《碳中和导论》课件-第八章 碳中和工程典型应用案例-北京冬奥会和世界杯

碳中和工程典型应用案例—《碳中和导论》第八章2023年5月目录国内首个碳中和小镇—中新天津生态城智慧能源小镇第一节国内首个碳中和园区—金风科技亦庄智慧园区第二节首个碳中和奥运会—北京2022冬奥会赛事工程第三节首届碳中和世界杯—卡塔尔赛事工程第四节PART03首个碳中和奥运会—北京2022冬奥会

赛事工程

第24届冬季奥林匹克运动会（TheXXIVOlympicWinterGames），即2022年北京冬季奥运会。举办时间：2022年2月4日至2022年2月20日举办地点：中国北京、中国河北省张家口市口号：一起向未来(TogetherforaSharedFuture)北京2022年冬奥会会徽“冬梦”和冬残奥会会徽“飞跃”第24届冬季奥林匹克运动会（TheXXIVOlympicWinterGames），即2022年北京冬季奥运会吉祥物北京冬残奥会是第13届冬残奥会举办时间：2022年3月4日至3月13日概述

北京2022冬奥会和冬残奥会（简称“北京冬奥会”）已成功举办。近7年的办奥历程坚持绿色发展，“绿色办奥”的理念通过实践成为了现实。中国以实际行动兑现了对国际社会“绿色办奥”的庄严承诺，向世界集中展现了中国坚持绿色发展、建设美丽中国的坚强决心和不懈努力，为世界各国贡献了一整套“绿色办奥”的中国方案，同时创造了丰厚的绿色低碳实践遗产。北京冬奥会成为迄今为止首个碳中和奥运会。北京2022年冬奥会会徽“冬梦”和冬残奥会会徽“飞跃”北京冬奥会低碳环保可持续单击输入您的标题概述

北京冬奥会温室气体核算时间范围为2016年1月1日至2022年6月30日。如图8-18所示，北京冬奥会2016-2022年温室气体基准线排放量为130.6万吨二氧化碳当量。基准线排放量前三位的排放源分别是场馆建设改造（30.2%）、观众（23%）和交通基础设施和物流服务（19.8%）。图8-18

北京冬奥会2016-2022年温室气体基准线排放量2021年低碳管理工作阶段性成果报告北京冬奥会碳中和路径

北京冬奥会碳中和目标的实现，采取了绿色能源、绿色低碳场馆、绿色低碳交通、林业碳汇、企业核证减排量捐赠、冬奥组委低碳行动和引导社会大众行动等多种措施。涉及到的典型技术应用包括绿色能源技术应用、节能减碳技术应用和负碳技术应用等，此外还涉及绿色经济运行。绿色能源技术应用1.绿色能源技术和超高压柔性直流电网技术应用“张北的风点亮北京的灯”，此次赛事所用电能全部来自张家口地区的风电和光伏发电，在供应端真正实现了“绿色能源”供应。

张北柔性直流电网试验示范工程绿色能源技术应用

使用张家口地区的风电和光伏发电，还必须要解决绿电并网运输的问题，张北柔性直流电网示范工程解决了这一难题。工程设计额定电压±500千伏，单换流器额定容量150万千瓦，线路总长666公里，建有4座换流站（如图所示，张北、康保换流站作为送端直接接入大规模清洁能源，丰宁站作为调节端接入电网并连接抽水蓄能，北京站作为受端接入首都负荷中心），总换流容量900万千瓦，实现将张家口市风电、光伏、抽水蓄能等多种能源安全高效输送至北京市内和延庆赛区，有效支撑了2022年北京冬奥场馆实现100%清洁能源供电。张北柔性直流电网试验示范工程绿色能源技术应用张北柔性直流电网试验示范工程该工程首次突破了柔性直流电网构建与稳定控制的核心技术，提出了柔直组网、多点汇集、多能互补的直流电网拓扑和系统方案，建立了柔直电网稳定控制体系，攻克了柔直电网功率盈余与孤岛接入新能源的稳定控制等技术难题，成功实现了世界首个直流电网的稳定运行。工程响应了冬奥会“绿色用电”号召的同时，工程建设创造了12项世界第一，成为践行绿色冬奥理念的标志性工程。每年可输送约140亿千瓦时清洁电力，大约相当于北京市用电量的十分之一，全面满足北京地区以及张家口地区26个冬奥会场馆用电需求，每年节约标准煤490万吨，减排二氧化碳1280万吨。冬奥会结束后，该工程继续为北京输送绿色电能，助力减少首都大气污染、节能减排。节能减碳技术应用-绿色低碳场馆

