安科瑞 劉邁

　　引言：隨著全球氣候變化和能源危機的加劇，碳排放成為了人類面臨的重大挑戰(zhàn)之一。為了實現(xiàn)低碳發(fā)展，各國都在積極探索可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)型和碳中和路徑，園區(qū)作為城市發(fā)展的重要組成部分，也承擔(dān)著減少碳排放、提高能源效率、促進綠色增長的責(zé)任。零碳園區(qū)作為一種新型的園區(qū)模式，以實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源消耗與碳排放的平衡為目標，通過采用清潔能源、節(jié)能技術(shù)、儲能技術(shù)、碳捕獲與利用技術(shù)等手段，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源系統(tǒng)的自給自足和碳循環(huán)利用，從而達到零碳排放或負碳排放的效果。零碳園區(qū)不僅有利于緩解全球氣候變化，提高園區(qū)的競爭力和吸引力，還有利于促進園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的升級和創(chuàng)新，提高園區(qū)內(nèi)居民和企業(yè)的生活質(zhì)量和幸福感。

　　1.零碳園區(qū)概述

　　1.1 零碳園區(qū)的定義

　　零碳園區(qū)是一種以實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源消耗與碳排放的平衡為目標，通過采用清潔能源、節(jié)能技術(shù)、儲能技術(shù)、碳捕獲與利用技術(shù)等手段，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源系統(tǒng)的自給自足和碳循環(huán)利用，從而達到零碳排放或負碳排放的效果的園區(qū)模式。

　　1.2 零碳園區(qū)發(fā)展的重要性

　　零碳園區(qū)發(fā)展對于應(yīng)對全球氣候變化、促進可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

　　①有利于減少溫室氣體排放，緩解全球氣候變化，零碳園區(qū)通過實現(xiàn)能源消耗與碳排放的平衡，可以有效降低園區(qū)對化石能源的依賴，減少溫室氣體排放，為全球氣候變化的應(yīng)對和控制做出貢獻。

　　②有利于提高能源效率，保障能源安全。零碳園區(qū)通過采用清潔能源、節(jié)能技術(shù)、儲能技術(shù)等手段,可以提高園區(qū)內(nèi)能源系統(tǒng)的效率和可靠性，減少能源損耗和浪費，保障園區(qū)內(nèi)能源供需的平衡和穩(wěn)定，

　　③有利于促進綠色增長，增強經(jīng)濟競爭力。零碳園區(qū)通過引入和應(yīng)用先進的零碳技術(shù)，可以促進園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的升級和創(chuàng)新，增加新興產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機會，提高園區(qū)的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　④有利于改善生態(tài)環(huán)境，提升生活質(zhì)量。零碳園區(qū)通過實現(xiàn)碳循環(huán)利用，可以減少污染物排放，改善空氣質(zhì)量和水質(zhì)量，保護和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，提升園區(qū)內(nèi)居民和企業(yè)的生活質(zhì)量和幸福感。

　　2.零碳園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

　　2.1 零碳園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前，零碳園區(qū)在國際上已經(jīng)有了一些成功的案例和經(jīng)驗，例如，英國的貝德福德零碳園區(qū)、新加坡的清潔科技園、日本的北九州智能社區(qū)等。這些零碳園區(qū)都通過采用不同的零碳技術(shù)和策略，實現(xiàn)了園區(qū)內(nèi)能源消耗與碳排放的平衡或負平衡，同時也取得了良好的經(jīng)濟社會效果。

　　2.2 零碳園區(qū)發(fā)展中存在的問題

　　盡管零碳園區(qū)在國際上和國內(nèi)都有了一定的進展和成果，但是零碳園區(qū)的建設(shè)和發(fā)展仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)和問題，主要包括以下幾個方面:

　　零碳技術(shù)應(yīng)用方面：一方面，零碳技術(shù)的成本效益、可靠性等方面還有待提高，導(dǎo)致零碳技術(shù)的推廣和應(yīng)用受到限制；另一方面，零碳技術(shù)的選擇和組合還缺乏科學(xué)的方法和標準，導(dǎo)致零碳技術(shù)的配置和優(yōu)化不夠合理。

　　零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計方面：一方面，零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計還缺乏統(tǒng)一的標準和指南，導(dǎo)致不同地區(qū)和不同類型的零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計存在差異和不一致；另一方面，零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計還缺乏系統(tǒng)性和動態(tài)性，導(dǎo)致零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計難以適應(yīng)園區(qū)內(nèi)外部變龍。

　　政策支持與法規(guī)制定方面：一方面，政策支持與法規(guī)制定還不夠完善和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展缺乏有效的激勵和約束；另一方面，政策支持與法規(guī)制定還缺乏針對性和靈活性，導(dǎo)致零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展難以適應(yīng)不同地區(qū)和不同類型的需求。

