国家级零碳园区申报政策已经发布，各省也开始鼓励各自的园区积极申报，如何建设零碳园区，很多人其实都想简单了。任何一个园区，通过改造升级实现净零排放，它都是一个系统级的工程。但到底有多系统，国内没有几个人能讲明白。这几年有很多关于零碳园区的报告，我基本上都读过，很难有让我眼前一亮的感觉，大部分不是泛泛而谈，就是拼凑整合，要么就是不够系统和接地气。今天，我分享一份3万字的深度研究，本研究已发表在国内顶级期刊《中国电机工程学报》，在知网的下载量和引用量均排第一名，强烈推荐大家收藏和转发！此外，我根据这份研究做了份PPT，全面分析零碳园区的研究现状、挑战与未来展望，一并分享给大家！电脑端下载地址：www.tantongtong.top摘要：园区作为国民生产、生活的重要载体，提供了大量的能源生产活动和基础服务设施，同时也成为碳排放的重要源头。园区物理界限分明，生态系统独立，运营管理权明晰，使得园区成为践行碳中和的天然试验田。首先，介绍零碳园区的典型构成，并对其净零碳能力进行分析；其次，从物理层、信息层、平台层、应用层4个层面分析零碳园区发展形态，提出园区零碳操作系统的架构；然后，对零碳园区的关键技术进行分析，从园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系、园区低碳管控技术3个方面对零碳园区的研究现状进行总结，同时分析现有研究的不足和未来研究方向；最后，提出零碳园区研究的挑战与展望。当前，气候变化和能源危机是人类可持续发展的关键制约因素，节能减排和绿色发展成为全球共识。2020年9月，我国提出“30.60”碳达峰、碳中和目标，国家相继出台多部“双碳”法律，践行“双碳”战略成为高质量发展的必然要求。作为我国经济发展的助推器，园区是碳排放的关键源头。从能源角度来看，工业园区耗能占全国耗能69%，其碳排放量占全国总碳排放的31%；从民生和发展角度来看，90%以上城市居民工作生活在园区中，80%以上的GDP和90%以上的创新在园区内产生，各种园区也因此成为我国工业化、低碳化、城镇化发展的高质量平台。园区作为社会的基本单位，将国家、城市、产业、组织、企业与个体紧密联合，其物理界限分明，运营和管理所有权明晰。国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中强调，要开展碳达峰试点园区建设，推广园区多能梯级利用等节能新技术，加快“双碳”目标建设。因此，园区是落实我国“双碳”战略的重要抓手和天然试验田。事实上，零碳园区在近年来得到了日益广泛的关注。值得指出的是，零碳园区并不是指完全不排放温室气体，而是实现了净碳排放为零的园区(净碳排放是指在一定周期内，园区产生的碳排量与园区内碳汇吸收的碳排量之差)[5]。零碳园区是所有园区迭代升级的最终目标，而其演进过程一般可分为3 个阶段：低碳园区、近零碳园区和零碳园区。低碳园区是指在园区界限内，通过绿色规划、节能以及固碳等技术，有效控制碳排放总量，争 取使得园区碳排放量小于其碳配额量(即达到国家要求此阶段减碳程度)；近零碳园区指的是园区净碳排放量几乎为零，可允许小幅波动；而零碳园区则是在严格意义上，实现动态净碳排放小于等于零的状态。本文零碳园区是指园区在生产、生 活过程中动态净碳排放为零的状态，也可理解为园区碳排放强度为零，并不包括前期建设或改造过程中的碳排放。值得指出的是，由于企业生产和居民生活过程中的碳排放主要由能源使用造成，生物碳排、生活垃圾等排放量具有固定性且数量级较少，本文暂不予分析。园区碳中和是一个系统工程，需从能源、建筑、交通、碳汇与管理等方面入手。在能源方面，需对园区综合能源系统运行全过程进行减碳，并通过参与市场交易对碳减排进行激励[6]；在建筑方面，可采用遮阳板等节能材料，并在各建筑上安装智能碳表和电表，通过能源管理对建筑碳排放进行控制；在交通方面，需全面推动电气化，并配置充电站，实现灵活储能和需求侧响应；在碳汇方面，可考虑碳捕捉与封存(carboncaptureand storage, CCS)/碳捕获、利用与封存(carbon capture, utilization and storage，CCUS)、藻类生物反应器、林业碳汇等抵消园区碳排放；在管理方面，需实现数字化、精细化、智能化能源管控和运营物流管控。其中，能源部分涉及源-网-荷-储-市场各环节，与交通、建筑、碳汇交相融合，共同由零碳操作系统(2节将详细阐述)统一管理。国内外在零碳园区方面已经做了一些探索和应用。如作为全球首例，鄂尔多斯零碳产业园区以“风光氢储车”能源系统实现全园区零碳供能，并构建了“能碳双控”零碳管理平台，实现园区碳足迹追溯、分析及反馈一体化闭环管理；广东状元谷电子商务产业园作为我国首批近零碳试点园区，通过在建筑中安装蒸发冷却降温设施，减少空调等高耗电设施的使用，节能率达80%[7]。在国外案例中，德国柏林欧瑞府能源科技园通过建设分布式供能、储能以及用能一体化的能源管理系统，外购沼气以供园区电热负荷需求，并在交通、建筑、碳汇环节全面建设零碳园区。尽管有以上案例，但国内外仍未形成的零碳园区基础理论和关键技术，影响到已有案例的应用[8]。本文首先从园区的典型构成和特点出发，构建园区零碳操作系统；然后，从园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系、园区低碳管控技术3个角度分析园区低碳技术的研究现状，全面系统地分析零碳园区建设的基本框架和关键技术；最后，提出零碳园区建设的挑战与展望。一、零碳园区减排体系及净零碳能力分析
1.1 零碳园区减排体系
园区的碳减排方式可归结于减少碳排放与加强碳吸收两个部分，从能源、建筑、交通、碳汇与管理等五方面落实低碳减排方案。其中，园区在市场的引导下，从“源-网-荷-储”各环节积极减排；同时，“网”、“荷”及“储”端与交通系统交相融合成为园区低碳减排的重要趋势；通过碳汇与市场交易策略实现园区低碳性与经济性协同发展；此外，多功能建筑作为园区建设的物理承载形式，从建筑选材和建设方案等多方面促进建筑节能，推动园区零碳化进程。因此，园区通过能源、建筑、交通、碳汇与管理等五方面的交互与融合，形成零碳园区减排体系，此体系结构如图1所示。
