【南方能源观察】零碳园区建设中新能源与传统能源的协同利用分析

刘英姿 广州市节能中心

产业园区作为产业集聚发展的核心载体，其终端能耗与碳排放约占全国总量的三分之一，因而成为落实“双碳”目标的关键领域。推动园区向零碳或近零碳转型，不仅涉及能源技术升级与环境治理，更是一场涵盖产业结构、能源结构、空间布局、治理模式以及生产生活方式的系统性变革。广东省作为改革开放前沿和制造业重要基地，园区数量多、经济规模大，且属于国家首批低碳试点省份，在零碳园区建设方面已开展积极探索。

零碳园区建设的核心在于能源系统的重构。当前园区能源供应主要依赖集中式电网供电及分散燃煤/燃油锅炉，呈现高碳、粗放等特征。实现零碳转型，必须大幅提升风能、太阳能等零碳新能源的比重。然而，光伏、风电等可再生能源具有间歇性、波动性和不确定性，若直接高比例接入，将对园区供电安全稳定运行带来挑战。在当前阶段，完全摒弃传统能源体系既不经济也不现实。因此，科学高效地实现新能源与传统能源（如天然气、存量煤电等）的协同利用与优势互补，构建安全、绿色、经济、高效的新型能源系统，成为零碳园区建设成功的关键。

目前，我国多数产业园区能源系统仍呈现“高碳锁定”特征，能源供应以外购电力及自备燃煤/燃气锅炉为主，结构单一，化石能源占比偏高。能源利用方面普遍采取“竖井式”供能模式，电、热、冷等系统独立运行，缺乏耦合与梯级利用，整体能源利用效率偏低，一般仅为30%–40%。同时，园区企业用能行为较为粗放，缺乏精细化管理与需求侧响应机制，负荷峰谷差大，加剧电网调峰压力。

广东省作为经济大省，拥有各类国家级及省级产业园区逾200个，工业总产值占全省比重高。这些园区既是经济增长的重要引擎，也是能源消耗与碳排放的主要来源。近年来，广东省虽积极推进光伏、海上风电等新能源发展，但在园区层面，新能源渗透率仍然有限，且以分布式屋顶光伏为主，尚未形成与园区负荷特性深度匹配、多能互补的智慧能源系统。当前，广东省工业园区能源利用呈现以下特点：

一是能源结构仍以化石能源为主，电力依赖外输。尽管煤炭消费比重持续下降，但园区终端能源消费中，电力（主要来源于省内外燃煤、燃气电厂）及天然气、柴油等化石燃料仍占主导地位。园区能源自给率低，超过80%的电力需从大电网购入，受外部电价及供应稳定性影响显著。

二是能源系统孤岛运行，综合能效偏低。园区内供电、供气、供热（冷）系统通常独立规划与运行，大量工业余热、余压未能有效回收利用，能源利用环节存在“烟囱效应”，整体综合能源利用效率在50%–70%，尚有较大提升空间。

三是用能负荷特性多元，调节能力不足。园区内既包括连续生产的精密制造企业（对供电可靠性要求高），也包括负荷波动大的纺织、注塑等批次生产企业，以及办公、商业等公共设施。目前缺乏统一的智慧能源管理平台对多元负荷进行聚合与柔性调控，难以平抑新能源波动对园区供电的影响。

四是分布式能源快速发展但协同程度低。在政策激励下，广东省工业园区屋顶分布式光伏发展迅速。然而，多数光伏项目仅采取“自发自用、余电上网”的简单模式，缺乏与储能、备用电源的协同控制，导致午间光伏发电高峰时段可能引致配电网反向重载，其减排效益与系统价值未能充分发挥。

因此，打破现有能源系统壁垒，构建以新能源为主体、多能协同互济的新型园区能源体系，已成为广东省乃至全国园区实现绿色低碳转型的迫切任务。

构建零碳园区能源系统是一项系统工程，面临技术、经济、体制等多方面挑战，主要体现在协同层面：

一是高比例新能源接入带来的运行稳定性挑战。光伏发电受天气影响显著，其出力曲线与园区日间负荷曲线虽有一定匹配性，但无法覆盖早晚高峰及夜间负荷。新能源高比例渗透将加剧昼夜峰谷差，引致电压波动、频率稳定性等问题，威胁生产安全。

