★中國市政工程華北設計研究總院有限公司王亞彬，魏旭超，周志遠，么佳麟，章方芳

1　引言

在碳達峰、碳中和目標背景下，碳排放管理已成為能源管理的重要組成部分。國家發(fā)改委《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規劃》中明確要求加強產(chǎn)業(yè)園區的節能降碳能力建設，推進(jìn)園區綠色低碳轉型^[1]。

2022年1月24日，由全國信標委智慧城市標準工作組組織編制的《零碳智慧園區白皮書(shū)》正式發(fā)布。截至2021年底，中國已經(jīng)開(kāi)展了6個(gè)低碳?。▍^）和81個(gè)低碳城市、51個(gè)低碳工業(yè)園區、400余個(gè)低碳社區和8個(gè)低碳城（鎮）試點(diǎn)，形成了全方位、多層次的試點(diǎn)體系^[2]。

作為連接工業(yè)和社會(huì )的重要載體，低碳園區建設勢必會(huì )成為雙碳目標下實(shí)現低碳轉型和可持續發(fā)展的重要手段，因此加強園區低碳化建設已成為園區建設的必然選擇。

2　項目背景

本文以天津市某園區為研究對象，針對數字化碳資產(chǎn)管理平臺進(jìn)行了應用研究。該園區占地面積約為10平方公里，以居住、商業(yè)、辦公業(yè)態(tài)為主，入駐1000余家企業(yè)，常住人口約4萬(wàn)人，耗能主要以電能、熱力等為主。在建設綠色低碳園區的過(guò)程中，該園區為了達到低碳、環(huán)保、可持續發(fā)展的目標，積極從兩方面推動(dòng)園區的減碳改革：一方面從控制碳排放入手，采用清潔能源，推動(dòng)園區降耗節能；另一方面對生產(chǎn)生活過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行固定、吸收、中和。

3　項目分析

為實(shí)現低碳化園區這一目標，該園區從能源的供給側、消費側進(jìn)行系統的優(yōu)化，并建立了相對完善的碳排放管理體系。

在能源供給側，該園區因地制宜地將綠色清潔能源接入園區的供電系統，減少了對傳統電能的使用。

該園區所在地水平面總輻照量為5122.08MJ/m2，太陽(yáng)能資源豐富，屬于B等級“資源很豐富”區域，日照充足，水平面總輻射穩定度為穩定，適合建設光伏發(fā)電站。該園區利用園區約10萬(wàn)平方米閑置屋頂建設分布式光伏發(fā)電系統，150個(gè)地面車(chē)位的光伏車(chē)棚建設光伏發(fā)電系統，總計光伏裝機規模約8MW，每年為該園區年提供清潔電力能源約869萬(wàn)kWh，相當于每年可節約標煤1182.60t（以平均標煤煤耗為301.5g/kWh計），相應每年可減少二氧化碳（CO2）排放約3247.75t，節能減排效益顯著(zhù)。針對光伏出力不穩定的問(wèn)題，園區同時(shí)安裝22套0.5MW/1MWh分布式電化學(xué)儲能系統，為園區打造光儲一體化的清潔能源供電系統，提高了光伏清潔能源的消納比例，同時(shí)提高了園區供電系統的穩定性。

在能源消費側，該園區已著(zhù)手對大約20萬(wàn)平方米的既有建筑進(jìn)行節能改造工程。通過(guò)節能改造工程實(shí)現暖通空調、給排水、供配電、電梯、供熱、照明等設備的集中監視、管理和分散控制，降低了建筑和設備運行成本，減少了能源消耗，提高了經(jīng)濟效益。通過(guò)采用智能化管理系統，本項目的用能相較改造之前降低約10%，同時(shí)管理人員數量減少40%，運營(yíng)成本降低25%。智能化管理系統的運用，極大地提高了建筑能源利用效率，降低了能源消耗，為建筑行業(yè)樹(shù)立了可持續發(fā)展的典范。

