第44卷第14期中国电机工程学报ol.44No.14Jul.20.202454962024年7月20日Proceedings of the CSEEC2024 Chin.Soc.for Elee.Eng.D0:10.13334j.0258-8013.pcsee231293文章编号：0258-8013(2024)14-5496-21中图分类号：TM73文献标识码：A零碳园区研究综述及展望陈艳波，张宁1，李嘉祺'，方哲1，吴适存，梅生伟2，陈来军3(1,华北电力大学电气与电子工程学院，北京市昌平区102206：2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市海淀区100084；3.新能源电力系统智慧运行教育部重，点实脸宝（青海大学能源与电气工程学院），青海省西宁市810016)Review and Prospect of Zero Carbon Park ResearchCHEN Yanbo',ZHANG Ning,LI Jiaqi',FANG Zhe',WU Shicun',MEI Shengwei",CHEN Laijun?(1.School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University,Changping District,Beijing 102206,China;2.Department of Electrical Engineering and Applied Electronics Technology,Tsinghua University.Haidian District,Beijing100084,China;3.Key Laboratory of Intelligent Operation of New Energy Power System of Ministry of Education(School of Energyand Electrical Engineering,Qinghai University),Xining 810016,Qinghai Province,China)ABSTRACT:As an important carrier of national production能源生产活动和基础服务设施，同时也成为碳排放的重要源and life,the park has also become an important source of头。园区物理界限分明，生态系统独立，运营管理权明晰，carbon emissions due to its provision of huge amount of使得园区成为践行碳中和的天然试验田。首先，介绍零碳园energy activities and service facilities.The park has obvious区的典型构成，并对其净零碳能力进行分析：其次，从物理physical boundaries,independent ecosystems,clear operation层、信息层、平台层、应用层4个层面分析零碳园区发展形态，提出园区零碳操作系统的架构：然后，对零碳园区的关and management rights,making it a natural experimental键技术进行分析，从园区碳排放核算技术、园区低碳经济体field for practicing carbon neutrality.This paper first系、园区低碳管控技术3个方面对零碳园区的研究现状进行introduces the typical composition of zero-carbon parks and总结，同时分析现有研究的不足和未米研究方向：最后，提the analysis of their net zero-carbon capabilities.Next,the出零碳园区研究的挑战与展望。development form of zero-carbon parks is analyzed from thefour levels of physical layer,information layer,platform layer关键词：零碳园区：碳排放：能源转型：碳交易市场：运行与规划and application layer,and zero carbon operating system inthe park is constructed.Then,the key technologies of0引言zero-carbon parks are analyzed,and the existing research of当前，气候变化和能源危机是人类可持续发展zero-carbon parks is summarized in three aspects:the carbon的关键制约因素，节能减排和绿色发展成为全球共emission accounting technology of the park,the low carbon识。2020年9月，我国提出“3060”碳达峰、碳economy system of the park,and the low carbon managementtechnology of the park,and the shortcomings of existing中和目标，国家相继出台多部“双碳”法律，践research and future research directions are also analyzed.行“双碳”战略成为高质量发展的必然要求。