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媒体：金台资讯 作者：白云
专业号：林森
2024/7/17 9:42:37
追求零碳，这个园区会“呼吸”
2024年6月30日，工人正在国家电网能源互联网产业雄安创新中心楼顶安装太阳能发电设备。国家电网能源互联网产业雄安创新中心供图
2023年6月，国家电网能源互联网产业雄安创新中心建设团队正在进行地源热泵施工。国家电网能源互联网产业雄安创新中心供图
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雄安未来之城场景汇雄安近零碳建筑技术应用大赛上，“国家电网能源互联网产业雄安创新中心智慧零碳园区建设方案”在近零碳建筑及园区解决方案赛道角逐中拿到了一等奖。
近零碳和零碳，一字之差，但技术难度却提高了很多。
记者探访了这一建设方案的落地版——国家电网能源互联网产业雄安创新中心，了解这个会“呼吸”的园区如何实现零碳。
零碳建筑怎么实现“零”
6月26日，雄安机器人大厦雄安未来之城场景汇展。
有的展位展示的是最新研发的技术，有的是产品，国网电易数字科技(雄安)有限公司的展位上摆放的是一座缩微园区模型。
吸引人的不是园区的建筑造型，而是它能实现零碳运行。
2020年9月，我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，低碳、降碳成为我们生产生活中的一部分。
事实上，工业制造、日常出行……人的活动几乎都会产生碳排放。不可移动的建筑，在建造、使用甚至拆除过程中，也会产生碳排放。而节约能源、减少碳排放的建筑被称为“会‘呼吸’的建筑”。
国网电易数字科技(雄安)有限公司展示的缩微园区，其实是他们参赛的“国家电网能源互联网产业雄安创新中心智慧零碳园区建设方案”(以下简称“建设方案”)的落地版。
值得一提的是，这一方案以零碳概念参加雄安近零碳建筑技术应用大赛近零碳建筑及园区解决方案赛道决赛时拿到了第一名。
不管是从达标条件还是实际操作上，零碳比近零碳实现起来都更难。
国家电网能源互联网产业雄安创新中心，位于雄安新区启动区互联网产业园北部，目前已进入装修阶段，明年投运。
这座即将投运的园区，如何实现零碳？
零碳建筑并不是不产生碳排放。
根据《零碳建筑技术标准(征求意见稿)》，建筑按碳排放指标可以分为低碳建筑、近零碳建筑和零碳建筑三类。
根据征求意见稿，零碳建筑要同时满足几个条件：零碳建筑的碳排放强度应满足近零碳公共建筑碳排放强度，经碳抵消后的年碳排放总量不大于零；在实现近零碳建筑基础上，可结合碳排放权交易和绿色电力交易等碳抵消方式等。
按照创新中心所处位置的气候条件，对照相应标准，创新中心达到近零碳的碳排放强度应不高于19kg CO2/m2a(千克二氧化碳每平方米每年)。
“经过测算，创新中心的碳排放强度只有16.1kg CO2/m2a。”国网电易数字科技(雄安)有限公司运营总监徐慧明说。
这一数字是园区设计之初，在满足室内环境参数的基础上，通过优化设计降低建筑用能需求、提高能源设备与系统效率、充分利用可再生能源和建筑蓄能降下来的。
除了要求碳排放强度达标，征求意见稿还提出“零碳建筑必须满足经碳抵消后的年碳排放总量不大于零”。
徐慧明拿出一张创新中心零碳实现路径表。按照2015版《公共建筑节能设计标准》，19.8万平方米建筑面积的创新中心，年碳排放基准值为14008吨二氧化碳。
创新中心要想实现零碳，就要在这个基准值上降碳。
在设计之初，大到取暖制冷，小到一盏灯的照明用电，都被计算到园区碳排放中。园区在实现能源清洁供应、优化能源消费结构、降低能源消费成本的同时，对碳排放能减能降的地方精打细算，逐项瘦身。
从这张路径表中可以看到：从能源利用开始，通过建筑的被动式节能和建设清洁能源站，实现园区暖通空调系统年减碳量2400吨，年降碳率17.1%；通过采用高效节能调光灯具和智能照明系统，以及全电厨房、势能回收电梯等，实现减碳量4039吨，年降碳率28.8%；通过园区高效数据机房、智慧运维管理等实现年减碳量1304吨，年降碳率9.3%；通过大面积的屋顶光伏发电实现年减碳量1195吨，年降碳率8.5%。
