工业互联网零碳园区的新发展机遇

李海花，录天凤，景浩盟

（中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所，北京 100191）

1 引言

保护生态环境、推动可持续发展是世界各国的共同责任。截至目前，全球超过130个国家和地区做出“碳中和”的承诺[1]，欧盟、英国、日本等国家纷纷提出“绿色新政”，且已有50多个国家实现碳达峰，走向碳中和成为全球共识。2021年，“双碳目标”被纳入生态文明的总体布局。各部委先后制定并出台了一系列绿色低碳发展重点政策，在双碳目标下推动不同领域的减排工作有序开展。

工业园区作为产业集约化发展和资源聚集的区域性关键承载平台，为工业企业提供了大量基础设施和公共服务。公开数据显示，目前全国各类产业园区超两万个[2]，工业园区的耗能约占全社会总耗能的69%，碳排放占全国总排放约31%，工业园区在实现碳达峰碳中和过程中依旧存在很大提升空间。工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，是第四次工业革命的重要基石[3]。随着碳足迹动态监测、碳排放模拟预测等技术逐渐成为零碳园区的关键基础工作，工业互联网赋能“零碳”园区将会成为未来园区转型升级的重要方向。

2 工业互联网零碳园区发展现状

2.1 零碳园区发展概述

为解决传统工业园区低碳转型发展难的问题，我国采取了一系列的相关措施。自2010年以来，我国陆续开展了51个低碳工业园区试点建设[4]。进入“十四五”时期，“零碳”示范园区的建设也在国内快速推进，武汉、无锡和深圳等地都在规划“零碳”示范园区。2021年以来，政府多部门出台相关政策措施支持园区绿色低碳发展，提出要将碳达峰碳中和作为园区建设的重点内容。

园区作为城市碳排放最集中的空间，虽然直接和间接碳排放均占比较大，但在实现碳达峰碳中和过程中依旧存在很大提升空间。一是产业结构优化能力不足，尚未实现深度结构降碳。园区内仍存在产业链低碳化发展水平较低、产能结构性过剩等问题，尚未形成绿色低碳的可持续发展动力。二是园区能源管理水平不高，尚未实现深度节能降碳。园区内能源实时监测、数据分析、优化处理和统一调度等管理过程智能化水平较低。三是园区资源利用效率较低，尚未实现深度循环降碳。园区资源配置结构不完善，资源利用效率较低。园区内部与外部的原料、再生、固废等资源的有效协同需进一步增强。四是园区智能化绿色化融合度低，尚未实现深度数字降碳。新一代信息技术与碳排放管理缺乏深度融合，碳排放数据的精准实时监测、核算和预测实施难度和改造成本较大[5]。

针对以上问题，园区可以通过数字化手段打造高端化、智能化、绿色化的减污降碳方式，利用数字技术加快推进工业领域低碳工艺革新和数字化转型，全面推进减污降碳和能源资源高效利用，以更加精细、动态的方式推动工业园区节能降耗、提质增效，从而促进工业领域绿色高质量发展。

2.2 工业互联网零碳园区总体框架

工业互联网通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径[6]。通过工业互联网+转型升级，可以有效解决传统工业园区降碳环节中技术成本高、管理难度大的问题，在显著提升企业生产力和工作效率的同时，降低园区能源使用和碳排放强度，进而使园区发展达到生产力提升与环境友好之间的新平衡点。

工业互联网零碳园区的建设与发展，应在政府相关政策措施的引领下，在碳交易市场与企业低碳转型需求驱动下，充分发挥工业互联网关键基础设施和新业态、新模式的作用，推动园区实现双碳创新变革。通过构建“高速、安全、融合、泛在”工业互联网园区网络，提升园区的信息传输能力和信息感知能力，推动园区各企业能源计量器具的远程在线校准，以及碳数据的精准采集和有效传输；打造工业互联网园区平台，实现园区生产物料、系统设备、碳排放量、能源能耗等要素的全流程数字化管理；基于工业互联网安全框架建立园区可信碳资产交互与可信身份认证机制，提升园区日常运营的安全防护能力[7]；依托区块链技术的不可篡改、公开透明、可追溯和智能执行等特点，构建零碳园区信息基础设施，显著提升园区的智能化、精准化水平。工业互联网零碳园区总体规划如下图所示。

