零碳园区想落地？综合能源体系就得这么建！

国家发改委在《关于开展零碳园区建设的通知》中，提出了八大重点任务，其中强调：支持综合能源服务商参与零碳园区建设，围绕实现高比例可再生能源供给消纳探索路径模式！

 

本文将从园区能源规划的前期调研与分析入手，系统阐述零碳园区综合能源系统构建的全流程，包括能源供应侧整合、能源存储应用、能源输配优化、能源消费端节能与智能调控，以及政策支持、商业模式和挑战应对策略，为工业园区零碳转型提供系统性指导。

 

一、前期调研与分析

 

1.能源现状诊断

 

前期调研是零碳园区建设的基础，需要全面掌握园区能源使用状况和碳排放特征。首先，应建立完整的 MRV碳核算体系，详细统计园区的能源使用情况，包括电力、热力、蒸汽等，明确能源来源与去向，为后续的减排规划提供坚实的数据基础。

  

诊断内容应包括：

 

• 园区用能结构分析：对园区内各企业的能源消费结构（如电、煤、油、气等）进行详细调查，确定各类能源占比和碳排放强度

 

• 能源消耗统计：分企业、分行业、分区域统计能源消费量，识别高耗能企业和环节

 

• 能源利用效率评估：对主要用能设备和系统的能效水平进行评估，与行业标杆进行对比

 

• 碳排放核算：采用LCA量化园区全生命周期排放，识别主要碳排放源

 

2. 能源需求预测

 

基于现状诊断结果，需要对园区未来能源需求进行预测，为系统规划提供依据。预测应考虑以下因素：

 

需求预测方法：

 

• 历史数据分析法：基于园区过去 3-5 年的能源消耗数据，建立时间序列模型进行预测

 

• 产业增长预测法：结合园区产业发展规划和企业入驻计划，预测未来能源需求增长趋势

 

• 终端用能分析法：按不同用能终端（如生产设备、照明、空调、供热等）分别预测，再汇总得到总需求

 

需求预测内容：

 

• 电力需求预测：预测不同时段（年、季、月、日）的电力负荷曲线，包括峰值负荷和谷值负荷

 

• 热力需求预测：预测供热、供冷需求，考虑季节变化和生产工艺特点

 

• 特殊用能需求：如氢能、生物质能等特殊能源需求预测

 

3.资源潜力评估

 

资源潜力评估是确定零碳园区建设可行性的关键环节，主要包括：

 

可再生能源潜力评估：

 

• 太阳能资源评估：评估园区屋顶光伏安装潜力，综合考虑光照条件、屋顶面积和结构承载等因素，测算理论发电量与投资收益

 

• 风能资源评估：分析园区及周边风能资源状况，评估小型风电或分布式风电的可行性

 

• 其他可再生能源：评估园区周边地热资源分布和地质条件，分析生物质能、小水电等可再生能源开发潜力

 

余能回收潜力评估：

 

• 余热余压资源：评估工业生产过程中产生的余热余压资源量和可回收利用潜力

 

• 水资源循环利用：评估园区工业废水、雨水等水资源的回收利用潜力

 

4.政策环境分析

 

政策环境分析是零碳园区建设的重要依据，需要关注以下方面：

 

政策分析内容：

 

• 国家层面政策：研究 "双碳" 目标下的相关政策，如《关于开展零碳园区建设的通知》等

 

• 地方支持政策：了解地方政府在资金补贴、土地使用、行政审批等方面的支持政策

 

• 行业标准规范：掌握零碳园区建设相关的标准规范，如《零碳园区评价技术规范》（T/CECA-G 0344—2025）

 

二、能源供应侧整合策略

 

1.太阳能利用系统

 

太阳能是零碳园区最主要的可再生能源之一，应最大化其利用效率：

 

分布式光伏系统建设：

 

• 屋顶光伏全覆盖：新建工业厂房单体面积超 2000 平方米的屋顶光伏覆盖率达到 100%，存量厂房在满足荷载条件下宜建尽建

 

