

学术研究 | 陈吕军:建立一批零碳园区推进工业领域生态文明建设
2024年12月,中央经济工作会议提出“建立一批零碳园区”。这是党中央统筹全局,积极稳妥推进碳达峰碳中和,进一步推进工业领域建设生态文明的新要求、新部署,是助力经济绿色低碳转型、增强国际竞争力和发展新质生产力的重要抓手,是破困局、谋变局、开新局的强引擎,是推进工业领域生态文明建设的新范式。
一、深刻领会工业领域生态文明建设的核心要义
习近平总书记指出,“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局”。工业园区集中了全国80%的工业企业,产生了全国31%的碳排放,是工业领域实现“双碳”目标的核心载体和产业、能源、技术与制度协同创新的试验田。园区既是经济发展的主战场,也是推进工业领域生态文明建设的生力军。
深学笃行习近平生态文明思想,把握好工业领域生态文明建设方向,其核心要义在于以下方面。(1)从系统观上看,构建“源头防控-过程清洁-末端循环”全要素、全过程、全链条、全领域治理体系,通过产业结构绿色化、生产工艺低碳化、资源利用循环化,实现工业代谢系统与自然生态系统的物质能量平衡。(2)从协同观上看,树立减污降碳协同治理、数字化绿色化协同转型、园区产城融合、技术经济环境综合评价,以及能源的经济性、安全性和环保性三者之间平衡等协同发展观。特别是减污降碳协同治理,涵盖社会、经济、能源、产业、环境、气候等多领域,包括大气、水、固废、土壤、生态等多要素,涉及环境质量改善、温室气体控排、经济高质量发展等多目标。污染物排放和碳排放具有高度同根、同源、同过程的特性,系统协同推进减污降碳,可实现效益最大化,降低全社会治理成本。(3)从效率观上看,即以较小的投入获得更多的产出,强化涵盖全要素生产效率、产业效率、资源效率、碳生产率、生态效率、土地效率的效率观,促进节约资源、降低能耗、减污降碳、提质增效。
二、零碳园区在推动工业生态文明建设中的意义和作用
零碳园区建设是一项复杂的系统工程,其本质是通过系统性改造,将传统高耗能、高排放的产业聚集区转化为绿色低碳循环的经济单元,绝非简单的“减排竞赛”。全面系统推进园区从低碳向零碳迈进,彰显了园区在工业领域生态文明建设中的力量。
首先,建设零碳园区是践行习近平生态文明思想的新范式。零碳园区以“双碳”目标为指引,通过园区能源、生产、建筑、交通、设施、生态等“六大系统改造”,将实现能源革命、产业脱碳、数字治理、制度创新等四大突破。
其次,建设零碳园区是工业领域生态文明建设的战略支点。通过产业链耦合、基础设施共享,可形成“资源-能源-废物”闭路循环,极大提升园区碳生产率。园区拥有丰富的应用场景,可以促进低碳新技术、零碳新技术的应用推广,加快推动技术的商业化、产品化;同时园区集聚众多高水平团队、高科技企业、高效率孵化器等,可以成为低碳新技术和零碳新技术、新产业、新业态的重要策源地以及制度创新发祥地。
再次,建设零碳园区是人与自然和谐共生的中国式现代化的实践样本。建设零碳园区,通过技术革命性突破、制度创新性重构、发展范式系统性转变,实现工业增长与碳排放的深度脱钩,将有效破解“增长与减排”难题,为生态文明与工业文明融合提供“中国方案”,助推中国成为“美丽园区”建设的排头兵,丰富“美丽中国”先行试验区的内涵,打造中国式现代化的实践样本。
三、处理好零碳园区建设中若干重大关系