零碳目标走到这一步，已经实现年减碳量8938吨。剩余的5070吨二氧化碳，通过绿电交易或碳交易抵消，最终将园区年排放的14008吨二氧化碳降至零。
零碳建筑如何节能减排
实现零碳是一项系统工程，需要从一点一滴处节能减排，最重要的是实现加和减。加是增加绿电用量，抵消碳排放，减是减少能耗，降低碳排放。
投运后的创新中心，不采用市政供暖和自供热。“这两种方式都只能供热，我们想用一种能同时解决供热和制冷并且低碳的方式。”创新中心清洁冷热能源站技术负责人王银说，最终他们选用了浅层地源热泵+蓄能系统。
热泵提取自然界中的能量，不但效率高，而且是目前比较清洁、经济的能源方式。
尽管在设计之初，清洁能源站的方案就由清华大学建筑节能研究中心、中国建筑科学研究院热泵与蓄能研究中心、北京市建筑设计研究院股份有限公司等多家单位出谋划策，但这一方案是否能在降碳的同时解决供热制冷，不能等建筑投运后再验证。
“2022年，我们开始在园区打井采样做测试。”王银介绍，他们在园区3个地块上选择了3个位置打井，对地质条件、地下水温、热响应数据等进行了为期一年的测试收集。
2023年，创新中心开工。它也成为雄安新区首批采用浅层地源热泵的项目。
项目最先施工的不是地基，而是清洁能源站中的地源热泵地埋井。
“地源热泵地埋井安装在建筑底板下，必须一次性设置好，没有检修的可能。这就要结合土建，对施工工序合理安排。”王银说。
测算解决的问题之一是地源热泵地埋井的安装深度和数量。“要让这些设备满足园区供热制冷时有一定余量，又不能余量太大造成浪费。”王银说。
经过仔细计算，最终，创新中心建筑底板下打了1130口直径25厘米的地热井，这些井间隔4米至6米，深度大于等于130米。
“冷和热，是建筑里的主要可调控负荷之一。”王银说。
地源热泵的运行原理是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，利用深埋的管路系统，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，与建筑物完成热交换。
冬季，热泵机组从地源(浅层水体或岩土体)中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，向建筑物供冷。
地源热泵系统的效果怎么样呢？
王银以制冷效果举例，根据《高效空调制冷机房评价标准》，创新中心的冷源系统季节能效比在5.5-5.6之间，是能效等级的最高级。而目前，国内大部分制冷机房能效比都在3.0左右。
节能的不仅有这些。
在规划之初，创新中心每个房间就已经做好了功能定位。
“细化到每个房间要安装多少只、分别多少瓦的灯。”徐慧明介绍，整个园区共涉及1965个品类14.6万个大小设备，全部接入园区一体化智能管控平台。
这意味着，园区投运后，借助“大云物移智链”并协同数字孪生等先进技术，能将园区中分散的物理基础设施、信息集成设施全部连接起来，打造出园区智能管理、能源智慧管控和全景碳监测“三位一体”的数字化园区能源与运营管理体系。
“投运后的创新中心在管理上很智能。”徐慧明举例说，根据室内的人数多少，能自动控制温度高低和灯光亮度，减少碳排放。
地源热泵系统和能源智慧管控等应用减少了碳排放，创新中心还安装了大量的光伏发电设备，用绿电来抵消碳排放。
“园区建筑的顶部全部安装了光伏发电。”创新中心绿色低碳研究专员胡向远介绍，园区光伏的总装机量为2.15兆瓦，其中光伏屋顶2.12兆瓦，光伏发电地砖32.4千瓦。这些光伏设备一年的发电量能达到225万千瓦时，预计能提供园区年用电量(不含充电桩用电量)的20.9%左右。
可推广的零碳样本
作为国家电网的能源互联网产业创新中心，和其他的零碳园区有一点很不同——对电的使用。
这里建设了国内最大规模的园区级多端低压柔直环网。
创新中心多端低压柔直环网技术负责人丁志宇这样解释这项技术：常见的交流电网，需要在需求侧建立多个配电房或变压器；多端低压柔直环网是引入园区的环状直流电网，多个负荷端接入环线，相互之间不影响。
这对实现零碳有什么影响？
在创新中心的能流图中，供给侧这边有太阳能、电网、地热，需求侧这边有直流充电桩、全电厨房等。
我们日常使用的都是220伏的交流电，为什么创新中心要用直流电？
“我们想在擅长的领域，尝试做一个直流电闭环应用样本。”丁志宇说。
