等基础设施,推广集中供热供气、能源供应中枢等新业态,实现能源的梯级利用、冷却水的循环利用。合理规划园区能源及环境基础设施建设,推动园区供水、供电、供气、供热等园区基础设施共享集成。此外,以资源能源的基础设施为载体,推动园区内公共设施与园区外市政设施互补共享,形成良好的协同共生循环体系。

二是加强能源利用基础设施建设。高水平建设集约共享的园区充电设施网络、加气站,以及试点新型综合供能场站,推动园区交通体系低碳转型。有序推动园区换电重卡、换电矿卡等应用,加快推广港口岸电等绿色能源业态。开展新能源微电网试点示范。加强对建筑物规划、设计、新建(改建、扩建)和使用过程的节能改造与节能审查,推动对园内建筑的节能减碳升级和改造,提高园区整体建筑物能源利用效率。例如,青岛中德生态园坚持绿色生态可持续发展,在园区建成亚洲体量最大的单体被动式建筑——被动房技术体验中心,以及国内首个基于BIM的被动式建筑能耗管理平台,并成立“中德生态园节能应用中心”,为国内超低能耗建筑发展进行了积极的探索和实践。

三是加快绿色基础设施集成建设。建设园区污水处理管网,完善污水收集与处理系统,实施中水回用工程,提高园区水资源综合利用率。建设再生资源回收中心,形成再生资源回收、分拣和加工利用网络体系,提高园区固体废弃物的资源化利用整体水平。加大园区公用工程建设和服务,根据区内企业的需求,统一规划、集中建设,提高能源、资源利用效率,降低公用基础设施的配套成本。例如,烟台经济技术开发区积极推动园区基础设施绿色化和生态环境绿色化,使区内绿色建筑比例不断提升,区内生活垃圾和工业固体废物也有效实现了分类再生利用。

(四)园区发展低碳化

加强既有园区优化布局,积极制定引导措施,吸引节能低碳型项目进驻。通过具体项目的低碳化改造,推动园区产业结构不断趋于低碳化。

一是加快产业绿色转型升级。发挥市场和政府的作用,遏制产能过剩的行业扩张,并建立过剩产能长效化解机制。持续改造产能低下、工艺落后、污染环境的生产设备,引进先进技术和高端设备,加强核心技术领域的突破,提升产品质量和行业标准水平,重点提高钢铁、建材、化工等传统产业科技含量和深加工、高附加值产品比重。例如,广元经济技术开发区在淘汰电解铝行业落后产能的基础上,依靠当地丰富的水电资源优势,承接河南中孚实业集团年产50万吨绿色水电铝材一体化项目,既实现了清洁能源的高效利用,也实现了电解铝生产工艺的升级和绿色化提升。

二是发展壮大绿色产业。利用现代信息技术积极培育绿色低碳新产业、新业态和新商业模式。提高装备制造业整体水平,积极发展节能环保、清洁能源或可再生能源和新材料产业;形成一批环境和安全评价、节能检测、排污许可评估、环境污染治理等节能环保产业集群;加快发展环保服务业和现代低碳商贸物流,完善金融服务体系建设,发挥绿色金融在改造提升传统产业以及培育壮大战略性新兴产业、调整优化产业结构中的重要作用。例如,郑州经济技术开发区积极推动生态工业示范园区建设,通过绿色招商、补链招商、集群招商,聚力智能制造和绿色制造,加快推进传统产业的智能化改造及新兴智能制造产业的培育,在园区绿色产业发展方面取得了显著的成效。

三是积极推动碳捕集技术产业发展。重点针对火电、水泥、钢铁和煤化工等高排放行业为主导产业的园区,大力开展碳捕集、利用与封存(CCUS)项目的示范应用,加强传统碳排放企业与碳资源化利用产业链的联合,规划布局CCUS基础设施建设,建立完善产业体系,推动CCUS技术进步和产业发展,形成电力、煤炭、油气、运输等多个行业的协同发展机制。例如,中国(山东)自贸试验区烟台片区落户了由烟台冰轮环保科技有限公司投资营运的15万吨级二氧化碳捕集利用项目,捕集提纯化工企业生产过程中排空的二氧化碳,可年产液体二氧化碳15万吨,用于电子、焊接、食品、烟草、化工原料生产等行业,并旨在打造辐射胶东半岛以及潍坊、淄博等地的液体二氧化碳核心供应基地。