一是目标导向与问题导向。习近平总书记在加强和改进机关党的建设工作中指出,要处理好目标引领和问题导向的关系,“既要以目标为着眼点,在统筹谋划、顶层设计上下功夫,以增强方向感、计划性;又要以问题为着力点,在补短板、强弱项上持续用力,以增强精准性、实效性”。在零碳园区建设中也要处理好二者关系。目标导向与问题导向是两种互补的战略思维。目标导向强调以终为始,通过顶层设计与路径分解实现系统优化;问题导向聚焦痛点突破,通过根因追溯与动态修正保障执行效率。二者协同可形成“战略-战术”闭环,推动园区从规划到运营全生命周期的可持续转型。
二是思想性与实践性。在思想认识上,零碳园区是新时代新征程我们对工业文明传统范式的深刻重构,是“双碳”战略的微观缩影;建设零碳园区需摒弃“就技术论技术”的局限,构建涵盖能源革命、产业升级、社会治理的系统方案。在实践层面上,零碳园区建设需要辩证把握“三对矛盾”:破与立,同步开展传统产业升级改造与新技术新业态培育;快与慢,短期聚焦“容易摘的果子”,长期攻坚深度脱碳技术;点与面,通过试点经验提炼可复制可推广的技术模式和管理机制。
三是战略与战术。零碳园区建设的战略问题是指影响全局、涉及多方利益的核心矛盾或挑战,侧重于宏观、战略性、长期性,如能源结构转型、园区可再生能源消纳率、政策协同;零碳园区建设的战术问题是影响目标达成的核心瓶颈,主要体现在关键技术和流程节点上,侧重于中微观、策略性、阶段性,如新技术减碳降本提效、零碳园区碳管理体系标准等。零碳园区的重大问题往往决定战略方向,零碳园区的关键问题影响战术落地,通过“分层识别-动态映射-资源协同”方法,实现二者的统筹管理,取得“既见森林,又见树木”的效果。
四、准确理解零碳园区内涵理解零碳园区的内涵,首先需回答两个重点问题。第一个问题是,“碳”包括什么?我们认为,“碳”宜覆盖《京都议定书》及《多哈修正案》规定的7种主要的温室气体,CO2、CH4、N2O、HFCS、PFCS、SF6和NF3,根据百年尺度全球变暖潜势折算为二氧化碳当量CO2e;特殊情况园区涉及《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中上述七种温室气体之外的温室气体,排放量不能忽略时应单独核算;生物源CO2建议单独报告。这是由工业园区生产者属性决定的,也将为今后更好地与国际互信认证打好基础。第二个问题是,园区“零碳”的含义是什么?我们认为,园区“零碳”指的是园区的温室气体源排放与汇清除达到平衡。源排放包括直接排放和外购电力、热力的间接排放。直接排放当前阶段宜重点核算化石燃料燃烧、工业过程和产品使用以及废弃物处理处置的碳排放。外购电力和热力当前阶段建议只计算CO2排放;电力二氧化碳排放因子参考生态环境部发布的数据;热力CO2排放因子根据实际供热企业的生产情况核算,其中热电联产情况,按热量等价值进行分配。园区内的温室气体汇清除往往不能与源排放平衡,可通过投资或购买经认证的碳减排抵消。
五、以“目标愿景”引领零碳园区建设
目前,我国已发布二十余项园区降碳相关的地方标准、团体标准等,为零碳园区建设奠定了一定基础,但对于零碳园区尚无统一的标准化定义。不同的地区和组织提出了具有各自特点的零碳园区相关概念和框架,可将其总结为两类:“结果认定型”和“目标愿景型”。“结果认定型”即园区要达到净零碳排放,不同标准间的主要差异在于碳排放核算边界是否包含范围三排放,国际普遍采用的是“结果认定型”概念;“目标愿景型”即园区要积极向净零目标迈进,持续开展深度碳减排和碳增汇,达到基本实现碳中和的条件。
