既有建成区零碳更新改造的经验模式探索

王 凯 胡耀文 曾有文 王富平

摘 要

针对既有建成区零碳更新改造的问题，利用国家住房城乡建设部与海南省共同建设博鳌零碳示范区的契机，将东屿岛按照一个典型城市建成区来开展更新改造探索，紧扣城区碳排放的核心要素，通过建立现场指挥部、引入社会企业参与、开展全过程技术管理、引入第三方评估等方式，探索形成了零碳城区更新改造的规划、建设、管理模式，零碳更新改造的技术实施路径，零碳城区社会治理的相关经验等内容。

Abstract

In response to the issue of zero carbon renewal in built-up areas， taking advantages of the joint construction of theBoao Zero Carbon Demonstration Zone by the Ministry of Housing and Urban Development of China and HainanProvince， Dongyu Island will be explored for renewal and renovation as a typical urban built-up area， closely focusingon the core elements of urban carbon emissions. By establishing on-site command centers， introducing social enterpriseparticipation， conducting full process technical management， and introducing third-party assessments， etc.， this paperexplores and forms the planning， construction， and management models for the renovation and transformation of zerocarbon urban areas， as well as relevant experience in social governance of zero carbon urban areas.

关键词：零碳；更新改造；既有建成区；博鳌零碳示范区

Keywords：Zero carbon; Renewal; Built-up areas; Boao zero carbon demonstration zone

0 引 言

全世界范圍内城市占全球碳排放总量的71% ～ 76%，我国约70% 的碳排放来自城市。城市建成区的绿色降碳更新改造是全球实现碳达峰、碳中和的主战场。

2022 年初，住房城乡建设部与海南省委省政府主要领导动议在海南联合开展零碳示范区的创建工作，借鉴国际先进经验，探索对于海南省和全国城乡人居环境“双碳”工作具有重要借鉴和推广意义的零碳城区建设模式，打造“中国样板”。经过分析比较，博鳌东屿岛因其特有的国际展示价值和适宜的建设规模入选，海南博鳌零碳示范区（以下简称“示范区”）的创建工作正式启动。

1 博鳌零碳示范区现状概况

博鳌东屿岛位于琼海市博鳌镇，占地面积约1.78km2，是博鳌亚洲论坛的永久会址所在地。根据《博鳌亚洲论坛特别规划区总体规划修编（2017—2035）》，特别规划区未来将建设成为以博鳌亚洲论坛为核心的国家重要的政商对话平台，非正式、舒适、和谐的东方山水田园会议小镇[1]。东屿岛作为博鳌亚洲论坛的永久会址所在地，其建设发展对带动特别规划区协同发展，促进乡村振兴起着至关重要的作用。目前博鳌亚洲论坛会址相关场馆及设施已经投入使用20 多年，存在建筑和设施设备陈旧、设施设备能耗高、资源循环利用率低、智能运维能力不足等问题，已无法更好地满足非正式、舒适、和谐、绿色、高效的国际会议要求，也不符合国家和海南省生态文明建设和推进“双碳”工作的基本要求[2]。

经估算， 东屿岛现状碳排放量约为14，540.56tCO2/ 年。其中，建筑系统排放量约为11，737.72tCO2/ 年， 交通系统排放量约为971.44tCO2/ 年，固体废物资源化利用系统排放量约为1，341.2tCO2/ 年，水资源循环利用系统排放量约为490.2tCO2/ 年。此外，东屿岛现状景观植被系统的碳汇量约为614.3tCO2/ 年。扣除景观植被系统的碳汇作用，东屿岛年净碳排放量约为13，926.26tCO2/ 年[3]。

2 零碳更新改造的工作目标

示范区按照“区域零碳、资源循环、环境自然、智慧运营”的四大设计理念，形成了建筑绿色化改造、可再生能源利用、固废资源化处理、水资源循环利用、交通绿色化改造、园林景观生态化改造、运营智慧化建设、新型电力系统8 大类18 个项目的项目架构和一“零”（全岛运行阶段零碳）、二“降”（建筑本体能耗下降、交通能耗下降）、七个“100%”（岛内新能源车比例100%、可再生能源替代率100%、污水再生回用率100%、直饮水覆盖率100%、可堆肥垃圾就地资源化利用率100%、非侵蚀岸线生态化比例100%、智能化运维覆盖率100%）的建设目标。

3 零碳更新改造的工作组织

在部省联合领导小组的统筹下，由中国城市规划设计研究院（简称中规院）牵头成立了全过程技术管理团队，下设专家组、技术组和第三方评估机构。专家组负责技术指导、方案审查、施工巡查、过程指导、施工前预评估、试运行指导等工作；技术组下辖生态景观、水务市政、绿色建筑、智慧运行、新型能源、绿色交通等专业组，负责对接各实施主体的项目实施；第三方评估机构就现状碳计量、方案评估、设备评估、过程评估、成效评估等方面进行阶段性评估等工作。