二是多异质能源系统协同优化难度大。光伏、风电、储能、燃气内燃机或微燃机、余热回收系统及电网等多个异质能源子系统需实现物理连接与信息交互，并设计出经济、可靠、低碳的最优运行策略，属于复杂的多目标非线性优化问题。

三是经济性与投资回报压力突出。零碳能源系统建设涉及光伏、储能、智慧能源管理系统等多类新增投资。尽管长期运营成本具备下降潜力，但高昂的初始投资仍对园区（尤其是中小型园区）业主的积极性形成制约，需明确商业模式与投资回报机制。

四是市场与政策机制尚未完全匹配。在当前电力市场机制下，园区内部分布式能源、储能及柔性负荷参与电网调峰、需求响应等辅助服务市场的渠道尚不畅通，其灵活调节价值难以实现货币化。此外，跨主体能源交易仍存在政策壁垒。

五是管理体制与协同机制有待完善。园区内企业众多、产权关系复杂，统一规划与协调难度较大。传统能源管理模式以保障供应安全为首要目标，缺乏对碳排放、能效等绿色指标的考核激励。同时，跨部门、跨领域的协同治理机制尚不健全，不同部门在政策制定与执行中可能存在衔接不畅问题，影响整体推进效率。

为有效应对零碳园区能源系统建设中面临的多重挑战，需立足当前技术条件与园区实际，采用务实、渐进、系统协同的技术推进路径。其核心是构建以新能源为主体、传统能源为调节与保障的“源–网–荷–储”一体化智慧能源体系，实现各类能源的互补互济与效率最优。主要技术协同路径包括以下三种模式：

（一）“光伏/风电+储能+燃气分布式能源”多能互补模式

该模式通过优化配置可再生能源、储能系统与燃气分布式能源，构建稳定、灵活、低碳的园区能源供应体系。

1.系统构成：以光伏与风电作为主要电源，储能系统（包括电化学储能、蓄冷/热）承担调节与备用功能，燃气冷热电三联供系统作为可调度的基荷与热源补充。

2.运行机制：依托智慧能源管理平台，实现多能源的实时协调与优化调度。光伏与风电优先出力，富余电力储存或上网；储能系统平抑波动、参与调峰；燃气机组在可再生能源出力不足或负荷高峰时快速响应，保障电热供应连续稳定。

3.协同效益：显著提升可再生能源渗透率与消纳水平，增强园区电网的抗扰动能力，降低对单一能源的依赖，实现能源供给的多元互补与梯级保障。

（二）“源-网-荷-储”一体化智慧运行模式

该模式以数字化平台为核心，打通能源生产、输送、消费与存储环节，实现能源系统协同与市场交互。

1.系统构成：基于园区级智慧能源管控平台，集成分布式电源、储能装置、可调负荷（如工业设备、充电设施）及配电网，形成统一调度的资源聚合体。

2.运行机制：通过实时监测、负荷预测与智能优化算法，动态调整各单元运行状态。对内实现能源供需自平衡，对外以虚拟电厂形式参与电力辅助服务市场，拓展系统收益渠道。

3.协同效益：提升能源系统整体运行效率与经济性，增强负荷侧响应能力，支持高比例新能源接入下的电网稳定，推动能源管理向集约化、智慧化转型。

（三）能源梯级利用与循环链接模式

该模式以能量品位匹配为核心，推动不同子系统间的热能交换与循环利用，实现能源利用效率的最大化。

1.系统构成：涵盖燃气分布式能源余热回收、工业过程余热利用、热泵提效系统及低品位热源网络，形成跨用户、跨工艺的热能循环体系。

2.运行机制：通过热交换、热泵提升、储能蓄热等技术，实现高温烟气、工艺余热、低品位废热等的逐级利用。例如，燃气发电余热用于制冷或供热，工业余热经回收后供给周边用户，构建园区内部热能闭环。