现阶段,我们认为零碳园区是以净零碳排放为目标,通过系统性减排措施,实现园区内能源供给、工业生产、建筑运营、交通物流等环节深度减排的综合性产业集聚区域,其核心不是通过碳捕集利用和封存(CCUS)、碳抵消机制等实现“排放归零”,而是通过能源结构转型、资源高效利用、产业协同创新和碳管理机制,推动经济发展与碳排放的深度脱钩,实现园区的全面绿色转型,同时培育产业竞争优势。基于以上认识,我们提出低碳园区和零碳园区定义为:低碳园区是指践行绿色、可持续发展理念,通过能源资源高效利用、基础设施聚集共享、产业结构优化调整、技术管理手段创新等方式,实现碳排放强度持续降低、园区经济增长与碳排放相对脱钩的产业园区;零碳园区是指在园区规划建设管理等方面系统性融入“碳中和”理念,综合运用节能、减排、固碳、碳汇、碳交易等多种手段,在园区内部基本实现碳排放总量与汇清除平衡的产业园区。
六、着力改造产业园区六大系统,推进零碳园区建设
零碳园区建设,需从能源系统、基础设施系统、生产系统、交通物流系统、建筑系统以及生态系统六大系统进行低碳零碳改造。具体包括:
(1)能源系统:坚持清洁高效、安全低碳原则,统筹绿色低碳发展与能源安全,实现园区经济增长与低碳环保的双赢;
(2)基础设施系统:包括污染治理、供排水、照明等传统基础设施和数据中心、输配电、储能、5G基站等新型基础设施,加强节能管理,提高能效水平。通过智能化管理手段,实现对基础设施能源使用情况的实时监测和优化调控,提高能源利用效率;
(3)生产系统:包括园区内的全部生产过程,采用先进的工艺技术,优化生产流程,选用高效节能设备,实施能源管理等措施降低碳排放,提高碳生产率;
(4)交通物流系统:包括园区内及周边辅助交通物流系统,遵循低碳化原则,积极采用清洁能源和低碳技术,降低运输全过程的碳排放;
(5)建筑系统:包括园区内的全部工业建筑、公共建筑和民用建筑,基于绿色、低碳、节能、环保的原则,推动绿色建筑的发展,优化建筑能源结构,提高能源利用效率,降低建筑碳排放;
(6)生态系统:包括园区边界范围内的全部自然生态系统和人工生态系统,正确处理发展与保护的关系,持续保护和修复自然生态系统、建设和维护人工生态系统,持续提升园区碳汇水平。
七、积极开展零碳园区建设七大关键行动
零碳园区作为实现碳中和的关键载体,需以“技术-产业-制度”协同创新为核心,重点突破高比例可再生能源消纳、工业深度脱碳工艺、碳资产运营体系等难题。短期聚焦试点示范与关键技术攻关,中长期推动标准统一与商业模式复制。当前,重点开展以下关键行动:
1.加强工业园区物质流、能量流精细化数字化管理
国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》强调,“加强园区物质流管理”。物质流、能量流精细化数字化管理,是建立零碳园区的关键和基础性工作。具体如何开展园区物质流能量流管理?首先,运用数字化技术,自下而上,理清园区多产品、多元素、多层级物质、能量代谢结构、路径、过程;其次,定量揭示园区物质能量流动伴生的直接和间接碳排放;进而,从碳排放总量和碳生产率两个维度识别降碳主要矛盾和矛盾的主要方面,针对性地调控园区经济活动的物质能量流动过程,持续迭代优化。加强园区物质流能量流管理,就是要在产品、企业和园区多层面,实现人、机、料、法、环、测等六要素数字化集成,面向碳管理设计开发智慧化应用场景。
运用大数据、区块链、工业互联网标识解析技术,提升物质流、能量流相关数据的监测、采集、存储、核算和校验可靠性与即时性,园区碳核算因子与全国碳排放权交易市场、排污许可证管理信息平台数据互校互补,强化监测、计量和统计技术在产园区碳核算工作中的应用。
2.加快形成统一规范的工业园区碳核算方法体系和零碳园区系列标准