园区的主要排放来源于能源系统，因此，主要减排途径也针对于“源-网-荷-储-市场”各环节。在源侧，典型园区综合能源系统除了向外界购电/热等，还将包括各种分布式能源；在网端，主要通过多能耦合和能量梯级利用，并与交通网融会贯通，提高消纳绿电的能力；在荷端，主要有电/热/冷/气/氢等用能需求；储侧需要配置储电、储热、储氢、冰蓄冷等储能设备；市场侧构建园区在各大碳市场下的碳资产管理系统，园区能源系统在市场引导下提高净零碳能力。“源-网-荷-储-市场”各环节协调配合，共同推动园区能源系统减排进程。1.2 园区净零碳能力分析
园区的净零碳能力是指园区通过规划和管控，使得其动态碳排放强度为零的能力。园区的净零碳能力具有以下4个特点：1）园区本身物理界限分明，生态系统独立。 园区作为社会的基本单位，分明的物理边界使得其内外碳排放流的耦合和建模非常清晰，对外部碳排放流可通过碳耦合接口表示，对内部碳排放流可精细建模分析。但同时要明确核算边界的统一问题，防止园区物理界限和经营界限矛盾导致多计、漏计情况发生，从而为园区碳排放计量提供数据支撑[9]。2）园区运营和管理所有权明晰，各能源子系统行业壁垒问题可以弱化[10]。在减碳的同时，园区作为一体化运营单位，可整体参与碳交易市场和绿电市场，提高园区自身在市场中的碳资产竞争力，各能源子系统之间的信息隐私、操作差异和目标差异等行业壁垒问题大大弱化，有助于系统协同运行，并由园区统一计算碳贡献值，解决能源子系统之间的碳效益分配不均的问题，同时为园区综合管理和调控提供一体化决策方案。3）园区内含多种分布式资源，可为园区提供多种减碳途径。园区内部存在分布式新能源发电装置、电动汽车等分布式资源，多种资源的灵活调用有利于园区通过能源互补、梯级利用、协调调控等技术手段，减少“弃风、弃光”等新能源损失，这为高比例新能源并网提供了资源支撑。4）园区逐渐由只追求经济高速发展的运营模式向高质量全面发展的运营模式转变。以电动汽车为典型代表的用能终端电气化的普及，园区级、建筑级分布式可再生能源技术的推广，以及储能技术的低成本化，无不体现了园区的高质量发展趋势，在此过程中，将逐步淘汰高耗能产业，并通过智能化手段改造基础设备，以及引进低碳技术，从而为建设零碳园区提供了驱动力。二、园区零碳操作系统
要实现园区碳中和，就必须实现园区碳核算、碳管控、碳吸收与碳交易一体化，为此，可构建含碳核算、碳管控、碳吸收与碳交易的统一操作系统，如图2所示。此系统可将园区生产环节、交通环节、消费环节以及信息环节等集中调控，对内有助于核算各环节碳排放量，明晰各环节碳减排潜力，以低碳为目标调控各环节运行工况并分配碳收益，同时监视园区碳汇设备运行情况，测算碳吸收量；对外可将园区视为一体化系统进行市场交易，提高园区在市场中的竞争力。本文将此系统称为园区零碳操作系统，它由物理层、信息层、平台层与应用层组成，下文详细介绍各部分构成和功能。物理层由生产环节、交通环节、消费环节、能源环节以及信息环节的实体设备构成，包含车间、设备、电动/燃气汽车、充电桩、用户终端、智能楼宇、发电机、输能管道、输电线路、能量耦合设备、路由器和数据中心等。物理层接收上层调控命令后对各实体设备的运行状态进行调整，并为上层网络提供实时运行状态数据。信息层由传感器与通信网络构成，通过5G、人工智能与云计算等技术实现信息采集、信息传输及信息处理3大功能。信息层以园区碳排放核算贯穿始终，整合园区生产信息网、交通信息网、消费信息网、上下游信息网等环节时空分布的能流信息，汇总各环节历史及当前的碳排放量、碳排放因子及运行数据，进而核算每一个环节的时空碳排放强度曲线分布和实时碳排放强度信息，并进行碳排放量合理预测，形成以碳流信息网为主、多信息网为辅的园区信息感知层。平台层包括园区低碳管控平台和低碳经济平台。其中，低碳管控平台负责根据信息层提供的信息进行模拟仿真与优化调度，并将优化结果反馈给信息层进行采集和监视，同时将其传达给经济平台进行交易与分配，并通过信息层对物理层下放运行指令；低碳经济平台负责根据管控平台确定的优化运行结果，进行能源交易、碳配额交易、绿电交易及绿证交易，并结合实际运行状态和交易结果，进行园区碳潜力评估，同时，此平台还将通过低碳管控从市场交易中所得的效益转化为碳资产进行合理分配，最后，将各环节碳减排潜力的量化结果反馈给管控平台，进而为管控平台下个周期的运行指明方向。应用层是园区系统架构的顶层环节，它整合物理层的实时运行状态、感知层的信息分析结果及平台层的系统调控结果，对园区末端用户的生产活动、用能活动和出行活动等进行合理引导，并反馈用户响应情况进行系统调整，实现园区环境效益、经济效益与社会效益的最大化。三、零碳园区研究框架分析
零碳园区研究框架大体可分为3个层面：园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系与园区低碳管控技术。其中，园区碳排放核算技术首先可以准确计算园区各层级的碳排放量，其次可以量化园区整体、各能源子系统以及各设备元件的碳减排能力；园区低碳经济体系将量化后的碳减排能力进行商品化与市场化，形成经济效益并根据园区内各部分碳贡献进行合理分配；园区低碳管控技术进行低碳优化规划和运行调度，提高园区在碳相关市场中的竞争力。总体而言，园区碳排放核算技术为园区低碳经济体系和园区低碳管控技术提供数据基础；园区低碳经济体系涉及交易活动并分配交易结果，并为园区低碳管控技术量化减碳效益以及引导减碳方向；园区低碳管控技术进行园区内资源的优化调控，并下达碳交易命令，提高园区的环境效益和经济竞争力。零碳园区研究框架结构形态可类比于图3 所示，其中，园区碳排放核算技术是“表盘”，为建设零碳园区提供数据基础，量化碳排潜力，并监控运作状态；园区低碳管控技术是“方向盘”，为建设零碳园区集成基础设施，规划发展方向，并协调系统低碳运行；园区低碳经济体系是“油门与刹车”，为零碳园区提供经济动力，维持长期发展，并控制建设进度。“表盘”、“方向盘”、“油门与刹车”构成了园区向零碳方向演进的“操作系统”，三者共同支撑园区转型升级。四、园区碳排放核算技术