該園區致力于推動(dòng)“交通+新能源”模式，在園區內建設了2處智慧充換電驛站，提供了整車(chē)充電及電池與車(chē)身分開(kāi)后充電（換電）兩種充電方式，以滿(mǎn)足公交、環(huán)衛等商用車(chē)及家庭乘用車(chē)的需求。此舉旨在推廣綠色交通，強化交通領(lǐng)域的節能減排，從而倡導低碳交通和低碳生活，降低園區的碳排放。此外，為了實(shí)現低碳園區的目標，該園區在公共區域和小微綠地上種植了紫穗槐等碳匯能力較強的植物。這些植物不僅可以增加園區的綠化覆蓋率，還可以充分發(fā)揮植物的碳吸收能力，實(shí)現園區碳匯能力的最大化。通過(guò)打造集休閑、工作、居住、娛樂(lè )于一體的多元模式景觀(guān)，該園區致力于提供一個(gè)舒適、健康的生活和工作環(huán)境，同時(shí)也為減碳固碳事業(yè)做出了積極的作用。

綜上，該園區從減碳和固碳入手，在園區內開(kāi)展了大量的減排工作。但碳排放及減碳涉及到園區生產(chǎn)、生活的多個(gè)方面，園區的碳排放數據記錄量龐大，人工統計難以保證準確性及時(shí)效性，并且海量的數據存儲管理相當困難。因此園區引入碳資產(chǎn)管理平臺系統，實(shí)時(shí)采集監測跟蹤區域能源供給側、消費側數據。通過(guò)建立綜合性的碳資產(chǎn)管理大數據平臺，運用大數據、云計算等手段，實(shí)時(shí)分析園區碳排放情況，監測跟蹤園區碳達峰、碳中和進(jìn)度。另外，該平臺可采用虛擬現實(shí)技術(shù)對復雜經(jīng)濟社會(huì )事務(wù)變化發(fā)展進(jìn)行多維動(dòng)態(tài)模擬研判，動(dòng)態(tài)演繹碳達峰、碳中和路徑，提高了園區對碳減排的管理、監督和預測預警等決策應對能力﹐為該園區雙碳目標實(shí)現提供了有力支撐。

4　園區碳資產(chǎn)管理平臺概述

園區碳資產(chǎn)管理服務(wù)平臺的開(kāi)發(fā)與應用，順應國家能源革命和“雙碳”戰略目標^[3]。園區碳資產(chǎn)管理平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，由物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、應用層三大部分構成。碳資產(chǎn)管理平臺也可以看作是能耗管理系統的功能的延伸，它通過(guò)對園區能源供給及消耗碳排放數據及生產(chǎn)、生活中的可能產(chǎn)生碳排放行為進(jìn)行監測和分析，實(shí)現園區碳排放情況的智能化精細化管理，以達到提高碳排放管理效率，保證生產(chǎn)安全和經(jīng)濟、環(huán)境效益的目的。碳資產(chǎn)管理平臺可為政府機構、園區及第三方機構等市場(chǎng)主要客戶(hù)群體，提供實(shí)現全方位碳監測與計量、多維度碳分析與評估、綜合性碳資產(chǎn)管理、個(gè)性化碳賬戶(hù)與減排服務(wù)等功能，打造“能源+雙碳”的一體化智慧管控大腦和資源中樞，助力數智雙碳綜合服務(wù)生態(tài)圈的構建^[4]。

園區碳資產(chǎn)管理平臺通過(guò)數據采集終端將現場(chǎng)環(huán)境、設備運行狀態(tài)、公共交通、生產(chǎn)生活碳排放等數據通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上傳至平臺數據中心，然后通過(guò)數據中心內置算法及大數據庫對采集到的數據進(jìn)行統一的分析和處理，為園區提供了輔助決策和分析功能，實(shí)現了對碳排放的實(shí)時(shí)監控、碳排放情況的智能分析、設備運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測、設備故障報警等功能，最終實(shí)現了園區能耗碳排放情況可視化、碳排放管理精細化、碳排放管理系統智能化。