考虑到示范区的创建工作涉及跨专业、跨部门和探索性高的问题，构建了由省市零碳示范区建设专班、各实施主体、全过程技术管理团队、设计单位在东屿岛现场联合办公的工作模式，梳理研究项目的难点堵点问题，总结经验，并提出切实可行的解决方案（ 图1）。

4 零碳更新改造的实施路径

4.1 构建目标可达的减碳实施路径

综合考虑项目的先进性、示范性、针对性和零碳目标可达性，构建了零碳能源供应体系、低碳绿色建筑体系、零碳化绿色交通体系、环境基础设施改造、生态碳汇能力提升和零碳化智慧管理系统6 个核心减碳实施路径。

4.2 构建立足全球的零碳技术体系

结合海南省住房城乡建设厅组织开展的“博鳌零碳示范区零碳技术方案与产品”征集活动，建立从全球技术长名单到优选展示中名单，再到示范区集成应用短名单的示范技术筛选机制，搭建示范区零碳技术体系和建设指标。

4.3 基于项目成效的总体方案布局

围绕“区域零碳、资源循环、环境自然、智慧运营”四大设计理念，形成8 个大类18 个实施项目的建设内容、建造衔接、技术落地方案，形成项目集成布局设计和设计集成实现。

4.3.1 区域零碳

通过9 个实施项目，统筹建筑绿色化改造、可再生能源利用和交通绿色化改造的系统设计，集成展示69 项示范技术。结合设施设备老化、技术落后、高能耗、体验感差等问题，开源节流，通过建筑绿色化改造、可再生能源利用、交通绿色化改造、零碳新型电力系统的一体化设计实施，解决东屿岛运营阶段碳中和及能源系统零碳化的核心问题，在零碳城区源网荷储调一体化建设方面，探索示范路径。创造所见（光伏瓦、光伏路面、光伏地砖、光伏阳台玻璃等）、所行（无人驾驶公交、发电自行车、慢行绿道等）、所感（智慧停车场、智慧公交、智能客房系统等）协同作用的零碳应用场景。

4.3.2 资源循环

通过4 个实施项目，统筹资源循环利用和水资源循环利用的系统设计，集成展示10 项示范技术。针对东屿岛资源处理技术先进性不足，循环利用水平低等问题，通过物资循环利用和水资源循环利用微改造，结合有机果蔬供应基地建设、可循环和利废工程材料利用，建立资源循环利用系统，在零碳城区新型基础设施微改造与资源循环利用方面探索示范路径。进一步从所行（海绵化室外环境）、所用（可循环建材、环境优化的生活垃圾处理设施）、所享（有机食品、高品质供水）方面，丰富科技场景。

4.3.3 环境自然

通过3 个实施项目，统筹近自然驳岸改造、林地碳汇能力提升、低碳设施设计与应用和生态化水系改造的系统设计，集成展示18 项示范技术。针对景观人工化、破碎化、低品质问题，通过园林景观生态化改造，以环境扰动最小化、碳汇能力最大化、生物系统可循环为重点，在零碳城市生态本底修复方面探索示范路径。重塑东屿岛隐逸、充满野趣的高品质自然场景，人工环境回归自然。

4.3.4 运营智慧

通过CIM+ 可视化零碳管理系统和碳监测终端设备2 个实施项目，开展运营智慧化改造，成体系整合创新智慧化技术。建立数字孪生东屿岛三维底盘；支撑智慧零碳的运营与管理，提高降碳管理效率；实施一体化的智慧能源管理，衔接碳源、零碳能源监测与计量；衔接可视化零碳展示大屏和零碳智慧客户体验和使用终端；在零碳城区的智慧监测和管理方面探索示范路径。智慧化赋能“零碳设计—数字化施工管理—智慧运行—智慧治理—能源管理—零碳生活”全新链条，创造智慧科技场景。

4.4 开展示范项目的详细设计

在总体设计方案基础上，根據每个项目的设计目标和指标、设计内容，进一步明确设计范围、设计措施、技术方案、试运营要求、竖向与标高设计、投资估算、进度安排等内容。

5 零碳更新改造的经验

5.1 破解城市建成区绿色零碳更新改造的问题

破解城市建成区绿色零碳更新改造问题，关键在于实现建筑、交通、市政、人的行为活动等各要素的整体零碳。示范区作为探索我国城区绿色降碳更新改造问题的微观缩影，通过创建方案定系统目标、技术导则定实施标准、总体设计定技术布局、项目施工图设计定工艺工法，开展全过程技术管理、全生命周期的碳审计与碳管理等一系列工作，形成了一套可推广的零碳建设规划、建设、管理运行流程。