碳排放核算是发展零碳园区的基础，是量化园区碳排放水平的核心手段，能帮助园区经营者识别主要碳排放源并了解园区各环节的减排潜力，从而提高零碳园区减排效率[11]。目前的碳排放核算标准主要有国家、城市、企业和行业级别[11-17]，园区级别的碳排放核算处于城市和企业之间，既不能作为一个城市来计量，也不能将多企业共生关系简单囊括为一家企业。本节从碳排放核算要素、碳排放核算方法及碳排放核算系统3方面进行阐述。
4.1 碳排放核算要素
1）核算边界：园区碳排放核算技术边界范围目前还缺乏界定，存在地理边界和数据统计边界难以统一的矛盾[18]。园区数据统计边界往往包含园区内注册的所有达到一定规模、资质、限额的“四上企业”(规模以上工业企业、资质等级建筑业企业、限额以上批零住餐企业、规模以上服务业企业等这四类规模以上企业的统称)，而园区内部经营复杂，存在注册在园区内，经营在园区外以及与此相反的两类情况，需尽快界定园区碳排放核算技术按照物理边界还是数据统计边界进行统计。
2）核算对象：《企业价值链(Scope3)标准》划分了企业生产经营过程中温室气体排放的核算对象，具体可分为3个层次[18]，齐静等人根据已有划分研究总结出园区的温室气体排放对象[9,16,19-20]：层次1：园区进行生产运营过程中产生所有的直接排放；层次2：园区从能源链上游为生产活动所购买的电、热等能源的间接排放；对于核算气体，生态环境部发行的《碳排放权交易管理办法(试行)》规定了7种温室气体[21]，园区温室效应贡献主要集中在CO2、CH4和N2O，也需考虑电解铝工业等非CO2 重点排放园区的特殊性[9,22]。3）核算结果表征：碳排放核算主要有3种表征方式和评价方式：CO2量、CO2当量和碳排放强度。当排放气体以CO2为主，则使用CO2量表示；当考虑CH4、N2O等多数温室气体的综合核算时，应使用基于全球变暖潜势的CO2当量来表示；碳排放强度定义为园区整体或园区内各环节、各设备的单位GDP/产量的对应的CO2排放量，在评价园区时空分布的碳排放水平方面，碳排放强度更能体现园区当前排放现状和减排潜力趋势。4.2 碳排放核算方法
1）核算的数据基础薄弱，没有权威性的排放清单，核算难以精确涵盖园区碳排放的3个层次，统计多个排放源环节时容易出现多计、漏计的现象；2）目前的核算主要由宏观统计侧为主，难以体现碳排放在能源耦合环节的传递和转移过程，难以进行下一步分配碳排放责任的工作。现有碳排放核算方法可归纳为7种：排放清单法(直接因子法)、质量平衡法、实测法、全生命周期法、投入产出法、生态网络分析法及碳流模型法。核算方法特性可总结为7个方面：实时性、全面性(不少计)、准确性(不多计)、权威性、可行性、流动可分配性(碳排放量可由源端流向其他责任方)、微观可观性(可观测每一个生产生活环节的碳排放情况)，如表1所示。排放清单法是目前实际应用范围最广，最具有权威性的一种碳排放核算方法[22-24]。国家、地区和企业都出具了碳排放清单，但在园区方面，目前的研究仍存在以下3方面问题：①针对园区核算需中观微观层面的排放因子，统计工作繁杂；②排放清单法全面性不足，涵盖的排放对象有限。大部分研究能涵盖层次1和层次2，部分研究能涵盖层次3的一部分[4,19,25]，但因数据技术薄弱，无法应用于各类园区；③核算方法过于宏观且需要长时间碳排数据进行支撑，具有延时性。投入产出法(input-outputanalysis，IOA)是将多部门的生产链构建成一个投入产出表，进而将生产经营活动转化为碳排放关系的手段[17,26-28]。IOA能够很好地反应多部门内部的经济结构和碳排放关系，避免多计、漏计现象的发生，但无法应用于产品核算等微观领域。全生命周期法(lifecycleassessment,LCA)是具有全面性的辅助方法，目前大多数使用LCA 核算园区碳排放的研究集中于将LCA 与排放清单法结合使用[19,29–31]，通过LCA 弥补了排放清单法涵盖范围的不足，但这类算法容易出现核算环节重复、核算结果大于实际碳排放的问题。同时，许多研究将LCA融入到IOA中[31-32]，解决了IOA微观核算不准确的问题，但由于技术要求高，在实际应用时仍存在瓶颈。质量平衡法是由联合国政府间气候变化专门委员会(intergovernmentalpanel on climate change,IPCC)提出的多场景核算方法，该方法可计算新技术替换或新能源运用时设备的实际排放量，适用于设备更替快、新技术发展水平高的园区[33]。实测法分为现场实测和非现场实测。现场实测通过实时计量的碳表装置，基于工业互联网和区块链技术，保证核算的准确度，但目前碳表装置的研发缺乏数据基础和技术手段；非现场实测是将现场采集的样品送到检测部门定量分析，其准确度一般不及现场实测法[23]。生态网络分析法将园区内各排放源分为不同的“室”，并将其连接成网络矩阵，为碳流提供相互作用的代谢网络空间[34]。该方法利用定量效用分析不同部门之间、部门对整体园区的碳作用强度，在直观减排潜力的同时，精准减排策略。碳流模型作为一种具有可分配性的碳排放分析方法，将碳排放责任从源侧传递给了荷侧，分配能流链横向、纵向碳排放责任，打通了碳排放核算和园区低碳经济体系之间责任分配的壁垒[35-40]，但该模型目前仍存在一个问题：即荷侧责任分摊不公平。由于碳排放流遵循“比例分摊原则”，靠近绿电侧的负荷几乎不需要承担碳排放责任，而处于多源并网末端或接近传统能源发电侧的负荷要承担大量碳排放责任，会造成“近水楼台先得月”情况[41]。文献[42]构建了一种考虑点对点电量交易的碳流模型，能够根据电量来源核算潮流中各主体应承担的碳排放责任，解决了碳排放重复核算的问题，为开拓绿电交易、绿证交易等点对点交易市场打下了基础。文献[43]提出了全环节碳计量方法和碳表系统，能够根据潮流和能耗的时间尺度调整计量系统的时间分辨率，同时可以通过设定空间尺度达到“市级”、“县级”、“用户级”等更高空间分辨率，并提出区域碳排放因子来解决潮流分布下碳核算的位置公平性问题。碳流模型法未来需探寻能流链上的碳排放分摊模型，将碳减排责任分摊给有减排潜力的各权益方，以达到引导其减排的目的；探索荷侧的公平分配方式，研究如何对源侧发电进行成因量化分析，进而基于公平性原则促进荷侧需求响应以及源侧绿色发电。4.3 碳排放核算系统