• 光伏系统设计：根据屋顶结构特点和光照条件，选择合适的光伏组件类型和安装方式，提高发电效率

 

• 光伏建筑一体化（BIPV）：将光伏系统与建筑结构一体化设计，如光伏瓦、光伏幕墙等，提高美观性和发电效率

 

太阳能光热利用：

 

• 太阳能热水系统：为园区提供生活热水和部分生产用热水，减少化石能源消耗

 

• 太阳能供暖制冷：采用太阳能吸收式制冷技术，为园区提供制冷服务，实现能源的综合利用

 

2.风能利用系统

 

风能作为另一种重要的可再生能源，在有条件的园区应充分利用：

 

小型风电系统：

 

• 选址与设计：根据园区风能资源评估结果，选择合适的风机型号和安装位置，避免噪音和视觉污染

 

• 分散式接入：将小型风电系统分散接入园区配电网，提高系统稳定性和可靠性

 

风电互补系统：

 

• 风光储互补：将风能与太阳能、储能系统结合，形成互补供电系统，提高可再生能源消纳率和供电稳定性

 

• 风电 + 冷能利用：如华电 LNG 接收站项目前瞻规划布局 "风电 + 冷能" 能源多级利用模式，提高能源利用效率

 

3.其他清洁能源整合

 

除太阳能和风能外，还应因地制宜开发其他清洁能源：

 

地热能利用：

 

• 浅层地热能：采用地源热泵技术，利用土壤热能为园区提供供暖和制冷服务

 

• 中深层地热：在有条件的地区开发中深层地热资源，建设地热供暖系统，替代传统燃煤锅炉

 

生物质能利用：

 

• 生物质发电：利用园区周边农业废弃物、林业废弃物等生物质资源，建设生物质发电项目

 

• 生物质供热：采用生物质成型燃料或生物质燃气，为园区提供热力支持

 

水电与其他能源整合：

 

• 小水电开发：在有水资源条件的地区开发小水电项目，并入园区电网

 

• 水光蓄一体化：如全国首例水光蓄一体化光伏项目 —— 小金川流域光伏基地项目，创新构建了 "梯级水电补偿光伏慢速波动、变速抽蓄平抑快速波动、光伏富余电能反向抽水储能" 的 "水电 + 光伏 + 变速抽蓄" 三级互补系统

 

4.绿电直连与交易机制

 

绿电直连是零碳园区建设的重要模式，可有效提高绿电使用比例：

 

绿电直连模式：

 

• 绿电直连用户：支持新能源项目与用户开展直接交易，鼓励签订长期购售电协议，电网企业应采取有效措施确保协议执行

 

• 新能源就近接入增量配电网：支持园区与周边非化石能源发电资源匹配对接，科学配置储能等调节性资源，因地制宜发展绿电直连、新能源就近接入增量配电网等绿色电力直接供应模式

 

绿证绿电交易：

 

• 参与绿证交易：鼓励园区企业购买绿证，作为可再生能源消费的证明，提高绿电使用比例

 

• 绿电溯源管理：建立碳足迹核算、绿电溯源等管理体系，积极对接相关认证机构，确保绿电使用的真实性和可追溯性

 

氢能耦合开发：

 

• 探索氢电耦合开发利用模式：推动氢能与电力系统的协同发展，如电解水制氢、氢燃料电池发电等

 

• 绿电制氢：利用富余绿电电解水制氢，作为储能和备用电源，提高可再生能源消纳率

 

三、能源存储技术应用

 

1. 电化学储能系统

 

电化学储能是零碳园区最常用的储能技术，具有响应速度快、调节灵活等特点：

 

锂电池储能系统：

 

• 容量配置：根据园区负荷特性和可再生能源出力预测，合理配置储能容量和功率，一般建议配置园区日均用电量的 20%-30%

 

