零碳園區(qū)未來發(fā)展的趨勢及解決方案

江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰214405

摘要：自2021年10月，零碳產業(yè)園在內蒙古鄂爾多斯落地以來，以“零碳"為主題產業(yè)園建設成為風尚，零碳產業(yè)園迎來政策東風，今年以來，陸續(xù)有十個省(自治區(qū)、直轄市）規(guī)劃出臺了有關零碳產業(yè)園區(qū)的政策文件。智慧園區(qū)是產業(yè)集聚發(fā)展的核心單元，也是我國推進新型城鎮(zhèn)化、實施制造強國戰(zhàn)略最重要、廣泛的空間載體，成為我國實現“雙碳"目標必須牽住的“牛鼻子"。本文通過對零碳智慧園區(qū)未來發(fā)展關鍵淺析，展望未來零碳智慧園區(qū)的發(fā)展內涵，希望能為零碳智慧園區(qū)的建設者提供參考。

關鍵詞：零碳；智慧園區(qū)；政策；生態(tài)；應用；整體；智慧

1.概述

隨著零碳概念大火，以此為主題的智慧園區(qū)建設已成新風尚，從地方政府到能源企業(yè)熱情高漲，紛紛大方定政策、出投資。零碳智慧園區(qū)建設是復雜的系統(tǒng)性工程，需要在園區(qū)規(guī)劃、建設、管理等全生命周期融入“ 碳中和"理念。零碳智慧園區(qū)的實現，離不開節(jié)能、減排、固碳、碳匯等多種手段的支撐。同時，需要通過產業(yè)低碳化發(fā)展、能源綠色化轉型、設施集聚化共享、資源循環(huán)化利用、碳要素智慧化管理，以在園區(qū)內部達到碳排放與吸收自我平衡，實現生產、生態(tài)、生活深度融合。零碳智慧園區(qū)建設需要明確目標愿景和建設思路，構建零碳轉型的能力保障，并依托關鍵技術和要素支撐，依據行之有效的路徑持續(xù)推進。而作為“零碳"戰(zhàn)略者，零碳智慧園區(qū)則需要在相關機制體制環(huán)境尚未完善、框架和建設路徑尚不清晰、相關技術條件仍不成熟的前提下，掌握好經濟增長與碳約束之間的平衡，逐步探索“零碳"戰(zhàn)略實踐落地的現實路徑。

2.發(fā)展分析

2.1從政策單點布局到機制環(huán)境日益完備演進

自我國碳達峰和碳中和，以下簡稱“雙碳"，目標提出以來，我國減排政策力度不斷加碼，從國家到地方紛紛跟進細化政策，打出政策組合拳，先后有住建部、生態(tài)環(huán)境部、科技部、財政部、工信部及國務院相關機構均針對“雙碳"發(fā)布政策，機制環(huán)境持續(xù)日益完善。目前，我國相關部委均已就未來減排工作作出安排，方向較為明確，其中發(fā)改委提出從調整能源結構、產業(yè)結構轉型、提升能源利用效率、低碳技術研發(fā)推廣、健全低碳發(fā)展體制機制以及生態(tài)碳匯六大發(fā)力領域，為“雙碳"工作作出了總體布局，可視為統(tǒng)領性安排。通過對各部委已發(fā)布的和在編的政策來看，能源和工業(yè)領域是政策主體和重點關注對象，能源部門能源轉型以及工業(yè)部門鋼鐵減壓的目標均十分明確。除了對能源和工業(yè)部門的直接調控之外，金融、生態(tài)、科技等領域也將成為主要發(fā)力方向，相關政策機制不斷完善，為雙碳目標的如期實現提供堅實保障。在金融領域，中國綠色金融體系建設穩(wěn)步發(fā)展，綠色債券發(fā)行量、未來綠色金融體系以及綠色低碳市場的相關財稅政策有望進一步完善。在科技領域，科技部將加大碳減排科技攻關。在生態(tài)領域，中國碳市場的覆蓋范圍將逐步擴大，通過發(fā)揮價格信號的引導作用，鼓勵企業(yè)開展節(jié)能減排。碳排放統(tǒng)計核算工作組加快建立統(tǒng)一的碳排放統(tǒng)計核算體系，為制定減排政策和各類主體采取減排行動提供依據。