搭建一个能精准预测碳排放状况、分析碳排放时空变化情况、理清各环节碳排放潜力、评估碳资产并连接碳市场的核算系统，是构建零碳园区的基础。现有研究多集中于考虑简易园区的核算场景，汤亚宸、刘广一等基于图数据库和图计算概念，构建了园区电力碳排放强度、碳减排、碳消费、碳信用和碳积分模型，形成园区电力碳排放核算体系[44]，但对园区多能源系统的碳排放过程考虑得过于简单；齐玮等基于系统动力学相关理论搭建了园区碳排放核算仿真系统，并结合结果对园区能源和产业结构等方面进行精准减排，但限于数据基础薄弱，核算范围有所缺漏[45]。五、园区低碳经济体系
园区低碳经济体系的本质核心为：量化园区减排能力，参与市场转化为经济效益，进而激励园区继续碳减排并提高经济效益的行为和过程，如图4 所示。本节从减碳潜力分析与碳效益评估、碳排放责任分配以及碳商品交易市场3 个方面进行阐述。5.1 减碳潜力分析与碳效益评估
提取园区内生产、传输、转换、存储等各组件和技术的碳排放参数，量化评估其对园区碳排放总量的影响，从而进行合理分配碳排放责任和碳减排效益。
关于园区内碳减排潜力与效益研究中，以热电联产机组(combinedheatandpower，CHP)、冷热电联产机组(combined cooling，heating and power，CCHP)为主的研究最为完善。Chicco等提出了一次节能指标和CCHP 二氧化碳减排量[46-47]，证明了 CHP和CCHP具有极高的碳减排潜力。此外，可将其他关于碳减排潜力与效益的研究分为设备和技术两部分。设备方面，碳捕集电厂、电转气设备(powertogas，P2G)的碳减排效益同样是研究热点，其他例如储能等设备的碳效益研究较少；技术方面，需求响应、多能互补等更多放在园区规划运行中进行碳效益分析，但目前关于园区中各设备的碳效益量化分析没有统一的标准，园区中各设备的碳排放潜力和碳效益评估没有建模分析，导致下一步分配各设备碳责任和碳效益存在困难。5.2 碳排放责任分配
目前，园区碳排放责任分摊归算于发电侧，使得用户侧不承担碳排放责任，从而缺少参与碳减排的积极性，当前研究主要集中于如何将发电侧碳排放责任合理的分配至用电负荷侧，方法大体分为合作博弈分摊和节点贡献值分摊2种。Shapley法和广义Nucleolus法[48]是合作博弈分摊的典型方法，该方法的解存在且唯一，并能保证其公平性、有效性和稳定性，但Shapley方法存在用户数目过多而导致计算复杂度过大的问题；广义Nucleolus法的分摊结果不满足一般分摊问题中的等同性原则，且难以体现用户位置的因素对碳排放责任的影响。节点贡献值分摊方法目前集中于基于碳流模型的节点碳排放强度分摊方法[49-50]、在能源市场出清中考虑碳交易成本的嵌入式节点边际价格[41,51]这2种，但基于碳流的节点碳排放分摊存在着位置关系影响过大的问题，嵌入式节点边际价格分摊存在用户分摊的总责任与园区实际碳排放责任不一致的问题，甚至碳价可能达到负值。由于多能流的高度异质性，很少有文献讨论多能源系统的碳排放责任分配问题。同时由于其时间尺度大，能源可转换等特性，又使得其具有可储存性和灵活性，具有极大的减排潜力。而分配碳排放责任，是提高该能源系统参与减排积极性的重要途径。5.3 碳商品市场建设
碳商品市场的作用在于以价格的形式引导消 费者和各能源企业参与减排活动，通过经济惩罚强 制园区被动减排和经济效益激励园区主动减排，不 仅有助于普通园区向零碳园区发展，还可以通过市 场补偿维持零碳园区的可持续性发展。目前推行的 市场机制主要有碳排放权交易(简称碳交易)、绿电 交易和绿证交易。由于碳配额的强制性和碳交易市 场的普适性，目前的研究主要集中在碳交易市场方 面，而少有研究关注绿电市场、绿证市场如何完善， 以及在碳减排目标下的多市场耦合机制、能源市场 应对策略。
5.3.1 碳(配额)交易
碳商品市场的作用在于以价格的形式引导消费者和各能源企业参与减排活动，通过经济惩罚强制园区被动减排和经济效益激励园区主动减排，不仅有助于普通园区向零碳园区发展，还可以通过市场补偿维持零碳园区的可持续性发展。目前推行的市场机制主要有碳排放权交易(简称碳交易)、绿电交易和绿证交易。由于碳配额的强制性和碳交易市场的普适性，目前的研究主要集中在碳交易市场方面，而少有研究关注绿电市场、绿证市场如何完善，以及在碳减排目标下的多市场耦合机制、能源市场应对策略。碳交易是将碳排放权以配额的形式参与市场分配的一种交易机制。目前我国碳交易仍处于初级阶段，建立完善的碳交易市场机制对于零碳园区的发展有导向和持续性作用。当前碳交易机制主要存在3个问题：1）对于零碳园区而言，一个恰当的碳交易价格机制能更好地引导园区各主体参与减碳，目前的价格机制研究主要有单一定价[52]、阶梯式定价[30]和(嵌入式[49,51]/非嵌入式[53])市场出清定价，三者对碳减排的促进程度和对市场机制完善度的要求有所不同，定价机制需要符合当前减排阶段和市场机制阶段的发展现状，在不同的阶段使用不同激励程度的定价机制；2）配额分配方法目前主要是历史排放法，虽能促进企业针对过去环保效益进行创新，但碳排放配额的准确性、时效性、灵活性目前无法得到保证[54]，不能实时观测到碳减排水平的变化；3）我国缺乏碳交易市场的监督体系和信用体系，该系统目前是国家发改委集中监管，不利于零碳园区的长期发展。绿证(绿色电力证书)交易和绿电交易分别是绿色电力达成交易后上网的间接体现和直接体现。绿电富足的园区可以通过交易卖电进行经济补偿，绿电不足的园区可优先考虑买绿电供能，以降低系统高碳供能的比例。在国外长期的“强制性配额+绿证交易”制度下，绿证交易[55]发展比较活跃。我国的绿证交易属于“证电分离”的一种交易形式，加上绿证不可二次交易的特性，在这种情况下绿证交易的活跃性远远不够。绿电交易是“证电合一”的一种体现，“绿色电力”是商品，消费证书只是交易凭证，保证了绿电消纳所有权明晰。绿电交易目前仍是自愿交易，没有与强制配额结合，对于需求侧的吸引力不足；同时，绿电地区性供需失衡，不同地区的园区绿电供给量差异大。寻找适合中国国情的绿电配额方案，加快推进配额制的落地，同时解决我国绿电跨区域传输问题，构建多区域公平定价机制迫在眉睫。六、园区低碳管控技术