　　企業(yè)參與與市場機制方面：一方面，企業(yè)參與與市場機制還不夠激勵和有效，導(dǎo)致零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展缺乏足夠的主體和動力；另一方面，企業(yè)參與與市場機制還缺乏公平性和透明性，導(dǎo)致零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展存在競爭和信息不對稱的問題。

　　3.零碳園區(qū)發(fā)展路徑研究

　　3.1 零碳技術(shù)應(yīng)用研究

　　零碳技術(shù)是實現(xiàn)零碳園區(qū)能源消耗與碳排放平衡的關(guān)鍵手段，主要包括清潔能源技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、儲能技術(shù)、碳捕獲與利用技術(shù)等。清潔能源技術(shù)是指利用太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等可再生能源，替代或減少化石能源的使用，從而降低碳排放的技術(shù)。節(jié)能技術(shù)是指通過改善園區(qū)內(nèi)建筑物、設(shè)備、工藝等方面的設(shè)計和運行方式，減少園區(qū)內(nèi)的能源消耗和損耗，從而降低碳排放的技術(shù)。儲能技術(shù)是指通過利用電池、超級電容器、飛輪等設(shè)備或材料，將多余或低價值的電力或熱力轉(zhuǎn)化為可儲存或可轉(zhuǎn)移的形式，并在需要時釋放出來，從而平衡園區(qū)內(nèi)供需波動和價格波動，提高園區(qū)內(nèi)能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的技術(shù)。碳捕獲與利用技術(shù)是指通過利用化學(xué)、物理、生物等方法，將園區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳或其他溫室氣體從排放源或大氣中分離出來，并將其轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品或服務(wù)，從而實現(xiàn)碳循環(huán)利用，減少碳排放的技術(shù)。

　　3.2 零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計

　　零碳園區(qū)規(guī)劃與設(shè)計是實現(xiàn)零碳園區(qū)能源消耗與碳排放平衡的重要基礎(chǔ)，涉及到土地利用與規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)布局與發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)等方面。土地利用與規(guī)劃是指根據(jù)園區(qū)的功能定位、發(fā)展目標、資源條件等因素，合理確定園區(qū)內(nèi)不同類型和功能的土地使用范圍、比例、形態(tài)等要素，以實現(xiàn)土地資源的有效利用和優(yōu)化配置。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是指根據(jù)園區(qū)的功能定位、發(fā)展目標、資源條件等因素,合理確定園區(qū)內(nèi)不同類型和功能的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)范圍、規(guī)模、標準等要素，以實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的有效服務(wù)和優(yōu)化配置。產(chǎn)業(yè)布局與發(fā)展是指根據(jù)園區(qū)的功能定位、發(fā)展目標、資源條件等因素，合理確定園區(qū)內(nèi)不同類型和功能的產(chǎn)業(yè)的布局范圍、比例、形態(tài)等要素，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)資源的有效利用和優(yōu)化配置。生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)是指根據(jù)園區(qū)的功能定位、發(fā)展目標、資源條件等因素，合理確定園區(qū)內(nèi)不同類型和功能的生態(tài)環(huán)境的保護范圍、程度、方式等要素，以實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境資源的有效利用和優(yōu)化配置。

　　3.3 政策支持與法規(guī)制定

　　政策支持與法規(guī)制定是實現(xiàn)零碳園區(qū)能源消耗與碳排放平衡的重要保障，涉及到政策扶持與引導(dǎo)、法規(guī)與標準制定、國際合作與交流等方面。法規(guī)與標準制定是指通過制定和完善相關(guān)的法律法規(guī)、技術(shù)標準、管理規(guī)范等文件，約束和規(guī)范園區(qū)內(nèi)各方參與者(包括政府、企業(yè)、居民等)遵守和執(zhí)行零碳園區(qū)的建設(shè)和發(fā)展要求，以實現(xiàn)零碳園區(qū)的安全運行和優(yōu)化配置。國際合作與交流是指通過開展相關(guān)的國際項目、論壇、展覽等活動，與國際上的零碳園區(qū)或相關(guān)機構(gòu)進行技術(shù)、經(jīng)驗、資源等方面的交流和合作，以實現(xiàn)零碳園區(qū)的共享發(fā)展和優(yōu)化配宜。

　　3.4 企業(yè)參與與市場機制

　　企業(yè)參與與市場機制是實現(xiàn)零碳園區(qū)能源消耗與碳排放平衡的重要動力，涉及到企業(yè)責(zé)任與社會責(zé)任和市場機制的建立與完善等方面。企業(yè)責(zé)任與社會責(zé)任是指企業(yè)在零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展中，不僅要追求自身的經(jīng)濟利益，還要承擔(dān)相應(yīng)的社會責(zé)任，包括環(huán)境保護、資源節(jié)約、社會公益等方面。市場機制的建立與完善是指通過建立和完善相關(guān)的價格機制、交易機制、競爭機制等市場手段，使市場在零碳園區(qū)建設(shè)和發(fā)展中發(fā)揮決定性作用，以實現(xiàn)零碳園區(qū)資源配置的有效性和優(yōu)化性。

