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2024年6月30日，工人正在國家電網能源互聯網產業雄安創新中心樓頂安裝太陽能發電設備。國家電網能源互聯網產業雄安創新中心供圖

2023年6月，國家電網能源互聯網產業雄安創新中心建設團隊正在進行地源熱泵施工。國家電網能源互聯網產業雄安創新中心供圖

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雄安未來之城場景匯雄安近零碳建筑技術應用大賽上，“國家電網能源互聯網產業雄安創新中心智慧零碳園區建設方案”在近零碳建筑及園區解決方案賽道角逐中拿到了一等獎。

近零碳和零碳，一字之差，但技術難度卻提高了很多。

記者探訪了這一建設方案的落地版——國家電網能源互聯網產業雄安創新中心，了解這個會“呼吸”的園區如何實現零碳。

零碳建筑怎么實現“零”

6月26日，雄安機器人大廈雄安未來之城場景匯展。

有的展位展示的是最新研發的技術，有的是產品，國網電易數字科技(雄安)有限公司的展位上擺放的是一座縮微園區模型。

吸引人的不是園區的建筑造型，而是它能實現零碳運行。

2020年9月，我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，低碳、降碳成為我們生產生活中的一部分。

事實上，工業制造、日常出行……人的活動幾乎都會產生碳排放。不可移動的建筑，在建造、使用甚至拆除過程中，也會產生碳排放。而節約能源、減少碳排放的建筑被稱為“會‘呼吸’的建筑”。

國網電易數字科技(雄安)有限公司展示的縮微園區，其實是他們參賽的“國家電網能源互聯網產業雄安創新中心智慧零碳園區建設方案”(以下簡稱“建設方案”)的落地版。

值得一提的是，這一方案以零碳概念參加雄安近零碳建筑技術應用大賽近零碳建筑及園區解決方案賽道決賽時拿到了第一名。

不管是從達標條件還是實際操作上，零碳比近零碳實現起來都更難。

國家電網能源互聯網產業雄安創新中心，位于雄安新區啟動區互聯網產業園北部，目前已進入裝修階段，明年投運。

這座即將投運的園區，如何實現零碳？

零碳建筑并不是不產生碳排放。

根據《零碳建筑技術標準(征求意見稿)》，建筑按碳排放指標可以分為低碳建筑、近零碳建筑和零碳建筑三類。

根據征求意見稿，零碳建筑要同時滿足幾個條件：零碳建筑的碳排放強度應滿足近零碳公共建筑碳排放強度，經碳抵消后的年碳排放總量不大于零；在實現近零碳建筑基礎上，可結合碳排放權交易和綠色電力交易等碳抵消方式等。

按照創新中心所處位置的氣候條件，對照相應標準，創新中心達到近零碳的碳排放強度應不高于19kg CO2/m2a(千克二氧化碳每平方米每年)。

“經過測算，創新中心的碳排放強度只有16.1kg CO2/m2a。”國網電易數字科技(雄安)有限公司運營總監徐慧明說。

這一數字是園區設計之初，在滿足室內環境參數的基礎上，通過優化設計降低建筑用能需求、提高能源設備與系統效率、充分利用可再生能源和建筑蓄能降下來的。

除了要求碳排放強度達標，征求意見稿還提出“零碳建筑必須滿足經碳抵消后的年碳排放總量不大于零”。

徐慧明拿出一張創新中心零碳實現路徑表。按照2015版《公共建筑節能設計標準》，19.8萬平方米建筑面積的創新中心，年碳排放基準值為14008噸二氧化碳。

創新中心要想實現零碳，就要在這個基準值上降碳。

在設計之初，大到取暖制冷，小到一盞燈的照明用電，都被計算到園區碳排放中。園區在實現能源清潔供應、優化能源消費結構、降低能源消費成本的同時，對碳排放能減能降的地方精打細算，逐項瘦身。

從這張路徑表中可以看到：從能源利用開始，通過建筑的被動式節能和建設清潔能源站，實現園區暖通空調系統年減碳量2400噸，年降碳率17.1%；通過采用高效節能調光燈具和智能照明系統，以及全電廚房、勢能回收電梯等，實現減碳量4039噸，年降碳率28.8%；通過園區高效數據機房、智慧運維管理等實現年減碳量1304噸，年降碳率9.3%；通過大面積的屋頂光伏發電實現年減碳量1195噸，年降碳率8.5%。