园区低碳管控的过程为：将环境效益、经济效益、能源效率、运行可靠性作为规划目标，考虑零碳园区整体负荷水平和装置设备在全生命周期内的优化运行条件，确定选址、定容、开工、改造等规划方案。园区通过低碳规划和运行管控，提高园区能源效率，降低园区减碳成本，提高园区绿色工艺水平，以运行结果体现零碳。目前园区的碳减排在目标函数中主要体现在增加碳交易成本[56]或多目标函数中的最低碳排放量目标[57]；约束条件中增加碳排放约束，规划运行设备中考虑可再生能源发电、P2G[58]以及CCUS等减碳技术。此外，通过荷侧需求响应、多能协同规划运行、多方博弈[59]等技术手段，与减排目标和约束相互配合，促进园区低碳性与经济性共同发展，整体结构见图5。6.1 零碳园区优化规划
零碳园区规划研究集中于源侧加强新能源电源规划[60-61]，网侧输能管道、输电线路以及耦合设备的协同规划[62]，但目前缺少关于零碳园区源-网-荷-储全方位的协同规划方面的研究。源侧主要关注新能源电源规划问题和传统能源的减碳问题。新能源规划方面，国家发改委和国家能源局提出2025 年公共机构新建光伏覆盖达50%以上，2030 年风电、太阳能装机容量要达到12亿kW以上等目标。园区作为碳减排的重点单位，在稳定运行的基础上完成可再生能源的安全并网，通过园区内多种技术手段促进可再生能源消纳。传统能源减碳方面，主要有CCS[30]/CCUS与天然气发电组合，和将原有火电机组改造为碳捕集电厂两种方式，加快传统能源的绿色转型。网侧主要关注能源网络以及耦合设备的建设问题。由于园区的地理边界有限，除了规划年限内的管道、输电电路的扩容扩建，还要从降网损、提效率、促消纳3个方面探索不同网架结构对园区环境效益的影响机制；同时，在时空负荷和新能源分布预测下，通过CCHP、CHP、P2G等各能量转换设备的建设和技术更新，提高园区能量传输效率。荷侧主要关注用能设备终端电气化和用户的减排潜力。随着产消者和能源互联网的出现，用户可通过园区协助规划的分布式发电资源自给自足，并将余电上网。此外，园区可通过能源互联网协调产消者的需求，在提高用户的满意度的同时，促进可再生能源的消纳，提高用户主动响应的积极性。储侧主要关注各类传统、非传统储能资源的规划调控，建设广义储能系统。在建设和扩容传统储能设备的基础上，兼顾电动汽车充电桩等移动储能设备的建设，并研究储能系统在协同用户侧需求响应和产消者中的应用，以实现广义储能一体化平台的构建，从而提高园区消纳可再生能源的能力。此外，市场的发展趋势在零碳园区规划中也需重点考虑。碳商品市场在规划年限内将环境效益转化为经济效益，因此在园区规划中需研究碳排放量在市场中的量化技术；同时，市场的变化情况也会对园区低碳效益产生影响，从当前的快速发展的碳交易市场，到未来极有可能参与排放贸易(emissiontrading，ET)等发达国家间的交易市场，考虑市场变化同样是零碳园区规划的重中之重。面向零碳园区的关键技术及装置研发至关重要，本节对面向零碳园区的储能技术、建筑材料及碳汇技术及相关装置进行分析介绍。零碳园区的建设需要对传统园区内各环节进行变革，这对园区的储能技术有了新的要求：①园区储能需有效控制电压、频率稳定，平衡电力电量波动。园区供应侧的分布式光伏及风力发电的间歇性、随机性和反调峰性，为园区的安全运行和新能源的并网消纳带来挑战；此外产消者和电动汽车等灵活性资源的出现，也给园区电网的安全性增添了挑战。因而需要发展能稳定电压、频率，具有削峰填谷作用的园区储能技术。②园区消费侧以电动汽车为代表的再电气化装置对储能电池有极高的要求。受电池寿命、安全性、充电速度及续航水平等因素影响，部分消费者及园区的物流交通等对电动汽车仍持观望态度，因而需提高电池循环寿命、容量及充电速度等性能，以推进园区的再电气化。③零碳园区的储能体系对于环保性的要求更高，在提高新能源发电量利用率的同时不能背离这一初衷。从当前储能技术来看，高比能锂离子电池已在电动汽车领域被广泛应用，但目前锂离子电池仍需应对如何延长使用时间和环保方面的挑战[63]。钠硫电池寿命长且效率高，可在园区新能源发电时起到削峰填谷的作用。超级电容器具有电化学储能和电容器的特征，可用于短期存储和新能源的电压平滑[64]。热储能自放电率低，环境友好，且可以取代化石燃料的冷热生产，从而促进园区减碳[65]。氢储能可转化形式广、可大规模存储且环境友好，但氢燃料电池的核心技术—“质子交换膜”目前成本过高、加氢站数量过少等问题限制了其在园区内的发展。机械储能中，压缩空气储能环境友好，可用于源、网、荷侧，可在园区内发挥调峰调频和容量备用等作用；飞轮储能功率密度大、充电时间短且环境友好，适用于园区内短时间储能的场景。除了单一储能的研究外，文献[66]提出将多种储能技术相结合以满足需求的混合解决方案，比如混合超级电容器结合了锂电池的存储能力和超级电容器的功率性能，验证了混合储能有望解决可再生能源的普及和应用问题。园区作为人们生活和生产的所在地，其内部分布有大量建筑物，因而研究建筑材料的节能保温作用对建设零碳园区具有重要意义。园区建筑外墙材料是决定建筑节能水平的关键因素，分为有机、无机和复合保温材料。有机保温材料抗压性好，导热系数低，但该类材料燃点较低，易引发火灾；无机保温材料保温性好，但吸水后会降低保温性能；有机无机复合材料强度高、保湿隔声性能高且耐火性好，有助于提高园区节能水平，但目前成本较高，限制了复合材料在园区内的广泛应用[67]。我国门窗能耗占建筑能耗的40%左右，要建设零碳园区，需要关注门窗建筑材料保温节能方面的研发和应用。