　　4.安科瑞能為零碳園區(qū)建設(shè)提供哪些方案

　　安科瑞作為專業(yè)的智慧能源管理解決方案提供商，能為零碳園區(qū)建設(shè)提供包括碳計量電表、分布式光伏、分布式儲能、電動車有序充電以及園區(qū)智慧能源管理平臺等解決方案，為零碳園區(qū)的建設(shè)提供“云-邊-端"一體化解決方案，利用“云邊協(xié)同"智慧策略幫助園區(qū)充分利用好新能源，明確降碳成本效益路線圖。

　　4.1 碳電表

　　碳電表是一種新型的計量工具，它的出現(xiàn)是為了幫助我們更好地理解和計算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據(jù)實際電能消耗的計量數(shù)據(jù)，動態(tài)計算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子，也就是平均每度電所蘊含的碳排放量。這個數(shù)值是實時更新的，能夠真實反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現(xiàn)對于企業(yè)有著非常重要的意義，有了這些數(shù)據(jù)，企業(yè)就可以追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳排放，根據(jù)碳排放情況優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，制定更加綠色低碳的生產(chǎn)模式。

　　AEM96三相多功能碳電表，集成三相電力參數(shù)測量、分時電能計量及碳排放統(tǒng)計，根據(jù)不同使用工況的電碳折算因子集成碳結(jié)算功能，包含12組碳排放值及對應(yīng)的碳排放因子，它能夠?qū)崟r計算并給出企業(yè)生產(chǎn)用電帶來的碳排放量，讓碳排放像電能一樣方便記錄，配合安科瑞碳資產(chǎn)管理平臺，大大簡化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計工作。

圖1 AEM96三相多功能碳電表

　　4.2 分布式光伏解決方案

　　著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展以及國能發(fā)新能規(guī)〔2025〕7號文、發(fā)改價格〔2025〕136號文相繼出臺，分布式光伏建設(shè)越來越需要面臨并網(wǎng)、運行安全和能量管理方面的問題，并不是建了就能用。供電部門對于分布式光伏電站并網(wǎng)保護、穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信均有要求。

圖2 分布式光伏建設(shè)系統(tǒng)圖

　　根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》和《電能質(zhì)量管理辦法（暫行）》等相關(guān)標準和規(guī)范要求，光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量；

　　根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》并網(wǎng)點安裝防孤島保護裝置，防止光伏電站孤島運行；

　　并網(wǎng)點安裝國網(wǎng)電能計量表和遠動裝置用于上傳光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)，由當?shù)毓╇姴块T確定；

　　對于自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)系統(tǒng)，公共連接點處還需要配置防逆流保護裝置，動作與切除或調(diào)節(jié)光伏逆變器，根據(jù)要求可使用不同的控制策略。

　　配置國網(wǎng)縱向加密認證裝置、正/反向隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置、遠動網(wǎng)關(guān)等，按照電網(wǎng)要求的數(shù)據(jù)格式和安全要求接受電網(wǎng)調(diào)度；

　　光伏監(jiān)控系統(tǒng)需采集站內(nèi)逆變器、箱變、保護測控裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、防孤島保護、電能計量等數(shù)據(jù)，在本地工作站實時監(jiān)控，還需要把數(shù)據(jù)上傳給電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，接受電網(wǎng)調(diào)度；

　　根據(jù)當?shù)毓╇姴块T需要配置光功率預(yù)測系統(tǒng)、AGC/AVC系統(tǒng)、微機防誤系統(tǒng)、“四可"系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)上傳調(diào)度系統(tǒng)。

　　分布式光伏建設(shè)相關(guān)二次設(shè)備：

　　4.3 分布式儲能解決方案

　　儲能系統(tǒng)作為光伏發(fā)電蓄水池和中轉(zhuǎn)站，在消納光伏發(fā)電過程中起著很重要的作用，在零碳園區(qū)建設(shè)中比較重要。

　　按照GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，儲能系統(tǒng)的微機保護配置要求：儲能電站并網(wǎng)點配置AM5-IS防孤島保護，非計劃孤島時應(yīng)在2s動作，將儲能電站與電網(wǎng)斷開。

　　關(guān)于儲能系統(tǒng)計量點的設(shè)置：如果儲能系統(tǒng)接入園區(qū)內(nèi)部電網(wǎng)，計量點設(shè)置在并網(wǎng)點。