5　園區碳資產(chǎn)管理平臺的總體架構

5.1　總體架構

該園區碳資產(chǎn)管理平臺的總體架構采用典型的云架構，由基礎設施服務(wù)層（IAAS）、平臺服務(wù)層（PAAS）和軟件運營(yíng)層（SAAS）三部分組成。該平臺基于底層數據的采集、辨識、上傳，通過(guò)數據挖掘、數據分析等手段，為園區碳資產(chǎn)管理平臺功能應用提供支持^[5]。碳資產(chǎn)管理平臺可為園區不同的應用場(chǎng)景提供多種展示渠道，既可以通過(guò)大屏監控集中展示監控中心，又可以通過(guò)Web端應用和手機App實(shí)時(shí)推送數據至移動(dòng)終端，實(shí)現了全面、實(shí)時(shí)、高效、精準的監控服務(wù)輸出?？傮w架構如圖1所示。

圖1 碳資產(chǎn)管理平臺總體架構

5.2　功能架構

根據園區需求，該園區碳資產(chǎn)管理平臺設計了多個(gè)子應用模塊，如圖2所示，其中包括：碳排放核算與管理、能耗雙控管理、碳履約管理、產(chǎn)品碳足跡測算及認證應用、第三方服務(wù)機構管理、污染物排放管理、低碳建筑與綠色交通、碳普惠管理。該平臺通過(guò)建立自動(dòng)化數據采集、智能化分析與管控的運行機理，以大數據分析為基礎、模型算法為支柱、信息化管理方式為手段，幫助園區摸清碳家底、精準核算碳排放、科學(xué)預測減碳路徑，助力園區完成雙碳任務(wù)。該平臺功能采用模塊化設計，可根據用戶(hù)的需求差異提供個(gè)性化定制功能。

圖2 碳資產(chǎn)管理平臺應用架構

5.3　部署架構

該園區碳資產(chǎn)管理平臺基于防火墻、VPN等網(wǎng)絡(luò )安全防護保護系統，采用監控與管理層、數據平臺層及數據采集與控制層三層架構部署云平臺。

數據采集與控制層：在能源系統監控中心部署實(shí)時(shí)數據庫，與園區各建筑能源及碳排放管理系統進(jìn)行遠程通訊，實(shí)現遠程數據采集、設備運行監控、對工藝生產(chǎn)區進(jìn)行監測報警^[6]。其主要的監測范圍，包括園區能源系統（含光伏發(fā)電儲能系統）、建筑能耗、充換電站運行狀態(tài)、生產(chǎn)能耗、碳排放量、其他生產(chǎn)生活行為等。

數據平臺層：通過(guò)磁盤(pán)陣列、虛擬化平臺構建碳資產(chǎn)管理平臺數據庫系統，用于采集到的生產(chǎn)生活相關(guān)數據存儲，并應用大數據進(jìn)行精準分析。為了解決網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題，系統監控網(wǎng)絡(luò )采用物理隔離手段，通過(guò)專(zhuān)用加密網(wǎng)絡(luò )同生產(chǎn)生活網(wǎng)絡(luò )隔離，避免入侵或信息泄露。

監控與管理層：通過(guò)虛擬化平臺、云平臺系統，可實(shí)現碳資產(chǎn)管理平臺的功能層^[7]。該平臺功能采用模塊化設計，可根據用戶(hù)的需求差異提供個(gè)性化定制及功能擴展。

該平臺可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)對園區內化石燃料燃燒、外購熱力和電力、生產(chǎn)生活過(guò)程、廢棄物處理、交通系統、景觀(guān)綠地產(chǎn)生的二氧化碳排放量進(jìn)行精準采集計算。

6　應用及效果分析

（1）該園區借助前端物聯(lián)網(wǎng)設備對現有能源系統（含光伏發(fā)電系統）、建筑節能、交通設施（含新能源交通）等數據進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化采集，并通過(guò)數字化、智能化、可視化的園區碳資產(chǎn)管理平臺，迅速查清碳排放底數、精確核算碳排放量、深度分析碳減排方案。項目初期主要減碳效果如表1所示。