目前的研究应用集中于中空玻璃、真空玻璃和低辐射玻璃。中空玻璃目前应用较广，比起真空玻璃而言成本较低，但其节能保温效果较差，低辐射玻璃大能幅度降低园区室内室外的热量传递，节能效果极佳，其光学、力学性能仍有待研究。园区获取碳汇的方法有自然碳汇和人工碳汇两类途径，自然碳汇对园区而言，受地理环境影响比较大，可以通过碳汇交易项目进行参与。人工碳汇中，以CCUS为代表的碳捕集、存储及利用装置就成为园区实现碳汇的有效途径。碳捕集分为燃烧前、燃烧中、燃烧后3个捕集途径[68]，前两者对运行方式的影响较后者大。2016年华能集团建成世界最大规模的燃烧前捕集装置，二氧化碳回收率达90%；国内外学者针对富氧燃烧中装置开展了大量研究[69]，瑞典已建成世界首个示范装置，中国、意大利等国家也分别建成燃烧中试平台；燃烧后捕集的吸收法目前最为成熟，但存在污染物排放及能耗高的问题，吸附法和膜分离法能耗较低且污染小，但前者吸附容量小，后者对复杂气源适配性较差，仍有待研究。二氧化碳利用和封存装置的利用方式目前有化学利用、生物利用及地质利用与封存。化学利用是指通过化学键的精准调控将二氧化碳转化为甲烷、甲醇等化学资源，实现捕集之后的再利用，目前还需解决转化效率和能耗方面的问题；生物利用方面，藻类碳汇对二氧化碳的吸收固定作用极强，全球微藻消耗的二氧化碳近乎占光合作用的一半，我国福建已有电厂开始建设微藻固碳科技项目，为园区碳汇建设提供了示范作用；地质利用与封存技术中，二氧化碳强化驱油和海底咸水层地质封存技术较为成熟，若要运用到园区中，还需进行产业集群规划，场地筛选及风险处理。6.2 零碳园区运行调度
现有研究中，零碳园区运行调度主要以碳交易成本[29,70]、碳排放量最小[71]为目标，但能源利用效率和“㶲”效率[72-73]也可以在促进园区减碳的同时提高园区的经济性，实现园区可持续性发展。因此，以能效和“㶲”效率作为目标函数优化运行的减碳效益研究也值得关注[74]。以园区为单位的运行调度问题具有减碳设备多样、需求响应潜力大、多能源耦合、不确定性、多主体博弈等特点，且存在通过碳交易机制将环境效益转化为经济效益的需求。因此，传统的能源系统优化方案并不适合园区的低碳运行调度，亟待研究低碳目标下园区运行调控策略。本文将当前的园区运行研究分为6方面进行总结，如图6所示。由于风电光伏的随机性过强，园区通过削峰填谷以提升其调峰调频性能。CCS/CCUS技术的研究有望在降低碳排放的同时，解决新能源消纳的问题，目前的研究集中在2个方面：1）灵活运行的碳捕集电厂(flexible carboncapturepowerplant，FCCPP)。光的波动性大的问题[75]，但其存在上旋备用不足，消纳新能源能力有限的问题。葛磊蛟等人将FCCPP与抽水蓄能强大的调峰调频特性进行结合，促进了绿电的消纳[76]，但受抽水蓄能地理位置的限制，其在园区内的使用仍有待扩展。P2G可在可再生能源高峰期，将多余电量结合捕捉到的CO2转化为甲烷。关于低碳效益的研究，张儒峰等提出低价买电高价卖气和低价买碳高价卖碳排放配额的2个盈利手段，并证明了碳交易可使P2G设施的利润提高十倍以上[51]；Clegg等构建了集成两级直流OPF/气体瞬态流模型，分析了P2G在技术、环境和经济运行方面的潜在效益，并证明了P2G设备可以提高电-气网络系统灵活性和稳定性[77]。为提高能源运行效率和碳效益，可以在传统P2G模型中直接使用氢气燃烧供电供热，形成两阶段P2G模型[78]。目前有研究证明两阶段P2G运行方案可以将多余电力通过电解池直接产生氢气，通过氢气燃烧的方式供电，并将其余热供给园区热负荷[79]。该方案不仅具有极高的减排潜力，还能提高园区能源利用效率。目前关于P2G中的氢能、余热的高效融合利用等研究还有待深入探索。传统电网需求响应机制的目标是解决效用最大化、成本最小化、价格预测及面向储能的问题[80]，而在零碳园区建设中，需求响应需重点考虑碳效益。通过需求侧可扩展信息来处理负荷和可再生能源的不稳定性是需求响应的核心[81]。需求响应分为价格型[82-84]和激励型[85-89]两类，如表2所示。目前研究中，多以价格型激励引导用户参与需求响应。张宁等通过动态碳排放因子引导用户需求响应促进绿电消纳，并提出了低碳需求响应的效益评估模型[90]；叶晨等通过动态市场碳配额变化引导用户侧需求响应[41]；张儒峰等将碳交易价格嵌入系统节点边际电价中激励需求响应[51]；程杉等考虑激励型需求响应，将源侧和枢纽侧的碳补偿激励给用户[91]。1）目前低碳需求响应的研究多为价格型方法，缺乏构建激励型低碳需求响应的补偿机制；2）不同引导信号下，需求响应的响应程度、碳效益、经济效益的量化比较和联合机制尚未充分研究；3）目前研究只满足于调节用户负荷，还应深究零碳园区能量转换、存储设备和电动汽车的综合需求响应能力[92–94]，形成完整的园区广义需求响应管理系统。多能协同是园区提高能源利用效率，促进可再生能源利用和节能减排最直接的手段[95-98]。当前的研究集中于电-气-热-冷多能耦合的建模分析[99–101]、能源梯级利用[102]、氢能参与多能体系等方面，下文进行详细介绍。能源耦合设备和输电线路、输能管道的精细化建模问题对园区实际运行的影响极为重要。目前有关设备变工况特性的研究难以解决计算效率和模型精确度的矛盾问题。以能量转换设备的效率为例，文献[103]分析了部分设备的变工况特性数学模型，此类模型在园区内大多只考虑了单一设备的变工况运行特性[104]；文献[105]使用自适应分段线性化处理园区内多设备的变工况运行模型，平衡了设备的运行精确性和计算高效性。对于能源梯级利用和能源效率方面的研究，文献[102]提出能源阶梯式利用供应结构，将热能负荷分为高级热能、中级热能、低级热能3个层次，划分了能源等级，提高了园区运行的经济性和环保性；文献[106]以能效和能源梯级利用为目标函数，分析了园区优化运行策略；文献[73]考虑“㶲”效率，建立了多目标运行优化模型，同时保证能源利用的“质”和“量”。