(五)产业链条循环化

以“资源利用减量化、产品使用再利用、废弃物再循环”为准则,从企业项目、产业、园区三个层面,推动园区形成资源良性循环的可持续发展模式,实现园区经济循环发展。

一是构建循环产业体系。一方面是围绕园区主导产业中的关键资源,通过资源深加工纵向延伸动脉产业链,降低下游产业链的资源使用量,生产高附加值产品;同时横向拓宽静脉产业链,实现废弃伴生资源或副产品、废弃物等关键资源的高质高效利用[5]。另一方面,深入挖掘产业内能资源循环利用潜力,提升企业间资源循环利用与能量梯级利用水平,加强产业链之间的协同发展。在此基础上,结合现有优势产业及资源环境特点,重点培育和发展战略性新兴产业,建设循环产业体系,推动园区及周边产业结构的优化升级。例如,沧州临港经济技术开发区依托自身产业基础和集群优势,积极拓展增链和补链项目,成功引进了产业链上下游项目40余个,打造了石化产业链、盐化工产业链、煤化工产业链、装备制造产业链4条重点产业链条和氢元素、氯元素2条特色产业链条,有力推动了不同的产业和产业链条进行关键环节的链接,促进了共生耦合和产业链网的形成,使园区产业链关联度达到89%,实现由传统园区向循环型园区的转变。

二是强化信息化平台建设。通过信息技术、数据挖掘和功能算法,对园区企业物质流与能量流进行共享分析,为推进园区废物减量、跨产业共生、技术升级、能源梯级利用、基础设施优化等提供决策支撑。同时,通过信息化平台可以实现循环化改造项目分类与全流程管理,便于企业及时了解关键信息,推动循环技术成果的转化和推广,成为园区循环化改造的重要工具。

(六)节能创新体系化

通过政府引导和激励,结合市场的催化效果,充分发挥企业主体作用,强化产学研协作,推动绿色技术创新发展。

一是培育绿色低碳技术创新主体。完善以企业为主体的产学研相结合的创新机制,制定绿色技术创新企业认定标准和配套支持政策,培育绿色技术创新龙头企业。推动园区内创新主体承担科技重大任务,开展关键核心绿色技术攻关,研发一批关键核心绿色技术。例如,吴江经济技术开发区积极推动区内企业实施技术创新,区内江苏亨通光纤科技有限公司先后实施多项节能减排项目,实现了单位产品主要原材料消耗量逐年下降,各项指标均处于行业前5%的水平,为园区的绿色制造发展做了贡献。

二是加强技术研发与成果转化。加大科技经费向节能低碳技术的倾斜力度,重点支持高效节能装备、新能源汽车、半导体照明、垃圾焚烧装备等节能低碳技术和设备的研发和产业化;推动节能低碳技术与大数据、“互联网+”、物联网融合;加强CCUS理论、技术研究,建立完善标准规范体系和政策支持。支持企业、高校、科研机构等在园区建立绿色技术创新项目孵化器、创新创业基地。加强节能减排和绿色低碳技术研发与转化应用衔接力度,加快推广应用节能减污降碳技术。加强绿色技术交易中介机构能力建设,建立绿色低碳技术转移、交易和产业化服务平台,推进先进绿色低碳技术成果转化和示范应用。

(七)节能服务专业化

强化市场手段在节能工作中的作用,推动合同能源管理市场发展,扶持节能服务公司发展壮大,推动节能低碳第三方服务,培育节能低碳服务产业。

一是开展节能低碳第三方服务。推广合同能源管理,鼓励开展系统设计、成套设备、工程施工、调试运行和维护管理等“一站式”节能环保服务总承包。整合园区节能降碳管理措施,推动形成可复制、可推广的合同能源管理的经验和实践。探索建立以节能收益和降碳收益为企业进行设备升级改造的机制。例如,天津经济技术开发区通过对新进企业设置节能环保门槛、加强重点用能节能管理、对企业节能给予财政奖励或补贴、为园区企业提供节能服务等多种措施,推动节能管理服务专业化,有效提升了能源利用效率。

二是开展污染治理第三方服务。推动建立排污者付费、第三方治理与排污许可证制度有机结合的污染治理新机制,对区内企业污水、固体废弃物等进行一体化集中治理,探索效益共享型环境绩效合同服务模式。例如,宁波经济技术开发区在工业污水处理方面率先试点第三方治理,由第三方升级废水处理设施,进行模块化集中、规模化处理,以及一体化运营,充分发挥了第三方治理企业的专业优势,有效提高了污染治理效率和专业化水平,区域环境质量显著改善。

三是培育节能低碳服务产业。加快培育节能低碳市场,大力发展节能降碳投融资、能源审计、清洁生产审核、工程咨询、节能低碳产品认证、节能评估、合同环境服务、环境治理特许经营等第三方节能环保服务体系。例如,宣城经济技术开发区引入了“环保管家”驻点服务,由专业团队从入园项目咨询、企业环境管理、环保培训等多方面为企业和园区提供环境管理服务,并针对企业环保信息和园区环境质量状况开展相关工作,有效实现了污染防治追根溯源,改善了区域环境质量。