对标新区建设的绿色低碳探索典范——哈马碧生态城，示范区将打造成建成区通过更新改造实现的零碳建设全球典范。

5.2 采用借力自然与因地施策相结合的精准方案

示范区借助气候模型、能耗模型、负荷模型等现代数字化分析工具，因地施策，精准应用各类工艺工法，实现人与自然在零碳改造中的合力共生。

5.2.1 被动式技术优先的零碳改造

在建筑绿色化改造方面，将建筑绿色化改造和可再生能源利用精准融合，最大化利用风、光、热资源，让自然做功。优先组织被动式、低成本的自然节能降碳技术，减少机械设备的使用；在此基础上，根据不同功能用房的冷负荷需求选择空调设备和使用方式，使空调负荷最小、能耗最低、投资最少；同时，最大化利用岛内建筑、地面、停车场、景观设施等外部空间铺设光伏发电系统，根据不同朝向、高度的得热特点及景观要求，选择不同光伏材料和组件铺设方式，实现光伏组件发电效率和景观效果整体最佳。

5.2.2 注重全生命周期的零碳改造

在全生命周期零碳方面，景观生态化改造和水资源循环利用项目因势利导，充分利用植被、土、水等自然元素提高自然碳汇能力，促进自然生态循环。示范区所有拆改项目，如建筑空间改造、道路广场海绵化改造、景观生态修复等，均严格控制拆改量，优先利用废弃空间，采用废旧材料、可循环利用材料，减少新增建设对环境的扰动，并为未来的新技术、新需求预留持续的改造升级空间，力争全生命周期减碳。

5.3 组织贯通零碳领域先进性和适用性新技术

零碳城区的技术组织应贯通建筑、交通、市政等相关碳源领域，系统效率优先，统筹考虑技术的先进性和适用性。项目组结合热带海岛实际，紧扣“区域碳排放量整体下降”这一目标，运用碳排放清单分析、单位投资的减碳效益分析、技术的气候适应性分析等多种评估手段，综合研判，最终形成经济可行、先进性与适宜性并重、具有较高推广价值的热带城区零碳建设技术集成体系，集成应用了国际或国内领先的一批先进技术和产品，实现减碳效益、经济效益和社会效益的整体最佳。

5.3.1 建筑减碳集成示范

建筑减碳方面，形成针对不同体量和功能类型的空间降碳与可再生能源利用技术集成示范。

1）中小型建筑——打造“光储直柔”系统利用示范。

新闻中心规模适中，适合开展新技术应用探索。改造采用了“光储直柔”系统，是目前国内直流元素最丰富、运行调控水平最高的光储直柔系统之一，其中的多个单项技术和产品具有自主知识产权，在国际或国内同类技术产品中性能最佳。如高安全、长寿命全钒液流长时储能系统，国际领先的光伏逆变器，国内转换效率最高的太阳能光伏板等。该项目的年光伏发电量大于建筑自身用电量，它也是一座产能建筑。

2）大型建筑——打造全电气化及水蓄冷系统利用示范。

博鳌亚洲论坛国际会议中心及酒店、东屿岛大酒店的改造借鉴冬奥会张家口赛区的先进用能降碳理念，全面改造生活热水和炊事设备系统，实现了示范区建筑用能的全电气化，是实现示范区100% 可再生电力供应的主要设备保障。这也是国内首个区域级建筑用能全电气化项目，并为目前国内推广难度较大的厨房电气化工作做出了表率。博鳌亚洲论坛国际会议中心及酒店改造还是国内大型建筑项目中首次采用水蓄冷设施，用于岛内光伏消纳。该设施比化学储能系统更加安全、环保，建设投资减少2/3，是城市新能源消纳和建筑新型能源系统设计、构建的未来发展方向。

5.3.2 交通减碳集成示范

1）电气化交通工具应用示范。

在交通降碳方面，示范区内的船只、市政车辆、园林机械等也将全部电气化，配合建筑用能电气化项目，为实现示范区100% 可再生电力供应保驾护航。示范区内停车场和接驳站点部分采用柔性充电桩，柔性调节岛内用电，使车辆与建筑用能管理形成区域能源互联网。

