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零碳智慧園區(qū)是一個整體性的概念,要實現(xiàn)園區(qū)碳中和的建設(shè)目標(biāo),必須要對園區(qū)規(guī)劃、空間布局、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境、運行管理等進行系統(tǒng)性考慮,并將零碳理念落實到園區(qū)主要的碳排放場景中,統(tǒng)籌考慮企業(yè)生產(chǎn)、樓宇建筑、園區(qū)交通等各個方面的直接或間接碳排放,全面推動零碳生產(chǎn)、零碳建筑、零碳交通等應(yīng)用場景轉(zhuǎn)型。
一、零碳生產(chǎn)
在能源消費側(cè),能源總量和強度雙控、降低高耗能制造業(yè)碳排放量、實現(xiàn)“綠色制造”是我國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵一步,其中鋼鐵、化工、有色金屬和建材等行業(yè)需要重點發(fā)力。高耗能工業(yè)園區(qū)實現(xiàn)低碳化乃至于零碳化的主要途徑包括:優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈布局以提升集群內(nèi)循環(huán)效率,以園區(qū)或區(qū)域能源系統(tǒng)大循環(huán)視角進行產(chǎn)業(yè)鏈的聚集,通過園區(qū)內(nèi)、產(chǎn)業(yè)集群12內(nèi)企業(yè)的生態(tài)共生,實現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)的統(tǒng)籌規(guī)劃和梯級利用;工藝優(yōu)化以提升能源產(chǎn)出效率,積極推動工藝創(chuàng)新,針對不同行業(yè)的特點,加快低碳工藝的研發(fā)和推廣應(yīng)用;通過電氣化以及清潔能源利用降低生產(chǎn)過程直接排放,推廣風(fēng)能、光能等清潔能源替代化石能源,利用柔性電力技術(shù)、儲能技術(shù)等(如太陽能儲能路燈的建設(shè)),推動園區(qū)建設(shè)綠色能源供應(yīng)體系;利用負碳技術(shù)降低終端排放。
1、關(guān)鍵技術(shù):氫還原
氫還原是指用氫替代碳作為還原劑,在高溫下將金屬氧化物還原以制取金屬的方法,其還原產(chǎn)物為水,沒有二氧化碳排放,并且與其他方法(如碳還原法、鋅還原法等)相比,產(chǎn)品性質(zhì)較易控制,純度也較高,廣泛用于鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末和鍺、硅的生產(chǎn)。氫冶金技術(shù)主要的工藝路線有富氫還原高爐、氣基直接還原豎爐等。富氫還原高爐工藝,以純氫/富氫還原氣部分代替煤或焦炭,通過風(fēng)口噴吹入高爐,增加爐內(nèi)煤氣含氫量,強化氫在爐中上部參與間接還原,實現(xiàn)碳減排。氣基直接還原豎爐工藝,把以高爐為基礎(chǔ)的碳密集型煉鋼工藝逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q爐-電弧爐短流程工藝路線,實現(xiàn)鋼鐵流程革新和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。作為冶金行業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型的重要途徑,氫還原相關(guān)技術(shù)的研發(fā)近年來已經(jīng)獲得廣泛關(guān)注,并且出現(xiàn)成熟的工業(yè)方案應(yīng)用。
2、關(guān)鍵技術(shù):CCUS
碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilization, and Storage, CCUS)指將二氧化碳從排放源中分離后或直接加以利用或封存,以實現(xiàn)二氧化碳減排的技術(shù)過程,包括二氧化碳的捕集、運輸、封存以及利用四個環(huán)節(jié)。在園區(qū)層面,鑒于生產(chǎn)工藝與新能源出力不連續(xù)性和不穩(wěn)定性等原因,能源和生產(chǎn)環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)完全的零碳排放,通過負碳技術(shù)等碳移除的手段,可以抵消部分化石能源的碳排放而實現(xiàn)碳中和。CCUS技術(shù)大部分仍處在技術(shù)原型階段或者試點階段,完全成熟且能夠投入市場的技術(shù)相對較少。CCUS技術(shù)在天然氣加工及化肥生產(chǎn)領(lǐng)域較為成熟,已經(jīng)能夠以較低的成本捕集二氧化碳;但是在一些缺乏其他減排措施、非常依賴CCUS技術(shù)的行業(yè),例如水泥或鋼鐵制造業(yè),相應(yīng)的CCUS技術(shù)仍處在起步階段。
二、零碳建筑