• 系统设计：采用模块化设计，便于扩展和维护，提高系统可靠性和灵活性

 

• 安全防护：采用多重热失控防护与消防联动，如整柜全氟己酮消防系统、Pack 级气溶胶消防等，确保系统安全运行

 

液流电池储能：

 

• 全钒液流电池：适用于大容量、长时储能场景，具有寿命长、安全性高等特点

 

• 铁基液流电池：如长江电气 "零碳智能园区" 采用 1 兆瓦 / 8 兆瓦时铁液流电池系统，具有成本低、安全性好等优势

 

2.氢能储能系统

 

氢能储能是一种长时储能技术，可实现跨季节、跨年度储能：

 

绿电制氢系统：

 

• 电解槽选择：根据园区绿电供应情况和氢气需求，选择合适的电解槽类型，如碱性电解槽、PEM 电解槽等

 

• 宽功率波动适应性技术：如山东莱芜氢能产业示范项目采用自主研发的宽功率波动适应性技术，可与周边光伏项目形成动态响应

 

氢能存储与利用：

 

• 储氢系统：根据氢气用量和使用频率，选择合适的储氢方式，如高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢等

 

• 氢燃料电池：作为备用电源或调峰电源，实现氢能到电能的转换，提高系统灵活性

 

• 氢能综合利用：如氢能用于园区供热、供冷，或作为化工原料，实现氢能的多元化利用

 

3. 储热储能系统

 

储热储能可有效利用低谷电力和余热资源，提高能源利用效率：

 

显热储热技术：

 

• 高温熔盐储热：适用于大规模储热场景，如太阳能光热发电系统的储热

 

• 水储热：利用水的显热特性进行储能，成本低、技术成熟，适用于供暖、供冷系统

 

相变储热技术：

 

• 相变材料选择：根据应用场景选择合适的相变材料，如有机相变材料、无机相变材料等

 

• 相变储热系统设计：将相变材料与供热、供冷系统结合，实现能量的存储和释放

 

4.储能系统集成与优化

 

各类储能系统应进行系统集成和优化控制，提高整体效益：

 

源网荷储一体化系统：

 

• 系统架构：构建 "源 - 网 - 荷 - 储" 协同体系，实现多能互补和协调控制

 

• 储能配置策略：根据园区负荷特性、可再生能源出力和电价政策，优化储能容量配置和运行策略

 

• 多时间尺度储能配置：结合短时储能（锂电池等）和长时储能（氢能等），形成多层次储能体系

 

储能系统智能控制：

 

• 智能调度策略：以成本最低、碳排最少为目标，动态调整光储充策略

 

• 充放电控制：根据电价波动、负荷需求和可再生能源出力，优化储能系统的充放电时机和功率

 

• 需求响应：通过储能系统参与电网需求响应，提高系统灵活性和经济性

 

四、能源输配优化措施

 

1.智能电网建设

 

智能电网是零碳园区能源输配的关键基础设施，应重点建设：

 

配电网优化：

 

• 网架结构优化：根据园区负荷分布和电源布局，优化配电网网架结构，减少线路损耗

 

• 配电自动化：采用自动化开关设备和监控系统，提高配电网的可靠性和灵活性

 

• 分布式电源接入：支持分布式电源就近接入园区配电网，提高可再生能源消纳率

 

微电网系统：

 

• 微电网架构：构建以可再生能源为主体的微电网系统，实现与大电网的柔性连接和孤岛运行

 

• 微电网控制：采用先进的微电网控制器，实现分布式电源、储能系统和负荷的协调控制

 

• 虚拟电厂：鼓励有条件的园区以虚拟电厂（负荷聚合商）等形式参与电力市场，提高资源配置效率和电力系统稳定性

 

2.能源传输损耗控制

 

降低能源传输损耗是提高能源利用效率的重要途径：

 

电网损耗控制：

 

• 导线选型：根据负荷需求和传输距离，选择合适的导线截面和材质，降低电阻损耗

 

