在“30·60”雙碳目標的國家戰略背景下,率先在有條件地區開展100個綠色城市、1000個綠色園區、10000個綠色鄉村示范工程。
——全國政協委員武鋼《關于在全國推動“百千萬”碳中和示范工程的提案》
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不久前,新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)亦莊智慧園區經北京綠色交易所認證,成為中國首個可再生能源“碳中和”智慧園區,為提案中“1000個綠色園區”目標的實現起到了良好的示范作用。
“碳中和”智慧園區的能源結構是怎樣的?“碳中和”是怎樣實現的?是否具有經濟性和可復制性?……今天,我們就來為您一一解答。
金風科技亦莊智慧園區基本情況
金風科技亦莊智慧園區始建于2010年,建筑面積超過9萬平方米,園區采用智能化設計,包括智能微網、節能模塊、智能水務、園區智慧運維、智慧農業及智慧健康六大模塊。
Q1:“碳中和”智慧園區由哪些能源構成?
要成為“碳中和”智慧園區,低碳環保、舒適宜業的建設理念必不可少。同時,“碳中和”智慧園區需要較高的清潔能源使用比例,實現風電、光伏等能源的多能互補,并借助智能微網、能源互聯網等技術實現“碳中和”。
金風科技亦莊智慧園區配置兩臺總容量4.8MW的風電機組和總容量超過1MW的光伏發電設備,實現清潔能源的就地采集和消納;一臺600kW和兩臺65kW的微燃機,使用天然氣發電,使園區實現了冷熱電三聯供,系統產生的能量就地消納,冷、熱水可直接用于樓宇供熱和冷卻系統;包括全釩液流儲能、鋰電池,以及超級電容器等在內的儲能裝置,用于系統的削峰填谷,平滑功率波動,大大提升園區供電質量;選用500kW柴油發電機,用于模擬海島型微電網的項目運行。
2020年,園區總用電量1573萬度,其中使用金風科技自有風電機組和光伏設備發電量482萬度,剩余電量購自電網。在可再生能源發電量與園區用電負荷存在時間差異,新能源電量得以返送電網消納的情況下,加上自發自用綠電,園區總的可再生能源發電比例近50%。
Q2: “碳中和”智慧園區的碳排放情況如何?“碳中和”是如何實現的?
正常情況下,園區內的溫室氣體,主要由電力、天然氣、汽油等能源消耗過程中產生。金風科技亦莊智慧園區亦是如此。
由于清潔能源的發電過程不產生碳排放,只需計算外購電力,使用天然氣、汽油等能源,以及一些逸散排放等情況下的碳排放量。
經測算,2020年,金風科技亦莊園區整體溫室氣體排放量約為1130萬kg。其中,園區外購電力年產生二氧化碳約965萬kg,占比達到85%;使用天然氣年產生二氧化碳約125萬kg,占比11%;使用汽油產生二氧化碳約50kg。除此之外,空調冷媒劑、CO2滅火器等逸散排放、污水處理過程的溫室氣體排放等各項占比均小于2%。
計算標準:
《工業其他行業企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(2015)
《2019年IPCC 國家溫室氣體清單指南》
《14064-1:2018組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》
由此可見,外購電力是園區碳排放的主要來源。如沒有風電、光伏等可再生能源發電,園區總碳排放量將超過1556萬kg,比使用綠電多排放超過426萬kg。
因此,通過部署可再生能源發電設備,實現園區電力自發自用,對降低園區碳排放意義重大。同時,如園區能夠通過各項技術實現節能,提高能效,也對實現“碳中和”園區具有突出貢獻。
在金風科技“碳中和”智慧園區,辦公類建筑空調能耗占比最大,因此園區目前節能主要圍繞空調系統進行,同時兼顧照明系統等。
園區合理利用用電峰谷價差提升能效。空調通過水蓄冷,在用電低谷時段儲存能量,在高峰時段循環釋放能量,可節省30%~60%的用電;空調和照明通過傳感器自動調節,控制開關,實現節能。
另外,金風科技的智慧能效技術,使園區實現水、電、氣等能耗的數字化、可視化;通過智慧能效平臺,能夠直觀了解損耗情況,針對性提出建議報告,降低能耗損失。
目前,依托節能技術和能效平臺,年節約用電量達到60萬千瓦時。
↑ 金風科技亦莊智慧園區
最終,金風科技通過購買CCER(中國核證減排量 Chinese Certified Emission Reduction)對于園區生產生活總溫室氣體排放量進行核銷,獲得 “碳中和”認證,國內首個可再生能源“碳中和”綠色智慧園區由此誕生。
Q3: “碳中和”智慧園區度電成本如何計算?其經濟性如何?
如全部使用電量購自電網,金風科技亦莊園區每年電費可達1007萬元,折合度電成本640.0元/MWh;而在風光儲聯合優化運行,同時參加售電交易和京津冀輔助服務市場的情況下,金風科技亦莊園區直購電費僅為549萬元,度電成本348.9元/MWh,年均度電成本下降程度最高可達291.1元/MWh。
Q4: 未來如何進一步實現園區的“碳中和”?
仍以金風科技亦莊園區2020年碳排放數據為例,園區溫室氣體排放主要產生自外購電力和天然氣的使用。
因此,園區進一步減少碳排放,可從以下兩方面考慮:
第一,通過改進技術,提升管理,降低包括電力和天然氣在內的能源消耗;第二,進一步優化園區能源結構。使用更多綠電,替代外購電力,提升綠電使用比例。當園區溫室氣體排放到最小化后,未來可進一步通過購買CCER或植樹造林等碳補償方式實現碳中和。
從更長遠以及全國范圍來講,可再生能源“碳中和”園區擁有良好的經濟性和可復制性,在我國廣泛的城鄉區域,可再生能源開發在技術上已趨成熟、成本不斷下降、資源儲備豐富。全國的“碳中和”目標實現需要無數個“碳中和”城市,而“碳中和”城市的實現需要無數個“碳中和”園區,讓我們從最小的“細胞”做起,共同完成這項40年的“碳中和”長跑。
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