着力“精、准、透、深”,建立园区统一规范的统计、核算、报告和核查等碳管理体系。建立工业园区“一芯四核”互馈式碳核算方法体系。一“芯”引领,旨在落实碳达峰碳中和目标任务过程中锻造新的产业竞争优势。四“核”驱动具体为明确核算结果应用目标和核算范围边界;基于园区物质能量流动建立温室气体核算清单;力求计算原理规范化、基础数据本地化、权责划分清晰化,精准测算工业园区多层级多主体碳排放;深挖核算结果应用潜力。
加快制定零碳园区系列标准规范,包括《低(零)碳产业园区建设导则》《工业园区温室气体排放核算与报告指南或标准》《工业园区温室气体核查技术指南(系列标准)》等,更新已有相关国家标准,推进已发布团体标准、地方标准等应用并择优转化为国家标准。
3.典型园区先行先试,“一园一策”制定零碳技术路径
基于战略定位、产业体系、能碳特点等,选取典型园区先行先试。选好园区、定好边界,耦合物质流、能量流与碳流分析方法,刻画园区碳流图;运用脱钩指数分析经济发展与碳排放脱钩趋势,识别多主体减污降碳协同关键行动与技术需求;运用技术经济分析、技术成熟度评价与生命周期评价方法,量化关键行动的技术经济与环境综合效益,一园一策,制定降碳成本效益路线图,通过实践迭代优化,提高零碳园区建设的针对性和技术成熟度,全面加强园区能源清洁化、生产清洁化、产业结构优化升级、绿色供应链、低碳基础设施等一系列关键支撑应用。
4.重构能源系统,推广储能与虚拟电厂等新技术应用
工业园区作为能源消耗和电力需求集中的区域,其“双碳”目标实现关键在于能源转型,必须大幅度提升可再生能源比例。但风光发电波动性大,难以满足园区工业生产用电可靠性要求,消纳困难。建设零碳园区,破解风光发电波动性难题,必须加快先进储能技术、多能互补优化、虚拟电厂、微电网智能调度等推广和应用,通过大规模场景应用、激励机制等综合施策,蹚出一条高安全性、稳定性和可靠性的园区零碳能源系统新路子。
储能技术的核心应用场景主要包括:(1)削峰填谷场景,利用峰谷电价差,在电价低谷时储电,高峰时放电,降低园区用电成本;(2)备用电源保障生产连续性场景,在电网故障或限电时提供应急电力,避免生产线中断;(3)可再生能源消纳与微电网场景,整合园区屋顶光伏、风电等间歇性能源,平抑波动并实现自发自用;(4)电力需求侧管理场景,通过储能调节园区最大需量功率,避免因短时超容支付高额需量电费;(5)工业余热/余压回收储能场景,即将生产过程中的余热、余压转化为电能储存。
虚拟电厂是通过聚合分布式能源资源(如储能、光伏、可控负荷等),结合数字技术实现能源优化调度与市场交易,不仅是能源管理工具,更是实现“源-网-荷-储”一体化的战略抓手。随着电力市场化改革深化,虚拟电厂将成为工业园区从“用能者”向“产消者”转型的核心引擎,主要功能包括:资源聚合,即整合园区内分布式光伏、储能系统、电动汽车充电桩、可调节工业负荷(如空压机、制冷设备)等资源,形成统一调度的“虚拟电厂”;智能优化,即通过AI算法预测电价、负荷及可再生能源出力,动态调整储能充放电、柔性负荷启停,实现经济性与低碳目标平衡;市场交易,即参与电力现货市场、调峰辅助服务、需求响应等,获取电费差价或补贴收益。
5.产业脱碳,推进绿氢、绿氧、绿甲醇、绿氨等大宗基础原料在高排放行业工艺替代与碳循环
产业脱碳是零碳园区建设的重要基石。随着电解槽技术降本和规模化应用,预计绿氢、绿氧、绿甲醇、绿氨等大宗基础原料将在园区产业脱碳中发挥核心支柱作用。
绿氢、绿氧是通过可再生能源(如风电、光伏)电解水制取的,其生产全程接近零碳,是工业脱碳的核心路径。绿氢在工业园区的关键应用包括以下几个方面。(1)高排放工业原料替代,如在钢铁行业,绿氢替代焦炭作还原剂,碳排放减少90%以上;在化工行业,绿氢替代天然气重整工艺,用于制备绿色低碳的合成氨、甲醇等基础原料。(2)工业燃料与能源载体,如作为高温燃料,绿氢替代天然气用于玻璃、陶瓷等行业的窑炉加热(1200℃以上高温场景)。(3)储能与调峰,富余绿电制氢储存,用于园区电网调峰或燃料电池发电。(4)交通运输与物流,如用于氢燃料电池车,园区内重卡、叉车等短途运输工具,加氢站基础设施集中建设。