Finally,the challenges and prospects of zero-carbon park作为我国经济发展的助推器，园区是碳排放的construction are proposed.关键源头。从能源角度来看，工业园区耗能占全国KEY WORDS:zero carbon park;carbon emissions;energy耗能69%，其碳排放量占全国总碳排放的31%B4:transformation;carbon trading market;operations and planning从民生和发展角度来看，90%以上城市居民工作生摘要：园区作为国民生产、生活的重要载体，提供了大量的活在园区中，80%以上的GDP和90%以上的创新在园区内产生，各种园区也因此成为我国工业化、基金项目：国家重点研发计划项日(2021YFB2601502):青海省帅才低碳化、城镇化发展的高质量平台。园区作为社会的基本单位，将国家、城市、产业、组织、企业与National Key R&D Program of China (2021YFB2601502):Project ofOutstanding Scientists in Qinghai Province.个体紧密联合，其物理界限分明，运营和管理所有第14期陈艳波等：零碳园区研究综述及展望5497权明晰。国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新应用。如作为全球首例，鄂尔多斯零碳产业园区以发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中强调，“风光氢储车”能源系统实现全园区零碳供能，并要开展碳达峰试点园区建设，推广园区多能梯级利构建了“能碳双控”零碳管理平台，实现园区碳足用等节能新技术，加快“双碳”目标建设。因此，迹追溯、分析及反馈一体化闭环管理：广东状元谷园区是落实我国“双碳”战略的重要抓手和天然试电子商务产业园作为我国首批近零碳试点园区，通验田。事实上，零碳园区在近年来得到了日益广泛过在建筑中安装蒸发冷却降温设施，减少空调等高的关注。耗电设施的使用，节能率达80%7。在国外案例中，值得指出的是，零碳园区并不是指完全不排放德国柏林欧瑞府能源科技园通过建设分布式供能、温室气体，而是实现了净碳排放为零的园区（净碳储能以及用能一体化的能源管理系统，外购沼气以排放是指在一定周期内，园区产生的碳排量与园供园区电热负荷需求，并在交通、建筑、碳汇环节区内碳汇吸收的碳排量之差)。零碳园区是所有全面建设零碳园区。尽管有以上案例，但国内外仍园区迭代升级的最终目标，而其演进过程一般可未形成的零碳园区基础理论和关键技术，影响到已分为3个阶段：低碳园区、近零碳园区和零碳园有案例的应用阁。区。低碳园区是指在园区界限内，通过绿色规划、本文首先从园区的典型构成和特点出发，构建节能以及固碳等技术，有效控制碳排放总量，争园区零碳操作系统：然后，从园区碳排放核算技术、取使得园区碳排放量小于其碳配额量（即达到国家园区低碳经济体系、园区低碳管控技术3个角度分要求此阶段减碳程度)：近零碳园区指的是园区净析园区低碳技术的研究现状，全面系统地分析零碳碳排放量几乎为零，可允许小幅波动：而零碳园园区建设的基本框架和关键技术：最后，提出零碳区则是在严格意义上，实现动态净碳排放小于等园区建设的挑战与展望。于零的状态。本文零碳园区是指园区在生产、生1零碳园区减排体系及净零碳能力分析活过程中动态净碳排放为零的状态，也可理解为园区碳排放强度为零，并不包括前期建设或改造1.1零碳园区减排体系过程中的碳排放。值得指出的是，由于企业生产园区的碳减排方式可归结于减少碳排放与加和居民生活过程中的碳排放主要由能源使用造强碳吸收两个部分，从能源、建筑、交通、碳汇与成，生物碳排、生活垃圾等排放量具有固定性且管理等五方面落实低碳减排方案。其中，园区在市数量级较少，本文暂不予分析。场的引导下，从“源-网-荷-储”各环节积极减排：园区碳中和是一个系统工程，需从能源、建筑、同时，“网”、“荷”及“储”端与交通系统交相交通、碳汇与管理等方面入手。在能源方面，需对融合成为园区低碳减排的重要趋势：通过碳汇与市园区综合能源系统运行全过程进行减碳，并通过参场交易策略实现园区低碳性与经济性协同发展：此与市场交易对碳减排进行激励向，在建筑方面，可外，多功能建筑作为园区建设的物理承载形式，从采用遮阳板等节能材料，并在各建筑上安装智能碳建筑选材和建设方案等多方面促进建筑节能，推动表和电表，通过能源管理对建筑碳排放进行控制：园区零碳化进程。因此，园区通过能源、建筑、交在交通方面，需全面推动电气化，并配置充电站，通、碳汇与管理等五方而的交互与融合，形成零碳实现灵活储能和需求侧响应：在碳汇方面，可考虑园区减排体系，此体系结构如图1所示。碳捕捉与封存(carbon capture and storage,,CCS)/碳园区的主要排放来源于能源系统，因此，主要捕获、利用与封存(carbon capture,utilization and减排途径也针对于“源-网-荷-储市场”各环节。在storage,CCUS)、藻类生物反应器、林业碳汇等抵源侧，典型园区综合能源系统除了向外界购电/热消园区碳排放：在管理方面，需实现数字化、精细等，还将包括各种分布式能源：在网端，主要通过化、智能化能源管控和运营物流管控。其中，能源多能耦合和能量梯级利用，并与交通网融会贯通，部分涉及源-网-荷-储-市场各环节，与交通、建筑、提高消纳绿电的能力：在荷端，主要有电/热/冷气/碳汇交相融合，共同由零碳操作系统(2节将详细阐氢等用能需求：储侧需要配置储电、储热、储氢、述)统一管理。冰蓄冷等储能设备：市场侧构建园区在各大碳市场国内外在零碳园区方面己经做了一些探索和下的碳资产管理系统，园区能源系统在市场引导下