图 工业互联网零碳园区总体框图

同时，园区应与外部政府、区域、能源供给单位、产学研共同构建园区协同零碳生态模式，在相应标准体系、评价体系、前沿技术等保障下，构建能源结构降碳、资源增效减碳、技术创新负碳及数据驱动控碳体系，实施碳盘查、碳核查、碳交易、碳改造及碳评价等管理闭环，并面向钢铁、石化化工、电力、建材及有色金属等典型行业开展工业互联网零碳园区应用示范，推动我国工业园区低碳发展及零碳工业园区建设，释放工业园区在工业领域系统性降碳方面的优势，保障我国工业碳达峰碳中和目标的实现。

2.3 工业互联网零碳园区典型场景

在国家与地方政策的引导下，工业互联网与区域产业集群不断融合发展，涌现出一批具有区位特性和产业特色的优秀案例，建设工业互联网零碳园区成为各地推动产业集群转型发展的共识。总体来看，我国工业互联网零碳园区主要归纳为以下典型场景。

一是主动开展碳数据的在线采集与监测。通过摸清园区碳排放现状，诊断碳减排潜力，实现对园区生产、业务等全流程的碳排放的具体、可量化的统计，进而找到其中可以进行减排的空间，制定园区双碳目标和实施路径。衢州市智造新城运用数字化技术，打造工业双碳智治综合服务平台，支持多种数据接入采集方式，包括直接采集、系统对接、计费平台对接及其他多种数据获取方式，对关键能耗区域、设备的能耗和碳排进行监测与分析。同时，平台的数据采集建设工作，结合实际，充分利用衢州市碳账户系统的采集数据，并统筹结合相关应用系统和业务数据。该数字化工具可为园区管理者及园区企业的双碳管理和能源双控的监管考核，提供科学治理的依据，为园区和企业低碳减排生产提供智能辅助决策。

二是建立综合能源数据分析与治理体系。整合园区内太阳能、风能、天然气和电力等多种能源，利用工业互联网等技术提升园区能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济水平，满足了园区多元化的用能需求，实现园区能源系统可靠功能[8]。肇庆国家高新区打造了“采集-分析-服务-交易”四层能源互联网架构体系，建立能源数据从“精细化采集-价值挖掘-多维度适配应用-市场化交易中数据价值增值”的完整价值链条。通过构建基于工业互联网的公共服务网络，实现园内端到端的连接，形成园区信任网络；并通过平台化的方式推动工业互联网在能源用户侧落地应用，实现源荷互动的闭环，助力以新能源为主体的新型电力系统建设。同时，面向园区企业提供全方位、一站式智慧能源解决方案，助力企业节能减排、降费增效，推动园区整体实现碳达峰碳中和。

三是利用数字化技术支撑园区加快开展碳排放权交易。基于区块链、工业互联网等技术构建可信碳/能交易市场，探索园区数据要素市场和碳交易市场协同机制，推进基于工业互联网的双碳金融产品和服务开发，助于从市场化的角度提升园区内绿色低碳项目和技术的经济价值，促进企业绿色低碳生产方式转型[9]。合川智慧园区以工业互联网标识解析、区块链为核心技术，打造“碳链”体系和低碳数据服务平台，通过将每一笔碳交易赋予标识形成智能合约，实现企业间碳排放的可信资产管理、供需对接和实时交易，同时通过结合AI技术帮助企业进行产能优化、减污降碳及降本增效。

四是开展园区双碳评估能力建设。定期开展对零碳园区的检测评估认证工作，帮助园区定位自身发展阶段、诊断园区存在问题，帮助园区明确绿色数字化改造演进路径、确定阶段化升级目标、制定针对性的节能减排解决方案，同时可助力园区顺应国际形势与环保要求，通过碳认证彰显零碳园区形象，极大提升产业园区公众形象。某碳中和智慧园区内搭建了数字化能源管理系统，利用传感器、表计等设备仪器及物联网、大数据等信息技术，统计和展示园区内能源生产与消费等情况并进行有机协调，并基于碳效评价指标体系、计算模型、碳排放因子库，实现精准计算企业碳排放量、碳效值及碳中和率，形成园区碳效评价结果和碳效码，助力园区及时优化产业结构和能源调整，实现节能降碳、绿色低碳发展。