冬奥会的改造项目目的在于最大限度的节能减排，坚持践行可持续发展道路。改造工程中涉及的技术种类有很多，如建筑信息模型、单层双向正交马鞍形索网、助滑道冰面准分布式智能监测系统和二氧化碳制冰技术等。

“水立方”场馆改造项目是场馆中首个获得绿色建筑二星设计评价标识的项目，“水立方”是集合承办游泳赛事、冰上赛事、大型文化演出活动等功能为一体的综合场馆，它也为夏奥遗产变身冬奥场馆树立了典型。

“冰之帆”（国家体育馆）经过改造，成功实现冰场和夏季项目场地自由转换。

五棵松体育中心可以在6小时之内实现冰种比赛模式的转换。同样的改造项目还包括国家速滑馆、国家游泳中心、首都体育馆等。国家游泳中心“冰立方”1）场馆可持续发展改造技术应用节能减碳技术应用-绿色低碳场馆

大量使用临时设施，满足赛事产生的短期需求。国家体育馆更衣室通过采用装配式集装箱模块化工艺，现场可像搭积木一样进行拆除和组装，重复利用率达95%以上。赛后可以无痕移除或作为场馆公共服务设施进行再利用。

装配式模块化是北京冬奥会国家跳台滑雪中心的主要设计技术之一。国家跳台滑雪中心设计团队采用建筑信息模型（BIM）技术与装配式技术，实现模数化设计、工厂化预制加工、现场安装等多种功能，成功建造顶峰俱乐部钢结构系统、装配式单元体外幕墙系统、看台预制混凝土台阶系统、助滑道系统、裁判塔系统等一系列具有代表性的装配式建筑系统，整体装配率达到90%，减少现场作业并降低了施工难度，显著缩短了建筑工期。2）装配式集装箱模块化工艺技术应用节能减碳技术应用-绿色低碳场馆3）被动式大型超低能耗体育建筑技术应用

在北京冬奥会所用建筑中，有3个超低能耗建筑示范建设项目—北京冬奥村综合医疗诊所、延庆赛区冬奥村D6公寓楼组团、以及五棵松冰上运动中心，示范面积分别为1358平方米、10856平方米和38960平方米，总建筑面积达到51174平方米。五棵松冰上运动中心节能减碳技术应用-绿色低碳场馆以五棵松冰上运动中心为例，五棵松冰上运动中心低碳节能举措包括：（1）在冰场首次采用溶液除湿系统，相比传统的电热转轮除湿，节能率达77.1%；（2）大面积采用传热系数K值小于1.0W/(m2·k)的高性能被动式建筑幕墙；（3）在屋顶安装光伏发电晶硅组件1958块，光伏发电项目总容量约600千瓦，在生命周期内预计平均每年可产生清洁电力约70万千瓦时，相当于节约标准煤252吨，减少二氧化碳排放约697.8吨；（4）冰场区采用的LED照明设计，不仅满足了高清转播需求，还降低了灯具热量释放对冰面的影响；（5）冰面制作使用了最清洁、最低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，相比传统的制冷技术，不仅实现了更高质量的冰面，还大幅降低制冷系统功率，节约了20%以上的能源。五棵松冰上运动中心节能减碳技术应用-绿色低碳场馆

国家速滑馆采用了双曲面马鞍形单层索网结构屋面设计，如图所示。

由49对承重索和30对稳定索“编织”而成，长跨198米、短跨124米，其中东西向拉索为承重索，南北向拉索为稳定索，均采用高钒封闭索，极限抗拉强度为1570MPa。承重索和稳定索都采用双索结构，承重索直径为64mm，稳定索直径为74mm，整个屋面钢索及节点的总重量约960吨。

马鞍形索网屋顶，设计选用采用高钒封闭索。通过计算机辅助模拟索张拉施工过程，精确控制施工过程中索网的受力状态，优化张拉方法。实现2万平方米无立柱空间，屋面用钢量仅约为传统钢屋面的四分之一，节约钢材约3200吨。4）国内最大跨度的单层双向正交马鞍形屋面索网结构技术应用国家速滑馆及其马鞍形屋面国家速滑馆平行施工节能减碳技术应用-绿色低碳交通北京冬奥会以“平原用电、山地用氢”为配置原则，综合考虑赛区车辆使用环境，建设配套的充电桩、加氢站等，最大限度应用节能与清洁能源车辆，减少碳排放量。冬奥期间，赛事服务交通用车4090辆，其中氢燃料车816辆、纯电动车370辆、天然气车478辆、混合动力车1807辆、传统能源车619辆。节能与清洁能源车辆在小客车中占比100%，在全部车辆中占比84.9%，为历届冬奥会最高。氢燃料电池客车1）清洁能源车辆应用技术应用