零碳目標走到這一步，已經實現年減碳量8938噸。剩余的5070噸二氧化碳，通過綠電交易或碳交易抵消，最終將園區年排放的14008噸二氧化碳降至零。

零碳建筑如何節能減排

實現零碳是一項系統工程，需要從一點一滴處節能減排，最重要的是實現加和減。加是增加綠電用量，抵消碳排放，減是減少能耗，降低碳排放。

投運后的創新中心，不采用市政供暖和自供熱。“這兩種方式都只能供熱，我們想用一種能同時解決供熱和制冷并且低碳的方式。”創新中心清潔冷熱能源站技術負責人王銀說，最終他們選用了淺層地源熱泵+蓄能系統。

熱泵提取自然界中的能量，不但效率高，而且是目前比較清潔、經濟的能源方式。

盡管在設計之初，清潔能源站的方案就由清華大學建筑節能研究中心、中國建筑科學研究院熱泵與蓄能研究中心、北京市建筑設計研究院股份有限公司等多家單位出謀劃策，但這一方案是否能在降碳的同時解決供熱制冷，不能等建筑投運后再驗證。

“2022年，我們開始在園區打井采樣做測試。”王銀介紹，他們在園區3個地塊上選擇了3個位置打井，對地質條件、地下水溫、熱響應數據等進行了為期一年的測試收集。

2023年，創新中心開工。它也成為雄安新區首批采用淺層地源熱泵的項目。

項目最先施工的不是地基，而是清潔能源站中的地源熱泵地埋井。

“地源熱泵地埋井安裝在建筑底板下，必須一次性設置好，沒有檢修的可能。這就要結合土建，對施工工序合理安排。”王銀說。

測算解決的問題之一是地源熱泵地埋井的安裝深度和數量。“要讓這些設備滿足園區供熱制冷時有一定余量，又不能余量太大造成浪費。”王銀說。

經過仔細計算，最終，創新中心建筑底板下打了1130口直徑25厘米的地熱井，這些井間隔4米至6米，深度大于等于130米。

“冷和熱，是建筑里的主要可調控負荷之一。”王銀說。

地源熱泵的運行原理是利用地下常溫土壤和地下水相對穩定的特性，利用深埋的管路系統，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移，與建筑物完成熱交換。

冬季，熱泵機組從地源(淺層水體或巖土體)中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地源中，向建筑物供冷。

地源熱泵系統的效果怎么樣呢？

王銀以制冷效果舉例，根據《高效空調制冷機房評價標準》，創新中心的冷源系統季節能效比在5.5-5.6之間，是能效等級的最高級。而目前，國內大部分制冷機房能效比都在3.0左右。

節能的不僅有這些。

在規劃之初，創新中心每個房間就已經做好了功能定位。

“細化到每個房間要安裝多少只、分別多少瓦的燈。”徐慧明介紹，整個園區共涉及1965個品類14.6萬個大小設備，全部接入園區一體化智能管控平臺。

這意味著，園區投運后，借助“大云物移智鏈”并協同數字孿生等先進技術，能將園區中分散的物理基礎設施、信息集成設施全部連接起來，打造出園區智能管理、能源智慧管控和全景碳監測“三位一體”的數字化園區能源與運營管理體系。

“投運后的創新中心在管理上很智能。”徐慧明舉例說，根據室內的人數多少，能自動控制溫度高低和燈光亮度，減少碳排放。

地源熱泵系統和能源智慧管控等應用減少了碳排放，創新中心還安裝了大量的光伏發電設備，用綠電來抵消碳排放。

“園區建筑的頂部全部安裝了光伏發電。”創新中心綠色低碳研究專員胡向遠介紹，園區光伏的總裝機量為2.15兆瓦，其中光伏屋頂2.12兆瓦，光伏發電地磚32.4千瓦。這些光伏設備一年的發電量能達到225萬千瓦時，預計能提供園區年用電量(不含充電樁用電量)的20.9%左右。

可推廣的零碳樣本

作為國家電網的能源互聯網產業創新中心，和其他的零碳園區有一點很不同——對電的使用。

這里建設了國內最大規模的園區級多端低壓柔直環網。

創新中心多端低壓柔直環網技術負責人丁志宇這樣解釋這項技術：常見的交流電網，需要在需求側建立多個配電房或變壓器；多端低壓柔直環網是引入園區的環狀直流電網，多個負荷端接入環線，相互之間不影響。

這對實現零碳有什么影響？

在創新中心的能流圖中，供給側這邊有太陽能、電網、地熱，需求側這邊有直流充電樁、全電廚房等。

我們日常使用的都是220伏的交流電，為什么創新中心要用直流電？

“我們想在擅長的領域，嘗試做一個直流電閉環應用樣本。”丁志宇說。

這個樣本意義重大。首先，光伏發電產生的電是直流電，打造園區級多端低壓柔直環網，創新中心的光伏發電就能原地消耗。其次，需求側端的充電樁只能用直流電，新能源汽車充電都需要將交流電轉換成直流電，但這一過程有6%的損耗。直流電直供充電樁，就減少了這部分損耗。再次，園區級多端低壓柔直環網能將園區柔性可調負荷提升至園區尖峰負荷的37%，在高比例新能源接入和高比例可調節負荷方面做到了國內領先。