2.2零碳將從被動向主動生態(tài)演進

隨著零碳機制環(huán)境逐漸建立，零碳氛圍開始形成，城市、園區(qū)、企業(yè)、居民將從零碳建設中獲得有效激勵，從被動接受逐步轉變?yōu)橹鲃訁⑴c、積極推進，在政府的引導下，合力共建低碳社會。政府作為低碳制度的供給者和制度執(zhí)行情況的監(jiān)管者，積極完善頂層設計、強化政策引導，統(tǒng)籌制定總體方案和具體措施，保障“雙碳" 工作穩(wěn)妥推進。行業(yè)企業(yè)發(fā)揮實施主體作用，不斷提高貫徹創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享新發(fā)展理念的能力和水平，落實高質量發(fā)展要求，加快傳統(tǒng)產業(yè)改造升級和智能制造發(fā)展，聚焦“雙碳"目標，構建節(jié)約高效的社會用能模式，加快工業(yè)綠色低碳轉型。社會民眾自覺開展綠色生活創(chuàng)建活動，倡導簡約適度、綠色低碳生產生活方式，培育綠色、健康、安全消費習慣。2021年7月，首屆中國碳中和圖譜及零碳城市峰會上，部委智庫及央企、地方政府共同發(fā)起“百城千企零碳行動"，共建高水平零碳企業(yè)、零碳智慧園區(qū)、零碳產業(yè)集群和零碳城市。未來，通過政府主導、政策引導、市場調節(jié)、企業(yè)、全社會共同參與，整體實施、持續(xù)推進、共建共治共享的“雙碳"建設新格局將逐步形成。

2.3零碳將將向生產生活應用演進

碳賬戶、碳金融、碳信用、碳普惠等類型服務逐步落地，并沿場景深度整合為實踐方案，面向企業(yè)和居民提供靈活方案+服務包，通過產品類型產品形式的不斷豐富創(chuàng)新，服務于生產生活生態(tài)，為雙碳目標的實現提供長期、穩(wěn)定、可靠的系統(tǒng)性支持。隨著全國碳交易市場化運行，碳賬戶機制先行建立，通過明確各相關主體在減碳方面的責任，實現減碳責任分解落地，推動綠色轉型取得實質性進展。在此背景下，各地根據自身情況建立碳賬戶體系，例如工業(yè)碳賬戶、農業(yè)碳中和賬戶、個人碳賬戶三大體系碳賬戶以及銀行機構碳賬戶、銀行員工碳賬戶、企業(yè)客戶碳賬戶、個人碳賬戶四大領域碳賬戶等不同碳賬戶體系，以推動工業(yè)、企業(yè)、居民生活等重點領域綠色低碳轉型。在個人碳賬戶體系基礎上，個人碳賬戶建設將逐步深化，業(yè)務場景也將持續(xù)覆蓋社會生活方方面面，例如用電用水、交通碳排、公益活動等，同時碳賬戶積分還將與銀行評級、個人碳信用等相結合，助力打造綠色信用體系。相應的，政府也將引導金融機構基于碳排放信息的金融產品和服務創(chuàng)新，加強對低碳、減碳、脫碳等領域的金融支持，為“雙碳"工作向更深和更高層次邁進賦予動能。