　　儲能單元應(yīng)具備絕緣監(jiān)測功能，當儲能單元絕緣低時應(yīng)能發(fā)出報警和/或跳閘信號通知儲能變流器及計算機監(jiān)控系統(tǒng)，如果BMS或者PCS不具備絕緣監(jiān)測功能可單獨配置直流絕緣監(jiān)測裝置。

　　通過10kV接入公用電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，當儲能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標不滿足要求時，配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量。

圖3 儲能系統(tǒng)圖

　　儲能系統(tǒng)二次設(shè)備選型：

　　4.4 有序充電解決方案

　　以電代油、以電代氣是零碳園區(qū)能源轉(zhuǎn)型中一個的過程，為新能源車補充能源的充換電站也是必配設(shè)施。安科瑞有序充電系統(tǒng)基于預(yù)測算法，可以實現(xiàn)對企業(yè)變壓器負荷率、光伏發(fā)電和充電負荷需求預(yù)測結(jié)合充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高光伏發(fā)電消納，提升園區(qū)微電網(wǎng)的運行可靠性，降低充電成本。

圖4 有序充電系統(tǒng)圖

　　有序充電系統(tǒng)設(shè)備選型方案：

　　4.5 碳資產(chǎn)管理方案

　　AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺碳資產(chǎn)管理采用碳排放核算因子數(shù)據(jù)庫，符合SO14064-1：2018 組織層級溫室氣體排放和清除的量化和報告指南要求，為園區(qū)提供包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等功能，幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查體系。

圖5 碳排放核算符合性評估聲明

　　4.6 微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器

　　ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器主要采集光伏逆變器、儲能系統(tǒng)、變壓器負荷等數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的新能源使用邏輯來構(gòu)建本地控制策略以及云端數(shù)據(jù)的交互，控制儲能設(shè)備、分布式能源、可調(diào)負荷設(shè)備的出力與電力需求，并能根據(jù)經(jīng)濟效益模型在滿足調(diào)度的前提下，進行光儲置換，響應(yīng)云端策略配置，充分消納利用新能源。

圖6 “云邊端"三級控制策略結(jié)合

　　ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器具備以下功能特點：

　　數(shù)據(jù)采集：支持串口、以太網(wǎng)等多通道實時運行，滿足各類風(fēng)電與光伏逆變器、儲能等設(shè)備接入；

　　通訊管理：支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約，可實現(xiàn)云邊協(xié)同（結(jié)合安科瑞智慧能源管理云平臺進行遠程運維）、OTA升級、就地/遠程切換、本地人機交互（選配）；

　　邊緣計算：靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、邏輯控制、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由；

　　策略管理：防逆流、計劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲協(xié)調(diào)等，并支持策略定制;

　　系統(tǒng)安全：基于不可信模型設(shè)計的用戶權(quán)限，防止非法用戶侵入；基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗證技術(shù)，采用數(shù)據(jù)標定與防篡改機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯；

　　運行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號與測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)運行安全預(yù)警預(yù)測。

　　5.AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺-園區(qū)級微電網(wǎng)能源管理

　　在零碳或近零碳園區(qū)建設(shè)中，“光伏+儲能+充電"組合的被應(yīng)用到園區(qū)電網(wǎng)之中。隨著新能源占比增加，園區(qū)的管理需要依靠智慧能源管理平臺來實現(xiàn)碳資產(chǎn)管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設(shè)備運維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺可以幫助園區(qū)有效的管理能源，其功能包括：

　　綜合監(jiān)控：實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；

　　智能控制：協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現(xiàn)儲能、光伏協(xié)調(diào)控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；

　　能源分析：具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；

　　碳資產(chǎn)管理：企業(yè)碳資產(chǎn)管理功能，包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等。

　　功率預(yù)測：以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型庫，實現(xiàn)光伏發(fā)電的短時和超短時功率預(yù)測，并經(jīng)進行誤差分析；同時對微電網(wǎng)內(nèi)所有負荷，基于歷史負荷數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析算法，預(yù)測負荷功率曲線。

　　優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)分布式能源發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測結(jié)果，并結(jié)合分時電價、電網(wǎng)交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本低為目標，建立優(yōu)化模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現(xiàn)對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。

圖7 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺

　　6.結(jié)束語

　　零碳園區(qū)并非單一的減排單元，而是集能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)創(chuàng)新、治理改革于一體的系統(tǒng)工程，是實現(xiàn) “雙碳"（碳達峰、碳中和）目標的關(guān)鍵抓手。其規(guī)劃和建設(shè)需要合理利用工具和能源管理軟件，來實現(xiàn)能源利用。未來，隨著更多零碳園區(qū)的建成，其不僅將成為區(qū)域經(jīng)濟的 “綠色名片"，更將成為中國參與全球氣候治理的核心競爭力之一。