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借鉴国际经验 加快推进我国零碳园区发展

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摘要:在全球碳中和目标驱动下,零碳园区作为产业低碳转型的微观实践载体,成为国际社会应对气候变化的重要实践。本文系统梳理了我国园区从绿色治理、低碳探索到零碳发展的阶段性演进路径,指出零碳园区已成为园区高质量发展的核心方向。国际经验显示,欧美以清洁能源替代、循环共生和数字化管理推动零碳工业园建设,以被动式建筑设计、光储直柔与绿色交通等技术打造零碳社区。当前我国零碳园区建设面临能源系统消纳能力不足、绿色技术存在瓶颈、标准体系碎片化等问题,建议加强顶层设计,构建多能互补的韧性能源体系,完善“源-网-荷-储”技术链条,推动标准化体系与市场化机制创新,加快推进我国零碳园区建设。
关键词:零碳园区;国际经验;能源系统;技术创新;标准体系
在全球气候危机呈加剧趋势发展的背景下,《巴黎协定》的签订和生效标志着全球应对气候变化达成了广泛共识。国际能源署(IEA)最新发布的《2025年全球能源评估》报告指出,2024年各国在能源结构转型、工业生产体系重构、城市低碳发展等关键领域,仍普遍存在系统性减排路径模糊与执行效能不足的缺陷。在此背景下,阿联酋共识强调增强可再生能源发电能力,COP28达成“逐步减少化石燃料”协议,推进能源系统脱碳已逐渐成为全球目标。2024年,中央经济工作会议首次从国家战略层面部署零碳园区建设工作,这一战略选择既是我国突破高碳锁定效应的关键路径,也为全球碳中和进程提供了制度创新样本。学界对零碳园区的界定尚存分歧,部分学者提出零碳园区的核心在于实现净碳排放为零。李萌和潘家华在研究中界定零碳微单元为使用可再生能源完成生产、储存、消费环节实现零碳排放的微观经济单元,本文的零碳园区以此概念为基础,将零碳园区界定为通过能源生产、消费与存储的全链条系统设计,以实现运营边界内能源自给自足,动态趋向碳排放为零,且盈余绿电可反哺城市电网。并进一步将零碳园区划分为聚焦工业过程碳减排的零碳工业园区和聚焦建筑交通等终端用能减排的零碳社区。
当前,我国零碳园区研究与实践呈现多维探索格局。系统层面,通过构建绿色高效的综合能源系统,结合智能电网与数智技术优化能源监管,提升资源利用效率以实现碳减排;技术层面,多能互补、能量梯级利用、电-气互联等绿色技术升级成为创新焦点;标准体系方面,碳核算方法已形成两类主流模式:基于单位GDP或人均碳排放的直接效率评价,以及投入产出分析的全要素碳效率评估。核算范围从传统能源扩展至生物质、废弃物、碳汇及区域电力隐含碳,并创新提出“碳当量”统一核算体系,融合直接法与DEA-BCC模型等全要素方法,实现低碳水平综合评估与减排潜力挖掘;市场机制方面,碳抵消购买、阶梯型碳交易、结构性财政支持等策略促进商业模式的完善,推动资源配置优化与经济生态价值双赢。
随着理念的演进,园区低碳转型正从“相对减排”向“绝对零碳”的目标迈进。这一转变要求构建以“源-网-荷-储”协同为基础的新型电力系统,实现清洁能源稳定供给与终端用能的动态最优匹配。与传统低碳或近零碳园区相比,绝对零碳园区需在能源系统完全脱碳、全生命周期碳管理,以及生态-经济效益融合等关键维度上实现系统性跃迁。目前,我国虽已启动一批示范试点,但仍面临如储能成本高、标准碎片化、绿电交易机制不健全等现实挑战,亟需通过技术突破与制度创新并举以加快转型进程。本文将系统梳理我国低碳、零碳园区发展脉络,借鉴国际上的相对成熟经验,为碳中和目标下的园区转型提供理论参照与实践镜鉴。
一、我国产业园区低碳零碳发展历程
在我国“双碳”目标的引领下,园区建设从绿色治理到零碳发展,经历了理念探索、试点示范到规模化推广的演进过程(见图1),逐步形成以政策驱动、技术创新和产业协同为核心的系统性发展模式,成为实现“双碳”战略目标的重要抓手。园区建设实践中,“绿色”概念较为宽泛,更多体现为价值取向,难以形成统一可执行的标准;“低碳”虽具减排目标,但缺乏刚性测度,依靠技术手段减排难以彻底摆脱对化石能源的依赖。相比之下,“零碳”以碳排放归零为硬性指标,建立了量化、不可逆的评价体系,具有更强的技术约束力和测度刚性,推动可再生能源大规模替代与系统性变革,正成为园区高质量转型发展的核心方向。
(一)从高速发展到绿色治理的探索阶段(2000年~2010年)