2.4零碳將從局部向整體演進

全國范圍內，各類特色突出差異化的零碳智慧園區(qū)實踐不斷落地，動態(tài)中優(yōu)化經驗總結，形成模式，并全國范圍內擴散推廣。生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關于推進國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)碳達峰碳中和相關工作的通知》，要求各園區(qū)將“雙碳"作為國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設的重要內容，形成“雙碳"工作方案和實施路徑，分階段、有步驟地推動示范園區(qū)先于全社會，在2030年前實現碳達峰，2060年前實現全面碳中和。這表明，以 生態(tài)工業(yè)園區(qū)為代表的工業(yè)園區(qū)逐漸成為實現“雙碳"目標的精準抓手之一，開始探索零碳智慧園區(qū)建設路徑，發(fā)揮促進減污降碳協(xié)同增效、推動區(qū)域綠色發(fā)展中的示范作用。自“十三五"規(guī)劃提出“實施近零碳排放區(qū)示范工程"以來，我國多地積極開展試點示范工程建設工作，并且取得了顯著成效，探索出了各具特色的經驗模式和創(chuàng)新路徑。例如廣東作為全國低碳試點省，因地制宜開展零碳排放建設，目前已基本建立起城市、城鎮(zhèn)、園區(qū)、社區(qū)、企業(yè)、產品等多層次的試點示范體系。伴隨政策、技術、資金以及人才等多方面的驅動力不斷加強，未來零碳智慧園區(qū)建設進程將持續(xù)加快，深化落地應用。

2.5零碳賦能管理向智慧應用演進

隨著能源大數據中心不斷建成投運，經濟社會主要運行指標、碳排放量、氣象等相關數據加快集成融合，逐步支撐“雙碳"智慧研判及自主優(yōu)化，助力政府科學決策、企業(yè)精益管理以及服務民眾智慧用能。在供給側，通過對發(fā)電及電網企業(yè)的二氧化碳排放量等數據集聚分析，能夠為發(fā)電企業(yè)和電網企業(yè)控制與管理電廠、機組和設備的碳排放量提供準確的決策依據，并進一步基于數據開展損失電量細化分析，實現運行優(yōu)化、智能監(jiān)盤， 提高發(fā)電效率。在需求側，企業(yè)或園區(qū)等借助智能設備，實時掌握生產運營各環(huán)節(jié)碳排數據并進行碳排數據分析，識別全產業(yè)鏈范圍內的減排機會，并制定相應運營優(yōu)化舉措，在減少碳排的同時實現精益運營。此外，通過對各區(qū)域、各行業(yè)乃至各企業(yè)的碳排放總量、單位GDP碳排放強度的測算及動態(tài)監(jiān)測，實現碳足跡追蹤、  管控，有助于政府及監(jiān)管機構等相關部門及時了解企業(yè)的碳排放情況與碳中和發(fā)展進程，輔助政府治理、科學決策、高效規(guī)劃制定。在此基礎上構建碳中和綜合評估模型，進行碳排放與碳達峰趨勢分析，實現對分領域、分區(qū)域、分行業(yè)等碳達峰進程的數智化研判分析，支撐政府精準管控。

三、安科瑞能為零碳園區(qū)建設提供哪些方案

安科瑞作為專業(yè)的智慧能源管理解決方案提供商，能為零碳園區(qū)建設提供包括碳計量電表、分布式光伏、分布式儲能、電動車有序充電以及園區(qū)智慧能源管理平臺等解決方案，為零碳園區(qū)的建設提供“云-邊-端"一體化解決方案，利用“云邊協(xié)同"智慧策略幫助園區(qū)充分利用好新能源，明確降碳成本效益路線圖。

2.1 碳電表

碳電表是一種新型的計量工具，它的出現是為了幫助我們更好地理解和計算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據實際電能消耗的計量數據，動態(tài)計算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子，也就是平均每度電所蘊含的碳排放量。這個數值是實時更新的，能夠真實反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現對于企業(yè)有著非常重要的意義，有了這些數據，企業(yè)就可以追蹤產品生產過程的碳排放，根據碳排放情況優(yōu)化電源結構，制定更加綠色低碳的生產模式。