这个样本意义重大。首先，光伏发电产生的电是直流电，打造园区级多端低压柔直环网，创新中心的光伏发电就能原地消耗。其次，需求侧端的充电桩只能用直流电，新能源汽车充电都需要将交流电转换成直流电，但这一过程有6%的损耗。直流电直供充电桩，就减少了这部分损耗。再次，园区级多端低压柔直环网能将园区柔性可调负荷提升至园区尖峰负荷的37%，在高比例新能源接入和高比例可调节负荷方面做到了国内领先。
“绿电的发电量逐年增加，这个园区样本试验成功，就能进行复制推广。”徐慧明说，这意味着会有更多的地方减少更多的碳排放。
零碳的标准高，是否意味着投资高、收益低？
徐慧明给记者算了一笔账，每年园区降低系统成本857.59万元，这也是零碳园区带来的直接经济效益。
依据零碳咨询测算数据，创新中心园区年降低碳排放总量为8938吨，按照2024年北京碳交易市场CCER(中国核证自愿减排量)成交均价每吨二氧化碳74.4元计算，创新中心园区年节约碳交易成本为66.4万元。
在园区降低系统成本总量中，清洁供暖、电力交易等组成部分都是节约成本，只有碳交易服务一项虽然总量不高，但属于服务收益。
“碳交易服务指的是我们正在着手筹建的电碳交易服务平台。”创新中心电碳交易负责人黄文东介绍。
根据征求意见稿，零碳建筑的实现，可结合碳排放权交易和绿色电力交易等碳抵消方式。前者指的是碳排放权配额和CCER，后者指的是采购使用绿色电能。
“过去，需求侧购电要到售电公司，购买碳排放权配额要到碳交易平台或碳信用交易所。电碳交易平台建成后，就相当于开了一家综合能源‘商店’，能为需求侧提供‘电、碳、证’一揽子服务。”黄文东说。
在他们的构想中，这个平台不但能提供交易，还能为需求侧提供资源聚合、多品种策略组合、零售套餐服务、实时经济评估、持仓风险防控、细分领域供需预测等服务。
“我们通过打造清洁能源低碳示范、负荷柔性互动示范、园区智慧运营示范、园区电碳交易示范，最终建造成一个零碳园区样板。我们希望这个样板具有可复制性，带动更多园区减碳、降碳。”徐慧明说。
记者手记
场景汇上的新“场景”
7月4日，雄安未来之城场景汇系列大赛获奖名单公布。来自全国818家企业团队的1320项作品，参加了雄安国际服务机器人大赛等10项28个赛道的比赛。比赛共评出28个一等奖、81个二等奖、155个三等奖以及113个优秀奖。
全息智能自动设计机器人、复杂地下空间环境下高效智能排水清淤成套装备研发、钢网架珍珠岩复合保温外墙板在超低能建筑中的应用等，这些获奖项目，几乎都是业内翘楚，也代表着科技与未来。
我们在“探访雄安未来之城场景汇”栏目中选取报道的“北斗+室分”定位导航解决方案、土壤养分伽马能谱分析仪、国家电网能源互联网产业雄安创新中心零碳园区建设方案，都有一个共同点——它们在雄安新区有了应用场景。
这些前沿技术，分别应用到即将上线的雄安行App地下导航栏目、正在建设中的“伏羲农场”、即将投运的国家电网能源互联网产业雄安创新中心。未来，还能从这里孵化复制，应用到更多场景。
场景汇大赛，也为这种孵化复制提供了可能。
大赛期间，组委会结合参赛技术产品落地需求，邀请了各领域嘉宾现场观摩，参与产业、投资对接。
被邀请对象中，有疏解央企、高校、医院等单位，带着需求现场体验优选新技术新产品；也有高标准农田示范区、国有农场、国有林场等场景建设需求单位，全面深入了解参赛作品，推动示范应用和场景打造；还有各地创新平台、产业聚集区、国家应急产业示范基地、空天产业园区等，参加产业招引对接。
同时，组委会还邀请了有投资意向的央企股权投资部门和投资基金、河北省级产业引导基金、河北省属国企相关投资公司、雄安产投基金等单位。
采访中我们得知，有的参赛项目在比赛现场就有多家意向方洽谈合作，还有的参赛产品得到几家投资公司青睐，有望实现量产。
雄安新区也拿出了足够的诚意，为进一步承接好大赛成果应用和落地转化，出台了一揽子创新支持举措——对场景汇大赛获奖项目纳入雄安新区科技项目储备库，并给予项目补贴；对符合条件的，优先推荐申报雄安科技计划项目，同时率先推进实现54项名单类、条件类政策免申即享。这些措施，让各类创新主体来得了、留得住、发展好。
场景汇虽然已经闭幕，但科技创新和场景应用却在加速。
这，是场景汇最大的场景。
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