2000年起,伴随全面建设小康社会战略的实施,我国工业园区迎来高速发展期,呈现“试点-示范-推广”的扩展路径,但同时伴随着大气污染等环境污染问题的爆发。我国相继出台了《中华人民共和国大气污染防治法(2000修订)》《中华人民共和国清洁生产促进法》等,要求企业从源头降低污染物的产生,通过改进工艺、使用清洁能源和原料、提升资源利用效率等高投入、严监管的治理模式改善环境质量,为园区绿色转型奠定基础。2000年,原国家环保总局启动生态工业示范园试点,探索“产业共生”模式,推动资源循环利用。2003年,《生态工业示范园区规划指南(试行)》发布,首次将“物质循环”“能量梯级利用”等概念纳入政策框架,推动生态园区从个案试验向标准化建设转变。循环经济园建设与生态工业园区政策形成协同。自2005年我国明确将园区作为循环经济实践载体后,2008年《中华人民共和国循环经济促进法》,以法律形式要求工业园区优化资源配置。至2010年,全国已形成34个国家级生态工业示范园区和数十个循环经济试点园区,工业固废综合利用率显著提升。然而,该阶段绿色转型只侧重“高投入-高减排-高能耗”的末端治理模式,无法实现碳排放绝对量的下降。
(二)从低碳到零碳的理念萌芽阶段(2010年~2020年)
随着全球气候治理议题的升温,我国园区发展从以污染防治为核心逐步转向“减污降碳”协同推进。2013年,工业和信息化部启动首批低碳工业园区试点,标志着园区低碳化转型的萌芽;2015年,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》,将“近零碳排放区示范工程”作为进一步深化各类低碳试点控制温室气体排放的重要抓手,推动构建以碳量化管理、可再生能源利用为核心的低碳发展框架。地方政府积极响应,陕西在工矿、农业和建筑领域开展“减源、替代、增汇”试点;广东实施差异化技术路线,强化能源结构优化与需求侧管理;北京、江苏探索碳排放权交易机制,推动园区碳资产市场化。
这一阶段,技术创新成为推动可再生能源规模化应用的关键动力。上海金桥开发区建立中德低碳技术合作框架引入智能化能源检测平台配套绿色技术设备,2016年碳排放较2012年下降25%;青岛中德生态园以欧盟标准为参照,通过“光储直柔”、零碳交通等前沿技术实现80%的绿色建筑覆盖。尽管技术引进和国际合作为低碳园区提供了短期技术支持,但过度依赖外资技术和国际标准也可能导致“技术锁定效应”。
(三)从试点到示范的快速增长阶段(2021年~2024年)
2020年随着我国“双碳”目标的提出,零碳园区建设从理念转向实践。2021年,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》首次明确园区低碳转型方向;2022年,科技部印发《“十四五”国家高新技术产业开发区发展规划》,进一步鼓励建设低碳产业园区,推动绿色技术与低碳产业深度融合。在政策引导下,全国多地发布(近)零碳园区建设指南并积极推进试点工作(见表1)。典型案例包括鄂尔多斯零碳产业园,其“风光氢储车”一体化系统实现80%绿电直供,吸引多家头部企业入驻;北京大兴国际氢能示范区全面向全球引入氢能创新产业,打造具有国际影响力的氢能科技成果转化示范基地。
技术进步与零碳能源比较优势形成双重驱动力。截至2024年底,全国已有77个国家级经开区启动零碳转型试点,其中,华为数字能源研发的“光储直柔配电系统”、远景科技构建的“分布式能源聚合优化平台”等技术方案,成为支撑园区能源系统重构的核心技术范式。绿色技术的创新突破使得零碳园区不仅在环境效益上取得进展,同时也在经济效益上展示出成本领先、规模效应及完备的产业链等竞争优势。据国际能源署(IEA)统计数据显示,我国的光伏组件制造占全球产能的80%以上,其生产成本远低于其他国家,使得我国光伏产品在全球市场具备较强的价格竞争力,形成了对传统化石能源的经济替代优势。国家能源局数据显示,截至2024年底,我国风电与光伏装机容量达1.406亿千瓦,提前实现2030年12亿千瓦的目标,极大地提升了零碳园区的可行性与绿色竞争力。
(四)从标准化到系统化的转型升级阶段(2025年以来)
作为零碳园区建设的“政策元年”,2025年全国“两会”上明确提出构建“能源零碳化、产业低碳化、管理数智化”的总体框架,出台零碳园区建设方案,推进零碳园区、社区、乡村同步发展。《零碳园区评价技术规范》(T/CECA-G 0344-2025)同期发布,首次提出涵盖碳核算、清洁能源比例、循环经济等七大维度的评价体系,标志着园区建设进入精细化治理阶段。各地政府积极响应,结合区域特色推进转型升级(见表2)。
