山西省零碳产业园区创建路径研究2

山西省零碳产业园区创建路径研究在全球气候变化背景下,实现碳中和已成为全球共识。中国提出"3060"双碳战略目标,工业园区作为经济发展的重要载体,其零碳转型对实现碳达峰碳中和至关重要。本研究聚焦山西省这一资源型经济省份,探索产业园区零碳创建的科学路径,为推动区域绿色低碳转型提供理论支撑与实践指导。 研究目标研究框架与核心内容理论创新构建产业园区碳排放核算方法,建立零碳创建评价指标体系,提出科学的评价模型实证分析评价,识别关键影响因素路径设计以长治高新区漳泽工业园区为案例,设计情景预测模型,提出零碳创建路径背景背景研究背景:全球气候变化与双碳目标全球气候挑战冰川消融、海平面上升、极端天气频发,气候变化已成为21世纪人类可持续发展的重大挑战中国双碳战略2020年9月,中国提出"3060"双碳目标:力争2030年前碳达峰,2060年前实现碳巴黎协定目标将全球气温上升控制在工业革命前水平的2℃以内,努力控制在1.5℃以内,需在2050年左右达到净零排放工业领域责任2021年中国工业领域消耗全国67%能源,产生超70%碳排放,是实现双碳目标的关键领域产业园区:碳排放的重要源头园区的经济贡献产业园区对中国GDP的贡献超过80%碳排放占比工业园区二氧化碳排放量占全国碳排放总量超过30%产业园区作~工业企业的主要聚集地,在推动经济发展的同时,也成~能源消耗和碳排放的主要源头2产业集群和规模化生产导致大量能源消耗和碳排放,生产活动、基础设施和公共服务共同构成园区碳排放的主要来源2山西省情山西省情园区发展格局2020年共69个工业类开发区,园区发展格局2020年共69个工业类开发区,集聚29%规上工业企业,创造30.6%工业增加值工业领域压力工业领域能源消费及工业过程产生的碳排放量约占全省碳排放的93.9%碳排放现状2020年碳排放总量位居全国第七,单位GDP碳排放量约为全国的3倍山西是资源型地区和高碳经济省份,实现碳达峰碳中和目标任务艰巨。开展零碳产业园区创建路径研究,对推动山西产业绿色低碳转型具有重要意义。研究现状:国内外零碳园区发展国际实践案例德国柏林政府产业园区:2014年完成2050年减排80%目标英国Hynet零碳园区:利用低碳氢和CCS技术,年抵消4.5MtCO₂澳大利亚Kwinana工业园区:通过工业共生和绿氢生产实现零碳国内探索实践青海省零碳产业园:依托丰富绿电资源,构建新能源产业链鄂尔多斯零碳园区:80%风光储能+智能物联网优化管理厦门象屿综合保税区:首个生产性服务业零碳园区研究空白研究空白碳核算方法缺失1产业园区层面尚未形成统一的碳排放核算方法,难以进行横向比较和精确评估评价体系不完善2零碳创建评价指标体系实用性不足,未能充分考虑不同类型园区的特点路径研究薄弱3针对传统产业为主的园区零碳转型路径研究较少,缺乏系统性解决方案理论意义现实意义总结国内外零碳产业园区实践经验,探索零针对山西省产业园区高碳排放特征,构建科碳产业园区理论,研究创建目标和路径,为我学的评价体系,探索可行的创建路径,推动碳国和其他发展中国家实现净零碳发展提供达峰碳中和工作,为其他资源型地区提供借理论指导。核心概念11净零排放特定时期内,排放到全球大气中的温室气体被人为清除措施相抵消22近零碳排放达到碳排放极低乃至趋近于零的状态,是介于低碳与零碳之间的阶段33零碳排放所有温室气体密集型活动减少到零,包括二氧零碳产业园区的定义与特征零碳产业园区是指为适应产业绿色高质量发展和区域碳中和需要,在一定空间和时间范围内,通过集成应用能源、产业、建筑、交通、废弃物处理、碳汇等多领域低碳、零碳、负碳技术,开展创新实践,从而实现二氧化碳净零排放的新型产业园区。