北京冬奥会交通运行指挥中心利用冬奥交通数据资源管理平台实现综合指挥调度、跨部门协同组织、跨地域紧密协调，在多种需求叠加的前提下保障全市交通有条不紊运行。综合指挥调度系统的高效响应实现了交通服务的事前预案、事中监控、事后快速处置。实现了两地三赛区各参与单位的全部数据整合联通，打破了数据壁垒，将北京、延庆、张家口的交通、交管、气象、公安等多部门数据接入；整合了铁路、民航、两地公交集团、高速公路运营企业、网约车公司等多个企业数据，系统联动推送至冬奥官方应用“冬奥通”，保证信息对称与秒级同步；通过系统报送程序与PC端信息系统及时报送详细信息，管理人员能够快速掌握并精准响应，保障车辆时刻的准确与时效，做好载客突发事件的应急处置以及闭环车辆与社会车辆的交通应急处置等工作；在需求匹配和调度管理上，完成城市和赛事车辆的合理调度。冬奥交通数据资源管理平台提高了交通运输效率，降低能耗水平。2）跨区域、部门的冬奥交通数据资源管理平台节能减碳技术应用-绿色低碳交通节能减碳技术应用-绿色低碳交通

氢能开发利用技术在北京冬奥会中得到了广泛体现。氢气制备方面，工作团队设计开发的“光伏发电-电解水制氢-绿氢缓存-绿氢加注”一体化的可再生能源电解水制绿氢系统为北京冬奥会提供“绿氢”燃料。氢气储运方面，完全由我国自主研发生产的74升35兆帕储氢装备成功应用于北京冬奥会主火炬，国产自主研发的70兆帕储氢系统成功应用于氢燃料电池大巴车中，储氢技术国产自主性不断提高，成熟度逐渐增强。氢能利用方面，在开幕式上使用氢燃料点燃北京冬奥赛场的主火炬，首次实现奥运史上火炬零碳排。如图8-24所示为氢燃料电池车，冬奥会大量使用氢燃料电池车运行，并配备超过30个加氢站。3）大规模氢能综合开发利用技术应用负碳技术应用

二氧化碳跨临界直冷制冰技术是当前冬季运动场馆最先进、最环保、最高效的制冰技术之一。与传统制冷系统相比较，提升能效20%以上，冰表面温差不超过0.5摄氏度。通过场馆的智能能源管理系统，还能够把制冰过程产生的废热用于供暖、除湿、冰面维护、场馆生活热水等。北京冬奥会国家速滑馆、首都体育馆、首体短道速滑训练馆、五棵松冰球训练馆共4个冰上场馆5块冰面均采用这种制冰技术，这是奥运史和世界上的首创，碳排放趋近于零，相当于减少近3900辆汽车的二氧化碳年度排放量。如图所示为国家速滑馆1.2万平米冰面采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术。1.二氧化碳跨临界直冷制冰技术应用国家速滑馆1.2万平米冰面采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术负碳技术应用

北京市以2018-2020年度开展的新一轮百万亩造林绿化工程，造林工程涉及14个区，17个树种组，包括白桦、侧柏、槐树、栎树、杨树、银杏等。对绿化造林工程产生的林业碳汇量进行计量、监测与核证，将53万吨的林业碳汇量捐赠北京冬奥组委。

张家口市的京冀生态水源保护林建设工程，涉及崇礼区、赤城县、沽源县、怀来县和涿鹿县5个区县，主要包括油松、落叶松、樟子松、侧柏、桦树、蒙古栎、金叶榆、云杉、山杏、五角枫等树种的随机混交造林。张家口对2016-2021年工程500945.45亩（33396.36公顷）林地产生的林业碳汇量进行计量、监测与核证，将57万吨的林业碳汇量捐赠给北京冬奥组委，助力冬奥会碳中和实现。2.陆地固碳技术应用北京市各区县工程造林面积汇总表张家口市造林工程面积汇总表绿色经济运行

如图所示为北京冬奥会绿色电力交易机制示意图，根据北京冬奥会跨区域绿电交易机制，依托电力交易平台，通过市场化直购绿电方式为奥运场馆及其配套设施提供清洁能源，保障了赛时所有场馆100%使用可再生能源电力。1.绿电交易机制北京冬奥会绿色电力交易机制示意图绿色经济运行