“綠電的發電量逐年增加，這個園區樣本試驗成功，就能進行復制推廣。”徐慧明說，這意味著會有更多的地方減少更多的碳排放。

零碳的標準高，是否意味著投資高、收益低？

徐慧明給記者算了一筆賬，每年園區降低系統成本857.59萬元，這也是零碳園區帶來的直接經濟效益。

依據零碳咨詢測算數據，創新中心園區年降低碳排放總量為8938噸，按照2024年北京碳交易市場CCER(中國核證自愿減排量)成交均價每噸二氧化碳74.4元計算，創新中心園區年節約碳交易成本為66.4萬元。

在園區降低系統成本總量中，清潔供暖、電力交易等組成部分都是節約成本，只有碳交易服務一項雖然總量不高，但屬于服務收益。

“碳交易服務指的是我們正在著手籌建的電碳交易服務平臺。”創新中心電碳交易負責人黃文東介紹。

根據征求意見稿，零碳建筑的實現，可結合碳排放權交易和綠色電力交易等碳抵消方式。前者指的是碳排放權配額和CCER，后者指的是采購使用綠色電能。

“過去，需求側購電要到售電公司，購買碳排放權配額要到碳交易平臺或碳信用交易所。電碳交易平臺建成后，就相當于開了一家綜合能源‘商店’，能為需求側提供‘電、碳、證’一攬子服務。”黃文東說。

在他們的構想中，這個平臺不但能提供交易，還能為需求側提供資源聚合、多品種策略組合、零售套餐服務、實時經濟評估、持倉風險防控、細分領域供需預測等服務。

“我們通過打造清潔能源低碳示范、負荷柔性互動示范、園區智慧運營示范、園區電碳交易示范，最終建造成一個零碳園區樣板。我們希望這個樣板具有可復制性，帶動更多園區減碳、降碳。”徐慧明說。

記者手記

場景匯上的新“場景”

7月4日，雄安未來之城場景匯系列大賽獲獎名單公布。來自全國818家企業團隊的1320項作品，參加了雄安國際服務機器人大賽等10項28個賽道的比賽。比賽共評出28個一等獎、81個二等獎、155個三等獎以及113個優秀獎。

全息智能自動設計機器人、復雜地下空間環境下高效智能排水清淤成套裝備研發、鋼網架珍珠巖復合保溫外墻板在超低能建筑中的應用等，這些獲獎項目，幾乎都是業內翹楚，也代表著科技與未來。

我們在“探訪雄安未來之城場景匯”欄目中選取報道的“北斗+室分”定位導航解決方案、土壤養分伽馬能譜分析儀、國家電網能源互聯網產業雄安創新中心零碳園區建設方案，都有一個共同點——它們在雄安新區有了應用場景。

這些前沿技術，分別應用到即將上線的雄安行App地下導航欄目、正在建設中的“伏羲農場”、即將投運的國家電網能源互聯網產業雄安創新中心。未來，還能從這里孵化復制，應用到更多場景。

場景匯大賽，也為這種孵化復制提供了可能。

大賽期間，組委會結合參賽技術產品落地需求，邀請了各領域嘉賓現場觀摩，參與產業、投資對接。

被邀請對象中，有疏解央企、高校、醫院等單位，帶著需求現場體驗優選新技術新產品；也有高標準農田示范區、國有農場、國有林場等場景建設需求單位，全面深入了解參賽作品，推動示范應用和場景打造；還有各地創新平臺、產業聚集區、國家應急產業示范基地、空天產業園區等，參加產業招引對接。

同時，組委會還邀請了有投資意向的央企股權投資部門和投資基金、河北省級產業引導基金、河北省屬國企相關投資公司、雄安產投基金等單位。

采訪中我們得知，有的參賽項目在比賽現場就有多家意向方洽談合作，還有的參賽產品得到幾家投資公司青睞，有望實現量產。

雄安新區也拿出了足夠的誠意，為進一步承接好大賽成果應用和落地轉化，出臺了一攬子創新支持舉措——對場景匯大賽獲獎項目納入雄安新區科技項目儲備庫，并給予項目補貼；對符合條件的，優先推薦申報雄安科技計劃項目，同時率先推進實現54項名單類、條件類政策免申即享。這些措施，讓各類創新主體來得了、留得住、發展好。

場景匯雖然已經閉幕，但科技創新和場景應用卻在加速。

這，是場景匯最大的場景。