AEM96三相多功能碳電表，集成三相電力參數測量、分時電能計量及碳排放統(tǒng)計，根據不同使用工況的電碳折算因子集成碳結算功能，包含12組碳排放值及對應的碳排放因子，它能夠實時計算并給出企業(yè)生產用電帶來的碳排放量，讓碳排放像電能一樣方便記錄，配合安科瑞碳資產管理平臺，大大簡化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計工作。

圖1 AEM96三相多功能碳電表

2.2 分布式光伏解決方案

著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展以及國能發(fā)新能規(guī)〔2025〕7號文、發(fā)改價格〔2025〕136號文相繼出臺，分布式光伏建設越來越需要面臨并網、運行安全和能量管理方面的問題，并不是建了就能用。供電部門對于分布式光伏電站并網保護、穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質量以及和調度的通信均有要求。

圖2 分布式光伏建設系統(tǒng)圖

1. 根據《分布式電源接入電網技術規(guī)定》和《電能質量管理辦法（暫行）》等相關標準和規(guī)范要求，光伏電站并網點需要監(jiān)測并網點電能質量；

2. 根據《分布式電源接入電網技術規(guī)定》并網點安裝防孤島保護裝置，防止光伏電站孤島運行；

3. 并網點安裝國網電能計量表和遠動裝置用于上傳光伏電站發(fā)電數據，由當地供電部門確定；

4. 對于自發(fā)自用、余電不上網系統(tǒng)，公共連接點處還需要配置防逆流保護裝置，動作與切除或調節(jié)光伏逆變器，根據要求可使用不同的控制策略。

5. 配置國網縱向加密認證裝置、正/反向隔離裝置、網絡安全監(jiān)測裝置、遠動網關等，按照電網要求的數據格式和安全要求接受電網調度；

6. 光伏監(jiān)控系統(tǒng)需采集站內逆變器、箱變、保護測控裝置、電能質量監(jiān)測裝置、防孤島保護、電能計量等數據，在本地工作站實時監(jiān)控，還需要把數據上傳給電網調度系統(tǒng)，接受電網調度；

7. 根據當地供電部門需要配置光功率預測系統(tǒng)、AGC/AVC系統(tǒng)、微機防誤系統(tǒng)、“四可"系統(tǒng)等，數據上傳調度系統(tǒng)。

分布式光伏建設相關二次設備：

2.3 分布式儲能解決方案

儲能系統(tǒng)作為光伏發(fā)電蓄水池和中轉站，在消納光伏發(fā)電過程中起著很重要的作用，在零碳園區(qū)建設。

按照GB/T 36547-2018《電化學儲能系統(tǒng)接入電網技術規(guī)定》要求，儲能系統(tǒng)的微機保護配置要求：儲能電站并網點配置AM5-IS防孤島保護，非計劃孤島時應在2s動作，將儲能電站與電網斷開。

關于儲能系統(tǒng)計量點的設置：如果儲能系統(tǒng)接入園區(qū)內部電網，計量點設置在并網點。

儲能單元應具備絕緣監(jiān)測功能，當儲能單元絕緣低時應能發(fā)出報警和/或跳閘信號通知儲能變流器及計算機監(jiān)控系統(tǒng)，如果BMS或者PCS不具備絕緣監(jiān)測功能可單獨配置直流絕緣監(jiān)測裝置。

通過10kV接入公用電網的儲能系統(tǒng)電能質量宜滿足GB/T19862要求的電能質量監(jiān)測裝置，當儲能系統(tǒng)的電能質量指標不滿足要求時，配置電能質量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測并網點電能質量。

圖3 儲能系統(tǒng)圖

儲能系統(tǒng)二次設備選型

2.4 有序充電解決方案

以電代油、以電代氣是零碳園區(qū)能源轉型中的過程，為新能源車補充能源的充換電站也是必配設施。安科瑞有序充電系統(tǒng)基于預測算法，可以實現對企業(yè)變壓器負荷率、光伏發(fā)電和充電負荷需求預測結合充電樁的監(jiān)控、調度和管理，提高光伏發(fā)電消納，提升園區(qū)微電網的運行可靠性，降低充電成本。