能源与产业深度融合成为零碳实践的重要特征。2025年3月,国家电网建成全球最大规模的特高压输电网络,投运39项特高压工程保障绿电跨区域调配。体制机制突破创新助推零碳园区深化转型。中央层面将零碳园区纳入国家碳达峰试点工作,推动能耗双控向碳排放双控转型;地方层面打造“一园一策”方案,破解治理碎片化与主体博弈问题。以四川推行的“隔墙售电”机制为例,该举措打破了传统电力系统中发电与用电必须通过公共电网中转的限制,无需“过网费”实现了发电侧与用电侧的直接交易。这一机制的深层改革能够有效降低分布式能源项目交易成本,提高能源利用效率,在激发市场主体参与积极性的同时推动了能源生产和消费方式的转变。
二、推进零碳园区发展的国际经验
国际实践经验表明,零碳园区发展范式呈现系统性重构、多维度创新与制度性变革的协同演进特征,其建设主要涉及零碳工业园区和零碳社区两个维度。
(一)零碳工业园区
零碳工业园区是零碳园区建设的核心,欧美国家较早进行了零碳产业园的实践。鉴于产业活动既是经济活动的中心,又是碳排放的核心区域,因此,对于工业园区而言,零碳园区的打造主要聚焦在能源结构清洁化、构建产业间循环经济共生体系、智慧化管理赋能三个核心模块。
1.能源结构清洁化
使用清洁能源是零碳工业园区的首要特征。园区通过推动可再生能源替代传统化石能源,提升能源系统效率和环境可持续性,成为产业绿色转型的重要载体。德国柏林欧瑞府(EUREF)零碳科技园作为欧洲首个零碳智慧园区,展现了多维度协同驱动下的清洁能源转型路径。园区以“能源转型”为核心,全面整合光伏、风电、沼气等可再生能源,配合微电网与储能设施,实现100%可再生能源供电。其中,屋顶光伏可基本满足园区用电需求,热电联产系统以农业沼气为燃料,除年发电量达2MWh外,余热可覆盖园区约60%的供热需求。英国政府在亨伯工业集群重点发展氢能、风能,建设全球最大的海上风力开发项目。
此外,加强能源管理和储能基础设施建设也有助于能源结构优化。德国欧瑞府零碳科技园区部署1.8MWh电池储能系统,利用退役汽车电池组成储能网络,平衡风光发电的波动性,同时结合储热储冷设备与热泵技术,优化负荷曲线,降低峰值能耗,实现能源跨季节调峰。园区内所有建筑物都可通过智能电表连接到电网,办公照明系统通过日光传感器进行自动控制,提升了用能灵活性。园区分布式智能微电网结合数字化能源消耗管理平台,实现园区能源管理过程可视化,提升了能源系统的灵活性与韧性,实现能源的多能互补与高效配置。
2.构建产业间循环经济共生体系
工业园区(集群)脱碳主要通过产业间资源互补与废弃物互换,形成循环经济共生体系,实现资源最大化利用与废弃物最小化排放。比如丹麦卡伦堡生态工业园是运行较为成功的案例之一。自20世纪60年代开始,丹麦卡伦堡当地几家重要的工业企业(发电厂、炼油厂、制药厂等)面对淡水资源紧缺等问题,开始谋求在生态环境和经济上实现双赢,园区逐渐发展成为包含30余条生态产业链的产业共生群落。其中,由发电、炼油、制药、石膏制板四大核心企业组成主导产业群落;以化肥、水泥、水产养殖等中小企业协同组成配套产业群落;以微生物土壤修复、废物回收处理及城市污水处理等静脉产业组成物质循环和废物还原型企业群落。不仅有效减少核心产业的污染排放,还延伸了产业链,降低生产成本,提高园区整体资源利用效率。
3.智慧化管理赋能
智慧化管理是零碳产业园区实现高效、低碳运营的重要路径。在能源管理方面,新加坡裕廊工业园开发智能能源管理系统,集成光伏发电、储能与微电网技术,动态调节能源供需,可再生能源占比达40%,年节约用电成本超30%。泰国安美德工业园通过部署物联网传感器与5G网络,构建工业能源共享平台,实时监测能源消耗与环境数据有效提升能源管理与园区运营效率。在生产运营层面,德国柏林欧瑞府科技园采用数字技术平台,集成楼宇运营、电能管理与微网控制系统,实现能源生产、存储、消费的全生命周期数字运维。在综合管理方面,园区主要通过搭建数字化综合管理平台,部署各类传感器和边缘计算设备,实时采集能耗、环境与安全数据,实现设备互联与能效优化。
(二)零碳社区
英国贝丁顿零碳社区的设计者为英国著名的生态建筑师比尔·邓斯特,他提出社区建设的核心是在提高生活质量的同时,要有效降低资源的消耗。因此,零碳社区在设计上要实现布局合理,打造零碳建筑体系和零碳交通网络,包括通过被动式建筑设计、光储直柔技术集成、绿色交通网络重构,并将低碳理念融入居民日常,形成生产-生活联动的碳中和范式。
1.零碳建筑
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