目前研究多针对于热能的梯级利用，但对其他能源的利用情况分析较少，能源梯级利用、能效、“㶲”效率等对园区减碳效益的影响机理也亟待研究。氢能被称为21世纪的“终极能源”，目前在 园区的普及程度还不高，由于其节能环保、低碳高 效、性质稳定及资源丰富等特性，有望成为“零碳”园区的终端用能形式。对于氢能的研究，主要集中于氢燃料电动车[107]、氢燃料电池[108]、混合天然气输气[109]以及储氢[110-111]等方面。林建新等[112]考虑包含长期短期储氢装置的氢能网扩建问题，提出一种具有氢能产业链的工业园区综合能源系统，但对氢能网的建模不够完善，碳效益的促进作用不够直观，无法体现碳减排效果。当前研究都只关注氢能的某一方面的应用，没有形成统一的氢网体系，也未与其他能源网充分融合。因此，氢能的碳减排潜能还有很大挖掘空间。园区能源系统集电、气、热、冷、氢等多能流为一体，同时多能流之间的动态特性、静态特性大不相同，因此园区的实际运行模型是多时间尺度下的优化问题[113]。目前园区联合优化运行的大部分研究工作主要集中在一定环境目标下的稳定能量流分析上，很少有考虑综合能源系统的能量流动态变化对环境效益的影响。由于能源耦合处时间尺度复杂、故障转移规律复杂、随机性强，且动态过程很容易引起运行情况的变化，易引起碳排放量和环境效益的改变。因此，不同能源操作系统的多时间尺度特征和动态过程对碳排放过程的影响及其耦合作用亟待研究。由于零碳园区大幅度使用分布式资源，包括分布式可再生能源、电动汽车等绿色技术，时间上和空间上波动性和随机性都很强；负荷在运行中也会有所波动。网侧多能流传输过程中，在流体惯性[114]以及耦合设备效率不确定性[115-116]影响下的运行状态，同样存在时空变化；同时碳商品市场的发展会导致价格波动。因此，零碳园区对运行中的不确定性建模提出了更高的要求。已有研究主要考虑源侧[114]与荷侧[62]的不确定性，考虑的因素比较单一[105]，未充分挖掘园区内分布式资源、碳市场中的价格、市场配额、网侧多能流的动态惯量和转换的不确定性对园区运行造成的影响。博弈模型不仅可以用于碳效益分配，同样可以运用到运行机制中。含高比例新能源和绿色技术的余电园区，通过将多余的能量卖给其他缺电园区的方式，将碳效益转换为更高的经济效益同时提高了园区的新能源消纳能力；而博弈另一方减少从上层电网购买高碳能源，提高园区的环境效益，降低了园区碳排成本。目前，园区博弈运行问题的关注点主要集中在园区能源销售商和多负荷聚合商为博弈参与者的经济调度方面[117-118]，其落脚点更注重经济成本方面，对于博弈模型可以产生的低碳效益并没有过多关注。碳商品市场包括碳(配额)交易、绿电交易、绿证交易。各类交易机制将环境效益以碳排放量和价格的形式参与到园区运行问题中，有助于直观地体现减碳运行给园区带来的经济效益，在保证经济性的同时，强势推动零碳园区建设进程。目前文献主要考虑碳交易对园区运行优化方面的作用[70]，其中多数讨论碳排放量核算方法[29]和碳交易价格机制[119]对运行问题的影响。目前研究对碳交易价格机制在运行中的关注集中于阶梯式碳交易价格机制和市场出清价格机制。阶梯式碳交易价格机制被认为减排效果优于传统单一价格机制，但很少有文献分析阶梯式碳交易价格模型中的奖励因子、惩罚因子、跨步区间、基准价格的确定方法，以及量化价格因素对园区减排效益的影响。同时，少数文献分析市场出清价格机制[49]。该机制具有自主性强、优化市场资源配置、反映市场供需关系的优点；但其价格建模过程机理不够明晰，对碳减排的作用也不够直观，且市场交易机制不完善，存在较大的市场风险。七、零碳园区建设的挑战与展望
园区碳中和不仅是复杂的技术与经济问题，更是涉及自然与社会、科学与技术以及政策等多维度的转型发展难题。本文将从科学、技术及政策多角度讨论零碳园区建设的挑战与展望，如图7所示。
7.1 科学问题1：经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理
建设零碳园区首先需解决的问题为：能否从理论上揭示经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理，即要从更深、更广的层次研究在保证经济发展和践行“双碳”的前提下，科学发展、绿色发展与可持续发展的平衡机制与现实路径，从而为园区的碳中和演进做好顶层设计。这不仅是突破零碳园区的形态模式、路径优化和关键技术需解决的首要问题，也是能源领域实现碳中和需解决的首要问题，更是中国乃至全球碳中和演进在理论上的首要问题。7.2 科学问题2：多主体联合和多环节融合形态下园区多能流-碳平衡机制与全生命周期碳循环机理
园区的物理承载形式为综合能源微网，涉及多能流优化与调控。建设零碳园区需解决的又一科学问题为：能否从理论上揭示多主体联合和多环节融合形态下园区多能流-碳平衡机制与全生命周期碳循环机理，即要从更深、更广的层次上研究多主体联合和多环节融合形态下园区多能域物理量和碳的传递、耦合和转换的普遍规律，从而清晰地反映园区多能流和碳的跨能域平衡机制及全生命周期碳循环机理。这是实现零碳园区规划配置和能源高效管控的又一科学问题。7.3 技术问题1：多时空碳排放流建模方法与计量工具
传统园区的碳排放流分布与能流捆绑，具有从源侧至荷侧单一的空间特性。由于可再生能源的大量并网给零碳园区建设带来了挑战，以储能为代表的能量缓冲技术也亟待大规模应用，在这种情况下，碳排放流的分布不仅具有空间特性，还同时具有时间特性；同时，园区前期建设及辅助服务(备用与调频等)的碳排放水平严格意义上同样需要计量，这都对传统碳排放流模型的时空建模增加了挑战。未来碳量计量会与电量计量类似，当前急需研发可实时计量、可溯源、可追踪的碳表设备，相应硬件系统及园区碳排放流信息一体化平台。7.4 技术问题2：零碳园区分层控制架构体系