零碳建筑是在建筑全生命周期內(nèi),充分利用建筑本體節(jié)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(xiàn)凈零碳排放的建筑,同時,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(nèi)部環(huán)境,并提高建筑抵御氣候變化的能力。根據(jù)世界綠色建筑協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù),來自建筑物的溫室氣體排放占所有溫室氣體排放的近40%,成為各種類型園區(qū)中的主要碳排放來源之一,并貫穿園區(qū)建設(shè)的全過程。其中來源于鋼鐵、水泥、玻璃等建筑材料的生產(chǎn)和運輸,以及現(xiàn)場施工過程的碳排放稱為建筑的內(nèi)含碳排放;來源于建筑運行階段的碳排放,包括暖通空調(diào)、生活熱水、照明及電梯、燃氣等能源消耗產(chǎn)生的碳排放為建筑的運營碳排放。打造零碳建筑,在源頭上實現(xiàn)全部能耗由場地產(chǎn)生的可再生能源提供,積極采用低排放水泥等綠色建筑材料,充分結(jié)合新設(shè)備、新技術(shù)對建筑內(nèi)部環(huán)境進行節(jié)能改造,最大幅度降低建筑供暖、空調(diào)、照明能耗。
1、關(guān)鍵技術(shù):被動、主動建筑能效提升
零碳建筑的建設(shè)遵循“被動優(yōu)先減少需求、主動優(yōu)化提高能效”的理念,采用一體化設(shè)計方案,依托區(qū)域的資源稟賦實現(xiàn)碳中和。被動技術(shù)優(yōu)先通過特殊的采光、保溫等設(shè)計,營造適宜的微氣候,使建筑能夠充分利用光照、人體、電器散熱以及自然風(fēng)等實現(xiàn)或接近實現(xiàn)恒溫、恒濕、恒氧、隔離霧霾的舒適條件。主動優(yōu)化在被動設(shè)計的基礎(chǔ)上,強調(diào)可再生能源的應(yīng)用,實現(xiàn)能耗效率與最佳室內(nèi)氣候之間的平衡,有效改善人們的健康水平和居住舒適度?!氨粍?主動”一體化是建筑場景的綜合解決方案,是根據(jù)實際的需求場景對相關(guān)技術(shù)的整合,包括高性能圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)、可控自然通風(fēng)和采光技術(shù)、高效熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖、相變儲能技術(shù)等一系列涵蓋材料、設(shè)備、能源、數(shù)字系統(tǒng)等領(lǐng)域技術(shù)。
三、零碳交通
零碳交通指交通運輸使用能源所產(chǎn)生的碳排放能夠為零,或者其產(chǎn)生的碳排放能夠被其他途徑所吸收中和。常見的交通減排方式包括減少出行、改變出行方式以及使用零排放的交通工具、選擇使用更加清潔的能源、提升交通工具能源使用效率、提升路網(wǎng)通行效率等。園區(qū)實現(xiàn)零碳交通,首先需要以新能源汽車為核心實現(xiàn)交通工具電氣化,通過合理規(guī)劃、有序建設(shè)充電站等配套設(shè)施,做好充電設(shè)施預(yù)留接口與停車場區(qū)域總體布局,以電能代替化石燃料實現(xiàn)交通過程的零碳排放。其次,優(yōu)先發(fā)展園區(qū)公共交通,建設(shè)集約高效、智慧便捷的綠色公共交通體系,鼓勵公共出行、共享出行等零碳排放出行方式。再次,園區(qū)需要完善智能交通體系,推動智能化交通管理和智能化交通服務(wù)以提升通行效率。最后,園區(qū)需要通過合理的規(guī)劃布局、應(yīng)用新型技術(shù)方案等方式避免和減少出行,提升出行效率等。
1、關(guān)鍵技術(shù):充電樁
電動汽車充電樁是安裝于公共建筑(公共樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi),根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車提供電力保障的充電設(shè)備。零碳智慧園區(qū)需要合理規(guī)劃充電設(shè)施的位置與容量、優(yōu)化充電設(shè)施的運行,加強對用電終端的監(jiān)控管理,提高服務(wù)質(zhì)量,降低能源消耗,以有力保障園區(qū)零碳交通的實現(xiàn)。在對充電樁位置與容量進行合理規(guī)劃的基礎(chǔ)上,零碳智慧園區(qū)對用電終端的監(jiān)控管理系統(tǒng)也需要一并部署,推進充電樁與園區(qū)智慧燈桿、通信、云計算、智能電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有機融合,利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化充電樁位置布局,合理安排充電時間,平滑電網(wǎng)負荷曲線,提高利用率。
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