(八)节能管控数字化

构建能效管理系统,打造能源控制、管理、运维一体化平台,通过节能策略的执行和控制、大数据挖掘建模、专家团队远程分析指导等措施,实现管理节能和绿色用能。

一是强化园区用能基础数据统计与分析。加强园区与企业各种能源数据的统计,分析园区能源强度与主要产品单位能耗的变化趋势。同时提升园区节能潜力的识别、分析与评估能力,建立园区节能分类分级管理体系,构建服务于节能综合改造的分析体系[6]。例如,常熟经济技术开发区搭建化工环境风险监控预警平台,同时增设主要化工企业及化工区域周界的废气、空气质量、污染源监控装置,搭建区域安全环保监控网络,有效确保化工产业安全生产、环境保护并行,提升了区域运行管理水平。

二是加快园区节能信息技术应用及信息化平台建设。加快园区“互联网+节能”等数字基础设施,推动应用“大云物移智”等新一代信息技术,实现能源系统各环节、全流程的优化计算,为能源消费者提供可选择、高附加值的能源增值服务[7]。加强园区节能综合改造信息化平台建设能力,对园区减污降碳情况进行有效地的跟踪和评估,加快实现园区循环化改造分析、评估和管理的可视化、动态化。加强园区、企业碳排放的统计、监测、报告和核查体系建设,建立碳排放数据管理和分析系统,挖掘碳减排潜力。

(九)节能机制系统化

完善多元化投入机制,强化节能专业咨询和智力支持,将政府手段和市场机制有机结合,加快完善园区节能机制体系。

一是多渠道加大节能投入。强化政策引导,制定奖励措施与激励政策,通过合同能源管理、节能自愿协议、设备租赁、电力需求侧管理等节能新机制,推动企业实现节能降碳。拓展节能投融资渠道,争取国家财政资助、国家政策性贷款、银行金融机构贷款、非银行金融机构贷款,尝试拓展合同能源管理融资渠道,降低园区节能降碳投资方的资金压力。探索开展用能权交易和碳排放权交易。例如,广州经济技术开发区通过建设完善绿色金融政策体系、支持绿色金融发展与绿色产业集聚、制定国内首个开发区特色的绿色金融标准体系、大力引进集聚各类绿色金融要素和资源、积极促进绿色金融产品创新、健全绿色金融产品体系、建立绿色金融激励相容机制、积极建设绿色金融平台体系等一系列措施,推进了绿色金融发展,催生了绿色经济高质量发展新动能。

二是强化节能专业咨询和智力支持。建立节能低碳管理咨询专业化队伍,建设节能低碳管理咨询专家库、机构库,探索建立节能低碳管理咨询专兼职人员队伍,强化节能低碳管理咨询第三方支撑和智力支持,鼓励指导园区企业开展用能权交易与碳交易,聘请第三方研究机构提供智力支持和跟踪辅导。

三是完善CCUS发展的政策支持。探索制定适合我国CCUS产业的财税激励政策,降低固碳成本,增加经济效益,提高企业积极性。建立CCUS成本、效益和责任分担机制,协调推进CCUS产业体系建设。将CCUS纳入碳排放交易体系,加快建立良好的CCUS金融生态,推动其产业良性发展。

四、政策建议

园区作为我国经济发展的重要载体,在新的发展阶段,节能减碳工作将进入纵深推进的新阶段,向系统性、综合性节能方向发展,为引领我国经济、科技、社会、生态全面高质量发展作出新的贡献。

为此,建议一是建立并完善园区节能综合改造工作推进机制,统一推动全国园区综合节能改造工作。二是加强园区节能降碳顶层设计,从系统工程和全局视角,推动园区绿色化、低碳化、智慧化发展。三是加大政策供给,通过奖补、免税贴息等政策,鼓励引导企业开展节能行动。四是在全国范围组织开展园区节能综合改造示范,为各类开发区提供可复制可推广的经验和模式。五是加强节能技术创新与数字化建设,打造园区、企业的节能体系,提升节能降碳效益。六是强化财政支持与绿色金融保障,为园区企业节能低碳发展提供支持[8-9]。通过持续推进园区的低碳发展,为碳达峰碳中和目标的实现与我国的绿色发展提供更好的助力。

参考文献

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[5]费伟良,李奕杰,杨铭,唐艳冬,张晓岚. 碳达峰和碳中和目标下工业园区减污降碳路径探析[J].环境保护,2021,49(08).

[6]李硕,张建国,白泉,张文强.AI赋能园区降碳潜力分析研究[J].中国能源,2022,44(06).

[7]李辉,孙云增,梁康元,王丹.基于碳中和背景下节能示范园区智慧能源管理平台的设计与研究[J].能源与环保,2021,43(10).

[8]陈波,石磊,邓文靖.工业园区绿色低碳发展国际经验及其对中国的启示[J].中国环境管理,2021,13(06).

[9]李新鑫,张国徽.浅谈“双碳”背景下工业园区的低碳发展[A].中国环境科学学会2022年科学技术年会论文集,2022-08-08.





 
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