3 工业互联网零碳园区推进建议

园区通过产品碳足迹、园区综合能源调控、园区双碳智能化管理等新模式的构建，实现园区企业绿色化改造升级、园区和产业集群绿色发展、园区绿色生态体系构建等发展需求。为了实现工业互联网零碳园区的高端化、智能化、绿色化发展，综合考虑多种因素，结合未来发展趋势，本文提出以下推进建议。

3.1 双底座同向发力，构筑可信数据互联体系

园区应构建含网络、标识、平台、安全的园区数字底座与可信价值互联体系，并同步开展综合能源供应、能源信息化管理、能源数字化运营为一体的综合能源体系化建设。通过园区内工业互联网一体化信息基础建设和数据流动共享，构建园区内企业、设施及车辆等要素的全连接体系，并同步建立虚实融合的园区一体化服务和管理视图，实现园区物质流、能量流及信息流的高效运营管理。同时，通过赋予园区内能源生产企业/设备、关键用能企业/设备、计量设备等物理实体对象唯一身份标识，实现对电、热、冷、水及气等能源参数的实时监测采集和分析预测，打造覆盖园区能源设备、能源系统、场站及工厂等实时安全感知与协同交互的应用场景，实现园区常态化运营、数据共享交易、生态链协同的价值延伸。

3.2 一体化联动推进，提升绿色发展基础能力

工业领域为实现碳达峰碳中和目标，应以园区为载体，打造园区工业互联网一体化发展新模式，加快推进区域一体化的绿色产业生态体系，全面提升绿色发展基础能力。园区应发挥自身区位和产业优势，持续推进企业生产工艺和生产流程的数字化改造和绿色化升级，鼓励开展碳排放核算、碳效率评价及企业间碳交易活动，并基于产品的物流、生产、经营及服务等各个环节构建产品碳足迹跟踪，建立全生命周期的能耗和碳排放管理。园区应推动绿色产业链与绿色供应链协同布局，实现园区外产业链上下游的生产、物流及库存等数据互通，推进园区节能治污降碳与区域绿色化一体化协同发展。

3.3 内外部协同闭环，畅通数据要素循环流动

园区管委会、园区建设与运营单位、园区企业间可围绕工业互联网和双碳融合领域开展全面交流和合作，联合开展低碳零碳负碳关键核心技术公关，建设数字化转型促进中心等公共服务创新载体，并基于工业互联网平台进行双碳模型、算法及软件等技术与成果的共享、开放、协同。园区可利用工业互联网实现再生资源高值化循环利用新模式，推动建立再生资源供应链，提高资源利用水平，强化园区内部、园区与外部组织之间的循环链接，促进资源有效、协同供给，提高资源利用水平。同时，建立“企业-政府-第三方服务机构-金融机构-交易机构”的多边可信数据链，多方用户主体可在交互中建立相对及时、完整的碳数据网络，实现园区内数据共享共治，并为碳排放交易及相关业务过程中的数据交互提供保障，实现园区数据资产至碳资产的转化。

3.4 虚拟化循环生态，打造虚实融合生态模式

园区可为企业提供基于虚拟零碳园区的全厂数字孪生与生产仿真等能力和服务，借助历史数据、实时数据及算法模型等，模拟、验证、预测及控制园区物理实体全生命周期过程碳排放。园区将入驻企业的产品、排放废品废料等数据全部数字化上云，基于5G、大数据、云计算等技术建立起入驻企业间的物料或能量联系，并通过构建信息共享平台，进行企业间的合作谈判和废物资源交换，在虚拟园区内形成“原料-废料-原料交换”的工业生产系统。园区企业间可按照“再生-循环-回用-替换”原则形成虚拟的生态供应链，不断吸引新企业，扩大园区循环生态系统，提高物料和能量利用效率。

4 结束语

园区可通过工业互联网一体化绿色信息基础建设和数据流动共享，充分发挥园区绿色低碳产业和资源聚集化的关键优势，助力优化绿色产业链协同布局，推动园区产业循环链接，促进区域能源资源的高效利用与综合利用。同时，通过打造基于工业互联网的园区绿色低碳循环新服务模式和管理理念应用，促进绿色低碳产业、技术、人才及数据等资源聚集，助力园区企业实现节能降碳模式创新、高效运营，从而培育壮大工业绿色发展新动能，促进工业领域绿色可持续发展。