传统园区的控制方式为集中式，中央处理器需要收集每个运行主体的信息，在控制器中执行控制和管理程序，并单向下达命令，但存在灵活性、可扩展性以及计算效率低的问题。除集中式控制结构外，还有分布式控制结构和分层控制结构。分布式控制结构下的园区内各主体共同分享信息且能够自主决策[120]，但难以应对“零碳”园区此类复杂系统的智能化需求。分层控制结构中，上层的中央处理器收集所有运行主体的信息并统一管控，而底层的分布式处理器具备独自决策基础需求的能力。在零碳园区建设过程中，由于各类分布式资源的不断增多，还需要解决以下问题：高比例可再生能源并网和分布式电源、分布式储能以及电动汽车等分布式资源的大规模使用；用户由单一的消费者转变为生产消费者(简称产消者，prosumer)；在现有集中式调度控制体系下，多种资源、不同能源网络对减碳的金融效益、环境效益的贡献评估和公平分配也会因复杂度的提升而降低执行力和效率。在这种情况下，需要构建适用于多种主体并存的分层控制架构体系。在上层控制中，通过园区零碳操作系统进行集中式调控；在下层控制中，各分布式发电、储能以及负荷聚合商等资源进行分布式控制，彼此共享信息，具备在满足集中调控目标之下，依照需求而进行独自决策的能力。不同层级的控制器依赖不同的算法，以满足复杂“零碳”园区的智能化需求。7.5 技术问题3：面向“双碳”目标的多市场耦合机制
碳交易市场的覆盖面更广，普适性更高，绿电和绿证市场的交易形式多样且具有灵活性，若能建立碳-绿电-绿证耦合市场，打破市场间壁垒，汲取各市场的优点，园区就可以通过内部资源的调控运行，在耦合市场的环境下灵活地进行交易，从而提高园区减碳能力。但目前3个市场机制都不够完善，三者并存发展可能会导致商品重复交易的问题，并且绿电交易和绿证交易的商品主体不同，在市场上出现“证电混乱”的问题。同时，在各类市场激励之下，可再生能源发电企业通过不断改革创新从而降低成本，因而更具有竞争力；传统能源企业通过技术革新，可提高能源利用效率，或投资可再生能源企业，实现低碳转型；在经济大力发展和大规模减碳并行的现阶段，碳排放强度较低的天然气成为近阶段的首选。在多种交易机制下，能源市场如何应对经济效益和环境效益的双重挑战同样是需要考虑的问题。构建一个面向“双碳”目标的多市场耦合机制是个复杂的问题，其一在于单一市场政策和机制的完善，其二在于市场彼此之间存在的赘余部分和疏漏之处的解决。目前针对多市场交易架构与耦合模型，以及园区对其适应度的研究还较少，而不同参与主体在多市场交易下的演化博弈模型也亟待研究，因此迫切需要构建面向“双碳”目标的多市场耦合机制，从而支撑园区持续性向碳中和演进。7.6 技术问题4：广义需求侧响应集成技术
传统需求侧响应模式涉及激励用户参与需求响应、储能集群的需求响应管理以及不同温度下热能的分级利用等。为解决绿电消纳难题，在园区层面不仅应协调调控其内的传统储能单元，还应整合以电动汽车为代表的移动储能[121]、具有多时间尺度存储性能的流体网络、具有耦合互济性能的多能源网络、产消者以及储氢等分布式资源，最终突破广义需求侧响应集成技术，从而与电网实现绿电的灵活交互，提高园区整体消纳绿电的能力。7.7 政策问题：健全节能减排政策机制
国家和地方政府的政策引领在零碳园区的建设中发挥着不可或缺的作用，可考虑从以下4方面多措并举：1）建立健全统一规范的园区碳排放计量标准体系。政府需加快编制园区碳核算标准，以发展阶段为重要参考，确定地区能耗强度降低目标，根据当地园区发展状况，从宏观层面对园区建设进行调控。2）建立健全法律法规。制定园区碳排放强制约束性指标，加快推动能源综合利用、生态环境监测以及循环经济等立法工作，并对不能及时完成基本减排目标的地区和园区给予一定惩罚。3）完善经济政策和市场机制。在经济政策方面，国家、地区层面财政应加大对园区碳减排的支持力度，对超额完成减排目标的园区给予奖励；同时应加快绿色债券发展，支持园区上市融资；并应完善碳税政策，扩大完善碳税征收范围。在市场机制方面，应建立健全统一的绿色环保产品认证体系，推广绿电交易、绿证交易，并加快其强制配额落地进程。4）加强统计监测和督查考核能力建设。严格实施园区碳排放情况报告制度，并建立园区重点排放单位的用能碳排放强度在线监测系统；制定统一规范的园区碳排放环境指标，进而建立完善的综合评价考核制度。八、结论
零碳园区是所有园区迭代升级的最终目标，也是能源转型的必然选择。国内外学者对零碳园区的建设进行了全方位、多角度的研究，并已有成功实现了园区碳中和的案例，但国内外仍未形成零碳园区基础理论和关键技术，阻碍了零碳园区的推广进程。本文以零碳园区为研究对象，对其发展现状、研究框架、关键技术及未来的挑战与展望进行详细讨论。主要结论如下：1）我国的碳排放很大比例来源于园区，且园区的分布极广，因此园区也成为我国落实“双碳”战略的高质量平台。同时，园区自身也具有净零碳 能力，可以通过规划和管控，使得其动态碳排放强度为零。2）园区碳中和是一个系统工程，需实现园区碳核算、碳管控、碳吸收与碳交易一体化，为此，可构建含碳核算、碳管控、碳吸收与碳交易的统一操作系统，同时兼顾园区零碳建设与经济效益。3）零碳园区研究框架可分为3个层面：园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系与园区低碳管控技术。园区碳排放核算技术计量园区碳排放量，通过低碳经济体系市场化碳减排收益，同时使用计量方法精细化核算结果，与市场交易结果一同为园区低碳管控提供减碳方向，提高园区的环境效益和经济竞争力。三者息息相关，多角度支撑园区零碳转型。4）未来零碳园区的建设仍存在诸多挑战。在科学方面，需理清经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理，以及多主体联合和多环节融合形态下园区多能流-碳平衡机制与全生命周期碳循环机理；在技术方面，研究多时空碳排放流建模方法并研发计量工具，构建零碳园区分层控制体系，提出面向“双碳”目标的多市场耦合机制，研究广义需求侧响应集成技术。希望本文所提的研究框架和研究方向能为未来零碳园区的发展和实践提供一定的参考（正文结束）这篇研究还提供了丰富的参考文献，全文约3万字，点击下方小程序，进入碳通通平台下载原文！
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