3.协同效益：大幅提高综合能源利用效率（可达80%以上），降低供热制冷成本，减少化石能源消耗与碳排放，实现能源从“一次利用”到“循环利用”的转变。

上述三种技术路径既相对独立又互为支撑，共同构成零碳园区能源系统协同利用的技术框架。在实际规划与建设中，应根据园区资源条件、负荷特性与发展阶段，科学选择与组合适用模式，推动能源体系向清洁低碳、安全高效、智慧融合的方向稳步演进，大幅提升园区能源综合利用效率和可再生能源消纳水平。

“十五五”时期是我国碳达峰前的关键冲刺期，也是新型电力系统与新型能源体系构建的加速期，必须进行系统性的政策创新与机制设计。建议从以下方面着力：

（一）深化电力市场改革，构建有利于协同的市场与价格机制

一是推动分布式资源聚合参与市场。明确虚拟电厂作为合格市场主体的地位，简化其参与现货、辅助服务市场的注册、计量、结算流程。制定适用于海量小资源聚合的技术标准和市场规则。二是完善价格信号传导。优化分时电价，拉大峰谷价差，探索实时电价。建立容量市场或完善容量补偿机制，为提供可靠出力的燃气分布式机组和储能确认容量价值。推动电价与碳价信号联动。

（二）强化绿色金融与财税支持，破解初始投资瓶颈

一是创新金融产品。鼓励商业银行设立“零碳园区建设/改造专项贷款”，给予长期限、低利率支持。推动开发与节能减排量、碳减排量挂钩的创新型信贷产品。二是拓展融资渠道。支持符合条件的零碳园区基础设施项目发行绿色债券、申报基础设施领域不动产投资信托基金（REITs）。引导保险资金、养老金等长期资本参与投资。三是优化财税政策。对园区内购置使用高效节能设备、建设多能互补系统给予一定比例的所得税抵免或加速折旧。延续并优化针对分布式光伏、储能的补贴或税收优惠。

（三）加快标准规范体系建设，引领行业高质量发展

一是制定技术标准体系。加快制定涵盖零碳园区规划、设计、施工、验收、评价以及智慧能源平台架构、数据接口、安全防护等全方位的国家标准、行业标准和团体标准。二是统一计量监测体系。建立权威、统一的园区级能源与碳排放监测、报告、核查（MRV）技术规范，确保数据准确、可比、可溯，为碳交易、绿色金融、政策考核奠定基础。

（四）培育专业市场主体，创新商业模式

一是大力培育综合能源服务商（ESCO）。鼓励能源企业、互联网公司、装备制造商跨界融合，形成一批具备技术集成、投资运营、数字化服务能力的龙头服务商。二是推广多元化商业模式。除传统的工程总承包（EPC）外，大力推广合同能源管理（EMC）、能源费用托管、建设-经营-转让（BOT）、公私合营（PPP）等市场化模式，由专业公司承担技术风险和投资压力，降低园区业主门槛。

（五）加强跨部门统筹协调，提升综合治理效能

一是建立省级/市级零碳园区建设联席工作机制。由发改、能源部门牵头，工信、生态环境、住建、自然资源、财政等部门参与，统一规划、统一政策、统一监管，形成工作合力。二是将能碳指标纳入园区综合评价体系。在省级开发区、高新区等考核评价中，大幅提高可再生能源利用率、碳排放强度下降率等指标的权重，形成绿色指挥棒。三是强化规划引领与底线约束。在国土空间规划、能源规划中统筹考虑零碳园区布局。对新设立园区，应将多能协同系统作为基础设施进行强制性或引导性规划。对存量园区，设定改造时间表与路线图。

构建新能源与传统能源协同利用的新型园区能源系统，是一条兼具技术可行性、经济合理性与安全可靠性的现实路径。展望未来，随着光伏、风电、储能等技术成本的持续下降，以及全国统一电力市场、碳交易市场的逐步完善，新能源与传统能源协同利用的经济性将进一步凸显。人工智能、大数据等数字技术的深度融合，也将使能源系统的协同调度更加精准、高效。可以预见，以“清洁低碳、多能互补、智慧协同”为特征的零碳园区能源系统，将成为我国产业园区绿色低碳转型的主流范式，为国家“双碳”战略目标的实现贡献关键力量。

编辑 黄燕华

审核 姜黎