以碳排放总量为控制目标,而非降低碳排放强度以碳排放总量为控制目标,而非降低碳排放强度综合协同依赖综合协同的能源网络和数据驱动的碳管理从源头实现零碳排放,对零碳和负碳技术需求迫切理论基础理论基础理论支撑:可持续发展与循环经济可持续发展理论实现经济、社会和环境的协调发展可持续发展理论实现经济、社会和环境的协调发展,满足当代需求不损害后代需求通过减量、再生、循环实现资源高效利用和减少废弃物环境影响低碳经济理论通过提高资源利用效率、推广清洁能源低碳经济理论通过提高资源利用效率、推广清洁能源,实现经济增长与碳排放分离将工业系统比作生态系统,实现产业链条封闭循环,降低资源消耗和环境污染理论指导零碳创建实践这些理论为产业园区零碳创建提供了全面的指导框架2可持续发展理论强调经济、社会、环境的协调统一;循环经济理论指导资源的高效利用和循环再生;产业生态学理论推动工业共生和废弃物资源化;低碳经济理论则为能源结构优化和碳排放管理提供方向2这些理论相互联系、相互渗透,共同构成零碳产业园区研究的基础理论框架,为园区在能源体系建设、清洁生产、资源再生利用和碳排放控制等方面提供科学依方法论方法论层次分析法构建评价指标体系层次结构,计算指标权重文献查阅法分析国内外零碳园区发展现状、核算方法和评价方法研究情况O层次分析法构建评价指标体系层次结构,计算指标权重文献查阅法分析国内外零碳园区发展现状、核算方法和评价方法研究情况OO德尔菲法通过专家群体判断和意见交流确定指标权重情景分析法预测不同情景下碳排放趋势,指导实践路径选择实地调研法模糊德尔菲法综合考虑专家主观思维的不确定性和模糊性研究遵循"提出问题-理论指导-分析问题-解决问题"的逻辑框架,从理论到实践,从宏观到微观,系统性地开展零碳产业园区创建路径研究。碳核算产业园区碳排放核算方法构建构建科学、系统的碳排放核算机制是推进零碳产业园区创建的基础工作。通过对产业园区能源消耗、资源利用效率及碳排放量的详细计量与分析,能够准确识别关键排放源和潜在节能降碳领域。核算边界以工业园区规划边界为核算边界,包括生产区和生产配套区核算内容直接碳排放、间接碳排放、工业生产过程碳排放核算方法基于IPCC清单法、省级温室清单编制指南等成产业园区碳排放结构分析产业园区主要由管理部门、生产部门及基础设施三大板块构成2管理部门不直接参与碳排放过程;生产部门的生产活动直接或间接导致碳排放;基础设施的碳排放主要源自水、电、热资源供应、污染物处理以及交通建筑等活动2含碳属性的资源和能源进入园区边界,经生产、消费等终端使用行~,最终以CO2形式通过直接排放和间接排放从园区系统排向自然界2碳排放核算模型3工业过程排放水泥、钢铁等重点行业工业生产过程产生的碳23工业过程排放水泥、钢铁等重点行业工业生产过程产生的碳2间接碳排放外购电力和热力产生的碳排放,采用消费量×电网/热网排放因子计算核算公式:CO2总=CO2化石燃料燃烧+CO2外购电力+CO2外购热力+CO2生产过程1直接碳排放化石燃料燃烧产生的碳排放,采用能源消费量×排放因子计算实证研究实证研究本研究选定山西省内11个省级及以上工业类开发区进行碳排放核算,包括大同经开区、山西综改区、长治高新区漳泽工业园区、阳泉高新区、太原中北高新区等。1,0005000孝义经开区清徐经开区朔州经开区襄垣经开区忻州经开区大同经开区尧都高新区孝义经开区清徐经开区朔州经开区襄垣经开区忻州经开区大同经开区尧都高新区核算结果分析:能源结构差异显著能源消费结构2020年,孝义经济技术开发区能源消费总量为394.5万吨标煤,而尧都高新区仅为10.76万吨。煤炭比重超过80%的园区有5家,占45.4%;煤炭比重低于50%的有3家,占36.3%。长治高新区漳泽工业园区、中北高新区等园区内无煤炭消费,而孝义经济技术开发区煤炭比重高达94%。碳排放强度山西综改区碳排放强度和能耗强度最低,为0.6tCO₂/万元和0.14tce/万元。朔州经开区由于涉及传统高碳排放行业企业,碳排放强度和能耗强度最高,为22.97tCO₂/万元和7.51tce/万元。能源强度最高水平达最低水平的182.4倍,园区间发展不均衡现象显著。