• 无功补偿：在配电网中合理配置无功补偿装置，提高功率因数，降低线路损耗

 

• 三相平衡：优化三相负荷分配，减少三相不平衡引起的附加损耗

 

热力管网优化：

 

• 管网布局优化：根据热负荷分布，优化热力管网布局，减少传输距离和弯头数量

 

• 保温材料选择：采用高效保温材料，降低热损失

 

• 热力管网智能化：安装温度、压力等监测设备，实现热力管网的智能化监控和调节

 

3.多能协同互补系统

 

多能协同互补是提高能源系统整体效率的重要手段：

 

多能互补系统架构：

 

• 能源集线器：构建电、热、冷、气等多种能源形式的转换和分配枢纽，实现多能协同

 

• 能源梯级利用：根据能源品位高低，实现能源的梯级利用，如余热发电、余热供暖等

 

• 冷热联供：采用吸收式制冷、吸附式制冷等技术，实现热能到冷能的转换，提高能源利用效率

 

多能互补控制策略：

 

• 协同优化模型：建立以系统运行成本最低、碳排放最少为目标的多能互补优化模型

 

• 日前调度计划：基于负荷预测和可再生能源预测，制定日前调度计划，优化各能源系统的出力

 

• 实时调整策略：根据实际运行情况，实时调整各能源系统的出力，确保系统稳定运行

 

五、节能与智能调控

 

1.高效用能设备应用

 

高效用能设备是降低能源消费的基础，应广泛应用：

 

高效电机系统：

 

• 高效电动机：采用高效率电动机，如永磁同步电动机，提高电能转换效率

 

• 变频调速技术：对风机、水泵等设备采用变频调速技术，根据实际需求调节流量和压力，降低能耗

 

• 电机系统优化：对电机系统进行整体优化，包括电机、联轴器、传动装置和负载的匹配，提高系统效率

 

高效照明系统：

 

• LED 照明：全面推广 LED 照明技术，提高照明效率，降低能耗

 

• 智能照明控制：采用智能照明控制系统，根据自然光和人员活动情况自动调节照明强度，实现节能效果

 

• 照明系统优化：根据不同场所的照明需求，优化照明布局和控制方式，提高照明效率

 

高效制冷与供热系统：

 

• 磁悬浮冷水机组：采用磁悬浮技术的冷水机组，具有效率高、噪音低等特点

 

• 空气源热泵：利用空气中的热能为园区提供供热和制冷服务，提高能源利用效率

 

• 地源热泵：利用地下浅层热能为园区提供供热和制冷服务，实现高效节能

 

2.能源消费智能调控

 

智能调控是实现能源消费精细化管理的重要手段：

 

建筑能源管理系统：

 

• 建筑自动化系统：对建筑物的空调、照明、通风等系统进行智能化控制，实现能源的精细化管理

 

• 能耗监测系统：安装智能电表、水表、气表等计量设备，实时监测能源消耗情况，为管理决策提供数据支持

 

• 能源管理平台：构建园区级能源管理平台，实现对各建筑物能源消耗的集中监控和分析，找出节能潜力点

 

生产过程智能优化：

 

• 工艺流程优化：分析生产工艺流程，优化生产参数和操作方式，降低能源消耗

 

• 生产设备智能控制：采用先进的自动化控制技术，实现生产设备的智能控制和优化运行

 

• 余热余压回收：回收利用生产过程中产生的余热余压，转化为可用能源，提高能源利用效率

 

3.需求侧响应与负荷管理

 

需求侧响应是提高电力系统灵活性和经济性的重要手段：

 

需求侧响应策略：

 

• 价格型需求响应：根据分时电价、实时电价等价格信号，引导用户调整用电行为，实现削峰填谷

 

• 激励型需求响应：通过直接负荷控制、可中断负荷等方式，激励用户在电力供应紧张时减少用电负荷

 