北京冬奥会的中国石油、国家电网和三峡集团3家官方合作伙伴，为北京冬奥会赞助经过认证签发的一定数量的CCER（国家核证自愿碳减排量）、CER核证（核证减排量）等抵消产品。中国石油通过公开摘牌形式线上购买CCER，自愿将20万吨CCER赞助给北京冬奥组委；国家电网在国家温室气体自愿减排交易注册登记系统注销自身CCER，自愿将20万吨CCER赞助给北京冬奥组委；三峡集团向联合国应对气候变化框架公约（UNFCCC）协议核销自身20万吨CER，自愿赞助给北京冬奥组委。2.核证减排量捐赠小结

北京冬奥会采取了多种措施、涉及到多种典型技术应用，北京奥组委与主办城市政府紧密协作，以北京冬奥会为契机，积极践行绿色和可持续发展理念，扎实推进低碳管理各项措施任务。将绿色和可持续发展理念融入北京冬奥会筹办和举办全过程，圆满兑现实现碳中和的承诺，成为迄今为止第一个碳中和的奥运会，为今后奥运会等大型活动低碳管理工作提供了可借鉴的经验及案例。PART04首届碳中和世界杯—卡塔尔赛事工程国际航运最大的碳排放来自于国际航运，占总碳排放48.5%。场馆修建占比较大还有场馆修建带来22.5%的碳排放。食宿碳排放其他碳排放其他碳排放包括：材料商品、能源基建、国际陆运、废弃物等。首届碳中和世界杯—卡塔尔赛事工程概况2022年12月18日卡塔尔世界杯完美落幕，除呈现精彩刺激的视觉盛宴外，通过“提高意识、测量排放、减少排放和抵消排放”四步详细路线图，实现了“绿色、环保、低碳”的绿色赛事。世界杯温室气体排放总量为363万吨二氧化碳当量，如图8-27所示。48%22%20%10%首届碳中和世界杯—卡塔尔赛事工程光伏风能

卡塔尔有史以来首个全容量并网的大型地面光伏电站，由中国电建EPC总承包投资29.8亿元人民币，占地10平方公里的光伏电场，是世界第三大单体使用跟踪系统和双面组件的光伏项目，它的跟踪系统实时跟随太阳位置一直保持最佳光照角度，双面组件为正反两面皆具备光电转换能力，新技术同时应用，提高了电站的发电效率，。绿色能源技术应用

背靠大海的974球场是世界杯中唯一一座不配备降温系统的球场，独特的顶棚和座椅排布设计让海风成了这座球场的自然空调，“舒服”是974体育场给人们留下深刻印象。不过由于地处北纬25度，12月的多哈白天平均气温是25摄氏度。在974体育场，临近海边的地域特性加上设计师在集装箱货柜间留出的风道，可以让海风自然地吹送到场馆内，让球场里的观众感觉非常舒服。

卡塔尔世界杯由8座体育场组成，分别是卢塞尔球场、海湾球场、教育城球场、艾哈迈德·本·阿里球场、哈里发国际体育场、阿图玛玛球场、974球场、贾努布球场。各赛场均有降碳特色，主会场卢塞尔和974球场最为突出。场馆建设技术由中国铁建国际集团有限公司承建的卢赛尔体育场被媒体誉为世界杯“皇冠上的明珠”。场馆制冷技术包括室外装空调技术和太阳热制冷技术。融合了隔热材料与“定向降温”

和吸收式制冷技术开合屋顶技术沃克拉体育场可控式折叠屋顶，采用聚四氟乙烯板材和电缆覆盖，就像一个船帆覆盖在球场的上方。节能减碳技术应用1.绿色低碳场馆卢塞尔塔楼应用的异形玻璃研制企业，“中国玻璃”的骄傲，“北玻股份”旗下天津北玻。幕墙节能技术

包括：新能源车技术、公交服务技术、场馆分布技术等。宇通调研提出了“干线公交+支线微循环+长续航客旅团”的纯电动综合解决方案。宇通的888辆纯电动客车,共接驳乘客256万余人次,总运营里程高达300万km,减少二氧化碳排放330万kg,相当于23931棵树吸收一年的量。针对卡塔尔温度高、风沙大的环境特点设计新能源车辆8座球场都位于首都多哈一小时的车程范围内无人驾驶交通系统每天24小时运行步行到达比