核算结果的重要发现传统产业园区碳排放高以传统产业为主的园区碳排放总量及强度普遍偏高,煤炭消费比重大高新技术园区碳排放低以高新技术产业为主的园区碳排放总量及强度相对较低,能源结构较优外购电力是主要排放源大部分园区间接碳排放中外购电力占比最大,是减排的重点领域三三评价体系零碳创建评价指标体系构建原则CX科学性原则指标设置科学合理,能够全面、系统地反映零碳园区创建的各个方面可操作性原则指标具有实际意义,可在实际调研中采集数据并进行量化分析客观性原则指标客观,避免主观因素影响,可对不同园动态性原则反映零碳创建水平的变化趋势,根据进展情况不断更新完善导向性原则指标选取具有导向性,反映零碳发展重点领域和关键路径压力-状态-响应模型适用于环境问题的因果关系描述侧重于环境系统的监测与评估缺乏具体的管理路径指导目标-路径-保障模型强调目标导向和实施机制适合形成针对性的路径和行动指导更符合园区零碳创建的实际需求GAS模型将零碳创建过程解构为三个相互关联的维度:目标设定、路径规划和保障机制,有助于系统地识别和选择关键指标,确保评价指标体系的系统性和实用确定零碳产业园区创建的最终愿景与阶段目标,明确要达到的碳排放水平识别实现目标的具体策略和行动路径,包括能源、产业、建筑、交通等多个维度建立支持路径实施的政策、技术和管理体系,确保创建目标的顺利实现基于GAS模型,构建三层次评价指标体系:园区零碳创建程度准则层综合指标、能源零碳化、产业零碳化、生产零碳化、基础设施零碳化、管理与保障指标层22个具体评价指标,涵盖碳排放、能源、产业、生产、交通、建筑、管理等各个指标选取过程:科学严谨初选池构建梳理国内外文献和标准,收集汇总125项评价指标专家筛选通过专家讨论和打分,最终确定22项指标 语义降维将语义相同的指标合并语义降维将语义相同的指标合并,精简至43项运用层次分析法、德尔菲法和模糊德尔菲法确定权重核心指标核心指标权重占比综合指标在整个评价体系中的权重年单位工业增加值碳排放下降率反映园区在减少温室气体排放、推动低碳经济发展方面的效果和成效。参照年碳排放总量下降率反映产业园区的碳排放减少效果1评估区域的环保、低碳发展状况。参照《国家高新区绿色发展专项行动实施方案》1标杆值设定路径维度:能源零碳化指标42.2%42.2%权重占比可再生能源消费占比标杆值≥30%可再生能源消费占比标杆值≥30%。推动能源结构向可再生能源转型,强化节能减排意识,推进低碳经济发展。标杆值≤0.38吨标煤/万元。反映园区经济发展的能源效率和能源利用情况。分布式供能系统促进能源结构向可再生能源转型,实现能源的多元化和去中心化,降低能源排放量。路径维度:产业零碳化指标权重占比第三产业占园区总产值比重反映产业结构优化程度,第三产业能耗和碳排放相对较低。固定资产投资效率单位固定资产投资的工业产值,反映投资对经济增长的贡献效率。路径维度:生产零碳化指标工业用水重复利用率标杆值>95%。参照《工业水效提升行动计划》,反映水资源循环利用水一般工业固体废物综合利用率标杆值>95%。参照山西省近零碳排放⽰范工程建设方案,反映固废资源路径维度:基础设施零碳化指标零碳物流运输工具比例标杆值零碳物流运输工具比例标杆值≥70%1零碳公共交通比例标杆值零碳公共交通比例标杆值100%2新能源路灯占比标杆值新能源路灯占比标杆值100%3二星及以上绿色建筑占新建建筑比例标杆值二星及以上绿色建筑占新建建筑比例标杆值≥25%4绿化覆盖率标杆值绿化覆盖率标杆值≥30%5保障维度:管理与保障指标制定旨在实现零碳目标的总体规划和具体措施确定组织架构和人员,统筹负责零碳创建工作零碳创建专项资金/政策专门安排资金预算或出台相关政策,引导和支撑零碳目标建立碳排放信息统计、监测和披露的规范机制具备监测、分析园区内能源消费情况功能积极面向企业、工作人员、居民进行零碳知识普及温室气体捕集、利用与封存技术的应用标杆值≥1%,通过碳交易抵消部分碳排放权重分配权重分配指标权重确定:主客观结合通过构建判断矩阵,计算各指标的相对重要性,确定准则层权重德尔菲法通过专家意见交流和反馈,确定准则层指标的权重模糊德尔菲法综合考虑专家主观思维的不确定性和模糊性,确定指标层权重采用主客观相结合的方法确定权重,既考虑了专家的知识和经验,又通过数学模型保证了科学性和客观性,使得权重分配更加合理。