绿甲醇同样是工业脱碳的重要载体,其在工业园区的应用将围绕“原料替代-燃料转型-碳循环”三大主线展开,通过技术降本、政策激励与基础设施协同,未来将成为高碳行业脱碳的核心解决方案。优先布局风光资源富集、化工产业密集的园区,聚焦船舶燃料与化工原料两大高附加值场景,构建“电-氢-甲醇-碳”四位一体的零碳循环体系,是绿色甲醇商业化落地的关键路径。其核心优势体现在:(1)碳中和闭环,绿色甲醇与CCUS、生物质能耦合,推动工业园区从“碳源”向“碳汇”转型;(2)基础设施兼容性,可兼容现有化工设备(合成塔、储罐)、运输网络(船舶、槽车)及燃料发动机,改造成本低;(3)能量密度与储运优势,能量密度(15.8MJ/L)高于液氢(8.5MJ/L),常温液态储运,安全性高,适合园区内外调配。
6.加强能力建设,培育园区低碳零碳建设
人才零碳园区人才能力建设,需围绕“知识-技能-实践-创新”四维体系,结合产教融合、国际合作与政策支持,打造覆盖“顶层设计-技术研发-运营管理”的全链条人才培养生态。主要关键举措包括:(1)构建产教融合教育体系,从重点高校筛选生命周期评价、碳核算方法等优质课程,建设双碳教学资源共享课程,面向企业、园区,编制面向园区从业人员的实用教材和手册,组织开展多样化人才培训交流;(2)打造多层次实训平台,配备虚拟电厂操作台、碳捕集模拟装置,实现多种脱碳场景模拟教学;(3)强化数字化能力赋能,建立虚拟仿真平台,开发“零碳园区元宇宙实训系统”,模拟风光储协同调度、碳交易等场景,设计基于AI助手的模块化碳核算系列课程,上线“零碳智库”知识引擎,基于大模型提供个性化学习路径推荐;(4)将碳培训纳入园区、企业管理者和技术骨干的职业培训体系,持续提升园区“双碳”软实力。
7.加强国际协作,推动园区产品碳足迹规则国际互信
零碳园区作为全球碳中和进程的关键载体,其建设离不开跨国技术协同、标准互认、资金流动与政策对话。国际协作不仅加速技术迭代与成本下降,更通过资源共享与风险共担,推动全球气候治理从博弈走向共赢。立足实际,当前零碳园区国际协作主要任务有:(1)参与全球零碳园区标准制定,推动产品碳足迹规则国际对接,促进技术互认与碳市场联通;(2)开发碳关税豁免服务(如欧盟CBAM认证),吸引外向型企业入园;(3)推动园区产品碳足迹规则国际互信,积极应对国际涉碳贸易政策,推动与共建“一带一路”国家产品碳足迹规则交流互认,提升中国贡献度,力争在锂电池、光伏、新能源汽车和电子电器等领域推动制定产品碳足迹国际标准,保障我国出口产品碳足迹信息安全,促进数据互联互通。
园区在有限的地理空间内,通过有序布局生产生活生态,科学调控物质-能量-碳-污染物协同流动,追求个体效益与整体效率协同优化,产业系统与自然系统和谐共生,产城融合、美美与共。建设好零碳园区,是园区走实走稳能耗双控向碳双控转变之路、以双碳工作锻造产业竞争优势的具体体现。建设好零碳园区,必须将产业生态系统内部卓绝努力与外部清洁绿色结合起来,踔厉奋发,立足绿色产业强基,借力能源低碳转型,突出实干减碳,求真务实,杜绝空谈滥标。
零碳园区建设丰富了工业领域生态文明建设理论与实践,成为人与自然和谐共生的中国式现代化的实践样板。展望未来,零碳园区将演变为“碳中和创新引擎”,通过技术外溢、政策创新与金融赋能,驱动全域绿色转型。
来源 |《环境与可持续发展》2025年第2期
排版 | 褚浩宇、吕宇乾