表1 項目初期減碳效果

·燃油車(chē)行駛100公里耗按照8升測算，汽油燃燒產(chǎn)生0.0192t二氧化碳，這些汽油生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生0.035t二氧化碳，兩者總計0.0542t二氧化碳。

·新能源汽車(chē)的百公里按耗電量15Kwh測算。

（2）該園區通過(guò)實(shí)施監測和評估，對能源、建筑、交通等領(lǐng)域的碳排放量和減碳成效進(jìn)行精確統計，并以可視化方式進(jìn)行成果展示。碳資產(chǎn)管理平臺可全方面、多角度地展示該園區的關(guān)鍵碳指標、碳排放變化趨勢、時(shí)空分布、行業(yè)排放特征、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性等詳細情況，特別針對重點(diǎn)區域、重點(diǎn)問(wèn)題，做出醒目提示，幫助該園區雙碳工作決策能夠找準目標，明確方向。碳資產(chǎn)管理平臺駕駛艙展示圖如圖3所示。

圖3 碳資產(chǎn)管理平臺駕駛艙展示圖

（3）以碳資產(chǎn)管理平臺內的國內外現行碳排放核算方法學(xué)為基礎，借助碳資產(chǎn)管理平臺的強大數據庫及碳領(lǐng)域專(zhuān)家顧問(wèn)的指導功能，可為該園區定制一套符合其特點(diǎn)的個(gè)性化碳排放監測計量和量化核算標準體系。該體系針對該園區的能源活動(dòng)消費集中、能源品種類(lèi)型多樣的特點(diǎn)，對園區內的能源活動(dòng)、居民生活、廢棄物處理等所產(chǎn)生的碳排放數據進(jìn)行科學(xué)精準核算。同時(shí)，碳資產(chǎn)管理平臺可依托企業(yè)、居民活動(dòng)數據收集與交互系統，為該園區企業(yè)、居民提供碳資產(chǎn)、碳普惠管理平臺，積極引導該園區向低碳環(huán)保的生產(chǎn)與生活方式轉變。

（4）基于SBTi、CFOS、CREOS方法論，對碳資產(chǎn)管理平臺采集的該園區多領(lǐng)域、多維度大數據進(jìn)行深入的數據分析和建模。通過(guò)精細的建模過(guò)程，建立該園區的碳達峰、碳中和路徑規劃模型。該模型能夠自動(dòng)生成針對該園區的個(gè)性化減排路徑建議方案，為該園區的碳減排目標提供了科學(xué)、精準的決策支持。

7　結論

碳資產(chǎn)管理平臺的應用能夠全面摸清園區的碳排放情況、規范碳排放核算方法、實(shí)現碳資產(chǎn)管理以及碳排放的數字化追蹤。數字技術(shù)的運用使得碳排放數據的獲取、傳輸、存儲、計算、統計更加精準、便捷、安全、可靠。

通過(guò)碳資產(chǎn)管理平臺構建全面的園區碳資產(chǎn)管理體系，運用先進(jìn)的大數據和云計算等技術(shù)手段，能夠幫助園區實(shí)時(shí)且方便地獲取與碳相關(guān)的各類(lèi)信息，能夠使園區的“碳”管理實(shí)現規范化、精準化，從而更好地跟蹤和管理碳排放。

此外，碳資產(chǎn)管理平臺的應用還有助于提升園區對碳減排的管理、監督和預測預警能力。通過(guò)采用虛擬現實(shí)技術(shù)，對復雜的經(jīng)濟社會(huì )事務(wù)變化發(fā)展進(jìn)行多維動(dòng)態(tài)模擬研判，園區可以實(shí)時(shí)演繹碳達峰、碳中和的路徑，從而更好地監測和跟蹤區域碳達峰、碳中和的進(jìn)度。

總之，該綜合平臺可以為園區的雙碳目標實(shí)現提供強有力的支持，幫助園區更好地實(shí)現碳減排目標。

作者簡(jiǎn)介：

王亞彬（1984-），男，天津人，高級工程師，碩士，現就職于中國市政工程華北設計研究總院有限公司，主要從事供配電、新能源應用相關(guān)設計及研究工作。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2024年8月刊