圖4 有序充電系統(tǒng)圖

有序充電系統(tǒng)設備選型方案

2.5 碳資產管理方案

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺碳資產管理采用碳排放核算因子數據庫，符合SO14064-1：2018 組織層級溫室氣體排放和清除的量化和報告指南要求，為園區(qū)提供包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等功能，幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查體系。

圖5 碳排放核算符合性評估聲明

2.6 微電網協(xié)調控制器

ACCU-100BF微電網協(xié)調控制器主要采集光伏逆變器、儲能系統(tǒng)、變壓器負荷等數據，根據設置的新能源使用邏輯來構建本地控制策略以及云端數據的交互，控制儲能設備、分布式能源、可調負荷設備的出力與電力需求，并能根據經濟效益模型在滿足調度的前提下，進行光儲置換，響應云端策略配置，充分消納利用新能源。

圖6 “云邊端"三級控制策略結合

ACCU-100BF微電網協(xié)調控制器具備以下功能特點：

數據采集：支持串口、以太網等多通道實時運行，滿足各類風電與光伏逆變器、儲能等設備接入；

通訊管理：支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約，可實現云邊協(xié)同（結合安科瑞智慧能源管理云平臺進行遠程運維）、OTA升級、就地/遠程切換、本地人機交互（選配）；

邊緣計算：靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、邏輯控制、斷點續(xù)傳、數據加密、4G路由；

策略管理：防逆流、計劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲協(xié)調等，并支持策略定制;

系統(tǒng)安全：基于不可信模型設計的用戶權限，防止非法用戶侵入；基于數據加密與數據安全驗證技術，采用數據標定與防篡改機制，實現數據固證和可追溯；

運行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內的全站信號與測量數據，實現運行安全預警預測。

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺-園區(qū)級微電網能源管理

在零碳或近零碳園區(qū)建設中，“光伏+儲能+充電"組合的被應用到園區(qū)電網之中。隨著新能源占比增加，園區(qū)的管理需要依靠智慧能源管理平臺來實現碳資產管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設備運維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺可以幫助園區(qū)有效的管理能源，其功能包括：

• 綜合監(jiān)控：實現園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁、環(huán)境數據的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；

• 智能控制：協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現儲能、光伏協(xié)調控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；

• 能源分析：具備微電網能耗及效益分析、微電網經濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；

• 碳資產管理：企業(yè)碳資產管理功能，包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等。

• 功率預測：以歷史光伏輸出功率和歷史數值天氣數據為基礎，結合數值天氣預報數據和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學習算法建立預測模型庫，實現光伏發(fā)電的短時和超短時功率預測，并經進行誤差分析；同時對微電網內所有負荷，基于歷史負荷數據，通過大數據分析算法，預測負荷功率曲線。

• 優(yōu)化調度：根據分布式能源發(fā)電預測、負荷預測結果，并結合分時電價、電網交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本低為目標，建立優(yōu)化模型，采用深度學習算法解析微電網運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。

圖7 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺

五、結束語

零碳園區(qū)并非單一的減排單元，而是集能源轉型、產業(yè)升級、技術創(chuàng)新、治理改革于一體的系統(tǒng)工程，是實現 “雙碳"（碳達峰、碳中和）目標的關鍵抓手。其規(guī)劃和建設需要合理利用工具和能源管理軟件，來實現能源利用。未來，隨著更多零碳園區(qū)的建成，其不僅將成為區(qū)域經濟的 “綠色名片"，更將成為中國參與全球氣候治理的核心競爭力之一。

參考文獻：

[1] 2021年德勤與華為聯(lián)合發(fā)布的《全球能源轉型及零碳發(fā)展》

[2]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