准则层权重分配结果能源零碳化综合指标生产零碳化产业零碳化管理与保障基础设施零碳化能源零碳化在评价体系中权重最大,达到42.2%,充分体现了能源结构优化在零碳创建中的核心地位。综合指标和生产零碳化权重均为18.4%,产业零碳化为10.9%,管理与保障为5.7%,基础设施零碳化为4.3%。☆☆综合评估值≤0.60。园区仅具备低碳发展的基础1短期内实现零碳较困难综合评估值0.60-0.75。园区实现零碳可针对薄弱环节探索创建路径A级-引领级评价结果评价结果长治漳泽山西综改区尧都高新区中北高新区阳泉高新区清徐经开区大同经开区朔州经开区忻州经开区孝义经开区襄垣经开区00.250.50.75评价结果分析:尚无引领级园区达到普通级(4家)·长治高新区漳泽工业园区(0.669)·山西综改区(0.652)·尧都高新区(0.623)·中北高新区(0.595)达到基础级(7家)阳泉高新区、大同经开区、清徐经开区等主要是传统产业~主的园区能源结构偏煤,碳排放强度高资源利用效率较低;2)高能耗、高排放型产业占比大,清洁能源、环保产业比重低;3)碳排放核算与管理工作处于起步阶段,管理体系薄弱2案例研究案例选择:长治高新区漳泽工业园区根据零碳创建评价结果,长治高新区漳泽工业园区在11个产业园区中综合得分最高(0.669),已达到普通级标准,在零碳创建方面具有显著优势,但仍存在薄弱环节,需要进一步探索合适的零碳创建路径。因此,选取该园区作为深入研究的案例。规划面积(km²)东至大辛庄镇东行政边界,南至北外环,西至长北干线,北至大辛庄镇北行政边界工业增加值(亿元)2020年工业增加值,占整个高新区的59.87%入园企业(家)包括13家规上企业,形成光伏光电、信创、生物和装备制造等优势产业集群产业布局:以战略性新兴产业为主光伏光电产业以潞安太阳能、潞阳光伏、潞安赛拉弗光伏为龙头,形成完整产业链信创产业京凯达智慧、中科潞安紫外光电等企业,聚焦电子信息和智能制造生物医药与高性能医疗器械形成生物医药产业集群,推动健康产业装备制造布劳恩电梯、澳瑞特等企业,提升装备制造水平基础设施:绿色低碳特色突出能源基础设施依托漳泽热电厂、漳山热电厂实现集中供热建成30多万平方米标准化厂房,全部配备屋顶光伏系统规划利用空气能和地热能供热与潞宝焦化园区合作,实现氢能储存、加注和利用环保基础设施采用先进工艺,处理后污水全部回用于循环冷却系统碳排放碳排放碳排放分析:外购电力是主要排放源外购电力化石燃料燃烧外购热力2020年长治高新区漳泽工业园区碳排放总量为28.02万吨,单位工业增加值碳排放量为1.47吨二氧化碳/万元。外购电力导致的间接碳排放占比最大,达到87.72%。化石能源油燃烧产生的直接碳排放占7.29%。能源消耗结构:电力占主导地位天然气天然气2020年园区综合能耗为58957tce,单位工业增加值综合能耗为0.31tce/万元。电力消耗占比最高,达到69.26%,是能源消耗和碳排放的主要来源。企业碳排放:光伏产业企业是重点园区企业碳排放主要源自与光伏产业相关的制造业企业。12家制造业企业的碳排放量占整个工业园区碳排放总量的90.4%。潞安太阳能科技有限公司作为生产PERC太阳能电池板的主要厂家,碳排放量最高,为17.54万吨,占整个园区碳排放量的62.58%。因此,企业节能降耗的重点应放在这12家与光伏产业相关的制造业企业上。90.4%90.4%碳排放占比单一企业占比评价分析评价分析零碳创建成效评价:普通级综合评分长治高新区漳泽工业园区综合评分为0.669,创建等级为普通级(0.60-0.75)。