2）绿色食品供应示范。

示范区利用农光互补项目用地，发展绿色和有机农业，作为东屿岛餐饮服务的“菜篮子”，在补偿提供可再生能源电力的同时，也减少了相应的食品运输带来的碳排放。

5.3.3 市政减碳集成示范

针对零碳城区关键基础设施建设问题，示范区建设通过新型零碳电力系统项目，构建了国内领先的高实时动态响应虚拟电厂，为我国高效节能民生设施打造了创新示范。

5.4 探索全要素智能化的零碳综合管理

零碳示范区必须解决运行管理的系统、高效问题。示范区尝试通过国内首个全要素、智能化零碳管理平台建设，构建全要素整合、全域覆盖、全时数据监测、快速响应、动态调控的零碳运营管理智慧中枢，解决运行管理系统效率问题。通过管理平台，示范区实现了对建筑用电、绿色交通智能化、市政用电、可再生能源供应、碳汇系统、新型电力系统、物资循环系统等零碳城区建设要素的全面监测与综合调控。如对博鳌亚洲论坛国际会议中心及酒店、东屿岛大酒店等建筑的空调进行AI 智能调控，提高系统运行效率，预计可降低空调系统能耗15% ～ 18%。同时，管理平台积累的能耗和碳排放实时数据、碳汇计量等，为示范区未来的碳资产管理和碳增值行动建立了基础。

5.5 建立市场投资与经营回报联动的实施模式

在运营投资方面，示范區积极探索市场参与机制，通过公开招选方式，选取自主投资企业，探索打通零碳示范区建设的技术环节、盈利模式、运营环节，做到企业敢投，市场愿投。示范区还将在零碳管理平台的数据支持下，开展多种形式的碳资产管理和碳增值行动，如通过参与国内外碳市场活动，探索更具经济回报价值的零碳资产运营方式。

5.6 探索零碳城市社会治理的生态文明政策公约

示范区在建设过程中不断探索零碳运行管理政策和机制，通过对外展示、宣传引导和各类交互式的应用场景开发，助力提升节约能源、减少碳排放的环保意识，培养低能量、低消耗、低开支的生活方式，不断推动零碳生产和生活方式深入老百姓的思想意识，融入日常生活。

6 结 语

示范区作为我国首个区域零碳试点项目，在建设过程中不断探索，在技术集成应用、制度集成创新、零碳城市智慧化运营及社会治理等方面形成了丰富的经验积累，为我国既有建成区零碳更新改造探索了经验和模式。但目前示范区存在业态相对单一、人口活动规律和用能具有明显的季节性特点等问题，需要进一步在典型的城市集中建设区扩大试点，从人口活动规律、产业形态、用能特点、设施设备的运行等方面进一步探索经验。

参考文献

[1] 中规院（北京）规划设计有限公司. 博鳌亚洲论坛特别规划区总体规划修编（2017—2035）[EB/OL].[2023-10-01]. https：//qionghai.hainan.gov.cn/xxgk/gsgg/201806/t20180608_1100148.html.

[2] 中国城市规划设计研究院， 中国建筑科学研究院， 中建科技集团. 海南博鳌零碳示范区创建方案[EB/OL].[2023-10-01].http：//zjt.hainan.gov.cn/szjt/0503/202210/93af1b9d62bd4685bd88038afa68471f.shtml.

[3] 中咨工程管理咨询有限公司. 海南博鳌零碳示范区实施方案[EB/OL].[2023-10-01].http：//plan.hainan.gov.cn/sfgw/0400/202206/aabe7307583447b899da9cdd105e3a3e.shtml.

SYNOPSIS

Exploring of Zero Carbon Renewalin Built-up Areas： Retrospectionof Zero Carbon Renewal in BoaoDongyu Island

Kai Wang， Yaowen Hu， Youwen Zeng， Fuping Wang

The green carbon reduction and renovationof urban built-up areas is an important topic forachieving carbon peaking and carbon neutralityglobally. The Boao zero carbon demonstration zonehas formed four design concepts： “regional zerocarbon， resource recycling， natural environment，and intelligent operation”， including building greenrenovation， renewable energy utilization， solidwaste resource treatment， water resource recycling，transportation green renovation， landscape ecologicalrenovation， and intelligent operation construction.

The project build up a construction goal of 18projects in 8 major categories of the zero carbonsystem， which includes “one zero” （zero carbonduring the entire island operation phase） and“two reduction” （reduced energy consumption ofbuildings and transportation）， and “seven 100%”（100% of Alternative fuel vehicle in the island，100% of renewable energy replacement rate， 100%of sewage recycling rate， 100% of direct drinkingwater coverage， 100% of compostable garbage onsiteresource utilization rate， 100% of non-erodingshoreline ecological proportion， and 100% ofintelligent operation and maintenance coverage rate）.

B y c o m p r e h e n s i v e l y c o n s i d e r i n g t h eprogressiveness， demonstration， pertinence andaccessibility of the zero carbon goal of the project， sixcore carbon reduction implementation paths have beenconstructed， namely： zero carbon energy supply system，low-carbon green building system， zero carbon greentransportation system， environmental infrastructuretransformation， ecological carbon sink capacityimprovement and zero carbon smart management system.

During the construction process， we havecontinuously explored and accumulated rich experiencein technology integration and application， institutionalintegration and innovation， smart operation of zerocarbon cities， and social governance， providingexperience and models for the zero carbon renewal andtransformation of existing built-up areas in China.