零碳园区的建设,对于推动我国经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。

 一个生产生态生活深度融合的新型产业园区如何建成?即日起,本版推出“美丽中国·关注零碳园区”系列报道,探访河北、陕西、上海等地的零碳园区,关注其在能源、建筑、交通、碳汇、管理等方面,如何以智慧化手段实现产业低碳化发展、能源绿色化转型、设施集聚化共享、资源循环化利用。

 ——编  者  

 电缆铺设、室内装修施工……这段时间,位于河北雄安新区启动区的国家电网能源互联网产业雄安创新中心施工现场,各项作业有条不紊推进。

 这里是雄安新区首个全电智慧零碳园区,5栋建筑呈围合状布局,中间星球形状的建筑是会议展示中心,四角分布有4座科研产业楼,该园区预计将于2025年底竣工。

 地上地下巧用能源——

 做好节能降碳的减法,也做好开发清洁能源的加法

 走进园区,抬头仰望,几栋建筑的外立面玻璃幕墙已安装完毕。

 凑近看,这些玻璃幕墙似乎比寻常的要厚一些,每块玻璃厚度接近10厘米。

 “玻璃安装时都很费力气,要小心翼翼,确保隔热层不被破坏。”国网数字科技控股有限公司所属雄安公司项目安全管理员李鹏介绍,“这些玻璃都由3层玻璃板与两个空腔构成,空腔间注有氩气,能减少热量传导。”

 “建筑外立面由8000多块玻璃幕墙组成了一道屏障,冬季保暖、夏季隔热,还能优化采光,降低园区暖通空调、照明能耗。”李鹏说。

 节能降碳,光靠“外套保温”不够,在园区地上、地下,还有“血液循环”系统来“保持恒温”。

 从5号楼进入地下一层,来到整个园区冷热系统控制区域——高效机房。机房四周,各式管网纵横交错;机房中央,3台地源热泵机组并排而立,它们是控制整个园区冷热水循环的“心脏”。

 “园区地下打了1136口深度超130米的地源热泵管井,通过加装U形管与地下土壤进行冷热交换,再由地源热泵机组与内部空调水循环换热。”李鹏介绍。

 地源热泵系统冬日从地下吸热给建筑物供暖,夏日把建筑物热量送回地下,将建筑内温度控制在21摄氏度至26摄氏度,能耗与原本空调系统相比大大降低。

 “据测算,通过地源热泵系统,投入1度电,相当于得到5度多电的热量。”地源热泵设计单位、同济大学建筑设计研究院高级工程师边争说。

 “这里要注意,地源热泵系统只是通过U形管内的自来水与地下土壤进行换热,不采集地下水,因此,不会造成地下水二次污染。”国网数字科技控股有限公司所属雄安公司低碳工程师胡向远介绍。

 从地下一路往上走,来到园区顶部,这里已经搭建好一排排整齐的架子。国网数字科技控股有限公司智慧能源专家徐慧明介绍:“这是光伏板架,我们的光伏板已经开始安装,待完工后,园区半数屋顶都将铺满光伏板,利用太阳能发电满足用电需求。”

 做好节能降碳的减法,也做好开发清洁能源的加法。

 新能源发电很大程度取决于天气条件,如何保障园区用能稳定?徐慧明解释,一方面,园区和大电网相连,根据自身新能源发电量情况,通过电力市场灵活地从电网购电;另一方面,园区可以实时监测不同地块、不同区域的负荷情况,并实现均衡调配,“比如遇到阴天,光伏发电量下降,我们可以同步调整园区内部负荷需求,让用电需求与发电变化动态协同。”

 “园区规划光伏系统时,充分考虑了建筑朝向、屋顶坡度等因素,使光伏板能最大限度接收阳光照射。气象条件好、园区用电负荷高的情况下,园区屋顶光伏发电可以被全部消纳。”徐慧明介绍,据统计,整个园区屋顶光伏年发电量可达273万千瓦时,满足园区1/4用电需求。

 云端统筹指挥——

 建设数字化园区,智能管控智慧降碳

 除了“地上”和“地下”节能降碳,在云端,创新中心还打造了园区智慧运营管控一体化平台,实现园区碳监测、能源智慧管控和园区智能管理。

 园区软件平台负责人王双虎打开笔记本电脑,进入平台系统。屏幕上,各项数字和图表数字化全景展示了园区能源、设施、运维、安全等信息。

 据悉,智能平台管控着园区14.6万个大小各异的设备,从空调、水龙头再到每间屋子的灯泡数量、功率,平台可实时监测相关设备使用情况和耗电量,并随之计算每栋楼、每层楼、每间屋子的设备能耗和碳排放情况。在大数据模型支持下,可以智慧计算上调、下调空间,实现柔性调配负荷和零碳管理。

 “平台上线后,可实现智能照明,依据光线变化、场景使用等实现自动调光,保障照明的同时,最大程度减少能耗;实时控制暖通空调系统,运用热回收与变频控制技术,精准调节室内温湿度;可以根据室内外温度变化自动调整地源热泵的运行参数和台数,降低能源消耗与碳排放。”王双虎一边介绍,一边演示如何通过智能照明系统调节灯光亮度。只见他轻轻滑动屏幕上的滑块,远处一盏盏路灯的亮度随即发生变化,“不只是人工操作,智能路灯可以根据不同时间段、不同区域的人流量和光线强度,自动调整灯光亮度。”

 市场助力优化配置——

 电碳协同交易,完成零碳建设“临门一脚”

 从5号楼出来,进入园区中间的会议展示中心。

 这座即将建设完毕的园区会议展示中心大楼,不仅是一座直流零碳建筑,未来的电碳协同交易服务平台也将设在这里,串联起电力直接用户、强制控排或自愿减排企业与电力交易市场和碳交易市场。

 园区通过各项节能降碳措施,降碳率已达60%以上,但园区也需要电网供电。徐慧明表示:“传统园区使用的电能,存在间接碳排放。但我们借助这个平台,可以精准对接购买绿电,抵消碳排放。”

 对于电碳交易服务平台的作用,项目电力交易业务工程师黄文东解释:“平台对内实现园区全景碳监测,有碳排放监测、碳账户管理、碳排放诊断等功能,让园区碳排放能‘算出来、管起来、降下来’。对外提供电碳协同交易服务,打通各类电碳交易通道,把能源供应方和需求方紧密连接起来,通过底层算法模型,建设智能决策系统,为使用者提供价格预测、交易组合策略、交易风险管理等智能决策服务,帮助用户降低购电和碳中和成本。”

 经测算,整个园区通过园区清洁能源站及建筑被动式节能,可以实现年减碳3370吨;高效节能调光灯具与智慧照明等系统,实现年减碳1386吨;园区高效数据机房、智慧运维管理等,实现年减碳541吨;屋顶光伏发电,实现年减碳1367吨;余下因用电产生的4104吨间接碳排放,借助绿电交易、碳交易完成抵扣,最终达成零碳排放。