在能源零碳化、生产零碳化等方面表现较好,但在非化石能源占比、可再生能源消费占比、万元GDP综合能耗等方面仍有较大提升空间。可再生能源消费占比(C4)非化石能源占比(C3)实际加权得分0.0921距离标杆值差距较大可再生能源消费占比(C4)非化石能源占比(C3)实际加权得分0.0921距离标杆值差距较大第三产业占比和固定资产投资效率需要优化工业用水重复利用率和固废综合利用率有提升潜力情景预测情景预测情景预测:三种发展路径零碳情景在规划政策基础上,加大碳排放控制力度,扩大节能降碳技术发展规模为探究案例产业园区零碳创建路径,利用情景预测法分情景设置不同因素的变化率,对案例园区2021-2030年的碳排放进行预测零碳情景在规划政策基础上,加大碳排放控制力度,扩大节能降碳技术发展规模基准情景根据园区当前发展趋势和能源结构水平设定参数,未从减碳角度引入特定政策措施规划情景依据园区所在地现行政策和规划发展目标进行参数设定碳排放预测模型构建模型考虑了投资规模、工业产值、化石能源规模、化石能源结构、总用电量、光伏发电规模、CCUS和绿地碳汇等多个可调整因素的变化率,能够全面反映园区碳排放的影响因素。情景参数设置:基于政策与规划基准情景基于2015-2020年历史数据计算得到,反映园区自然发展趋势规划情景依据《长治高新技术产业开发区"十四五"发展规划》等政策文件设定零碳情景在规划情景基础上,加大节能降碳技术应用力度,提高可再生能源占比三种情景在投资规模、产业产值、能源结构、光伏发电、CCUS等方面设定不同的年均变化率,以反映不同发展路径下的碳排放趋势。基准情景预测结果:碳排放持续上升在基准情景O,产业园区2021-2025年碳排放总量呈缓慢N升趋势,持续N升至2030年达到34.24万吨。外购电力碳排放增幅化石燃料燃烧碳排放增幅外购热力碳排放增幅基准情景表明,如果不采取有效的减碳措施,园区碳排放将继续增长,无法实现零碳目标。规划情景预测结果:2024年达峰后下降在现有政策要求O,产业园区2021-2024年间碳排放总量逐渐N升,到2024年达到峰值29.67万吨22025-2030年碳排放总量呈缓慢O降趋势,到2030年O降至2025年后,随着生产设备节能降耗、光伏和CCUS的应用,碳排放O降速率达45.9%2外购电力产生的碳排放O降了16.79万吨,降幅68.3%2零碳情景预测结果:2030年实现碳中和在零碳情景下,节能降碳措施力度更大,随着设备节能降耗、光伏、生物质能源、源网荷储一体化和CCUS等措施的规模应用,产业园区2021-2030年碳排放总量呈下降趋势,到2030年达到碳中和2三种情景对比:零碳路径可行4503000202020222024202620282030基准情景规划情景零碳情景对比三种预测情景可知,基准情景下2030年碳排放不降反增。规划情景和零碳情景两种情景下2030年碳排放下降趋势明显,仅在零碳情景下2030年实现净零碳排放。创建路径零碳创建路径:多维度综合推进根据情景预测结果,结合长治高新区漳泽工业园区的碳排放来源和基础条件,开展零碳园区创建工作应当从多方面综合推进,需要从增量控制和减量替代两方面同时着手。 升级改造基础设施交通运输清洁能源替代提升公共空间绿化水平提高绿色建筑比例提高绿色建筑比例6数字化赋能数字化赋能7建立碳排放管理体系建立碳排放管理体系8 12345依托标准化厂房铺设太阳能发电设施并配备储能系统智能微电网调节分布式光伏发电和储能系统输出,最大化利用光伏发电地热+空气能利用地热源和空气能进行供暖、制冷和发电氢能应用利用氢气作为燃料进行发电和供暖购买绿电路径2:生产过程节能降碳开展能效对标达标活动针对园区内高能耗企业和生产流程,实施节能改造和升级。重点优化生产设备和工艺流程,采用高效节能设备。合理调控设备运行时间,实现工艺生产调节控制,加强节能管理,选择最佳节能减碳方案。以潞安太阳能等12家制造业企业