• 需求响应能力建设：提高园区内企业的需求响应意识和能力，建立完善的需求响应机制

 

智能负荷管理：

 

• 负荷预测：基于历史数据和生产计划，预测未来负荷需求，为调度决策提供依据

 

• 负荷优化分配：根据负荷特性和能源成本，优化分配不同时段的负荷，降低总体能源成本

 

• 可调节负荷控制：对可调节负荷（如电动汽车充电、储能系统等）进行智能控制，实现与可再生能源的协同运行

 

六、政策支持与商业模式

 

1.政策支持体系

 

政策支持是零碳园区建设的重要保障，应充分利用：

 

国家层面政策：

 

• 零碳园区建设政策：国家发改委、工业和信息化部、国家能源局联合发布的《关于开展零碳园区建设的通知》，为零碳园区建设提供了政策指导和支持

 

• 资金支持：国家发改委将统筹利用现有资金渠道支持零碳园区建设，鼓励各地区对零碳园区建设给予资金支持，通过地方政府专项债券资金等支持符合条件的项目

 

• 金融支持：鼓励政策性银行对符合条件的项目给予中长期信贷支持，支持符合条件的企业发行债券用于零碳园区建设

 

地方层面政策：

 

• 地方财政支持：各地方政府可根据实际情况，对零碳园区建设给予财政补贴和税收优惠

 

• 土地政策：在土地使用、规划审批等方面给予零碳园区支持，如优先安排用地指标、简化审批流程等

 

• 产业政策：支持零碳园区发展绿色低碳产业，如新能源、节能环保、绿色制造等产业

 

2.商业模式创新

 

创新商业模式是零碳园区可持续发展的关键，应积极探索：

 

合同能源管理（EMC）：

 

• 节能效益分享型：节能服务公司与园区企业签订合同，分享节能改造带来的节能效益

 

• 节能量保证型：节能服务公司保证实现一定的节能量，未达到目标的由其承担相应责任

 

• 能源费用托管型：园区企业将能源费用委托给节能服务公司管理，节能服务公司通过节能改造降低能源费用

 

能源托管模式：

 

• 全成本托管：园区将能源系统的投资、建设、运营和维护全部委托给专业能源服务公司，按约定支付能源费用

 

• 部分托管：园区将部分能源系统或环节委托给专业能源服务公司，如供热系统、制冷系统等

 

• 能源托管 + 合同能源管理：将能源托管与合同能源管理相结合，既保证能源系统的稳定运行，又实现节能效益

 

PPP 模式：

 

• 政府与社会资本合作：政府与社会资本共同投资建设零碳园区，共享收益，共担风险

 

• BOT/BOOT 模式：社会资本投资建设零碳园区基础设施，在特许期内运营并获取收益，特许期结束后移交给政府

 

• 产业投资基金：设立零碳园区产业投资基金，吸引社会资本参与零碳园区建设

 

3.碳交易与绿证交易

 

碳交易与绿证交易是零碳园区实现经济收益的重要途径：

 

碳交易机制：

 

• 碳排放权交易：纳入全国碳市场的重点排放单位，应制定完善的碳交易机制，完成国家的强制碳目标

 

• 自愿减排交易：对于自愿减排单位可依据成本和目标选择不同的碳信用来进行抵消

 

• 碳资产开发与管理：挖掘园区自愿减排项目资源，组织项目申报，推动合同能源管理和合同配额管理业务模式

 

绿证交易机制：

 

• 绿证购买：鼓励园区企业购买绿证，作为可再生能源消费的证明，提高绿电使用比例

 

• 绿证交易收益：通过绿证交易获取额外收益，提高可再生能源项目的经济性

 

• 绿证与碳交易协同：将绿证交易与碳交易相结合，实现双重效益

 

总之，零碳园区建设是一项系统工程，需要政府、企业、科研机构等多方共同参与，通过技术创新、模式创新和机制创新，推动园区绿色低碳转型，为实现 "双碳" 目标作出贡献。