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推动产业集群脱碳是实现碳中和的重要路径

2021年05月25日 09:05:22字号:T|T

    中国明确力争在2030年前碳达峰,努力在2060年前实现碳中和,“十四五”规划需要将目标具体传导和落实。截至2020年,中国常住人口城镇化率达到63.89 %,并且仍在不断上升。城市的经济产出占比较高,同时也是高排放经济部门高度密集的区域。城市层面的碳中和毫无疑问对全国层面的碳中和至关重要,国家的碳中和目标需要落实到城市当中去。据联合国统计,截至2019年9月,全球共有102个城市承诺将在2050年实现碳中和。目前,中国一些城市和地区也正在积极研究和探索城市碳中和实施方案以达成城市净零排放的目标。其中,通过产业集群的投资、建设和脱碳或将是实现城市层面碳中和目标的重要路径。

    什么是产业集群?通常来说,产业集群的所在地及其周边存在着规模化的能源需求,且多个行业中的多个主要产业实体在相近的地理位置集聚,以方便实现实体间的跨行业分工协作,以及能源解决方案的大规模部署。现有两种主要的产业集群类型,分别是跨部门产业集聚和特定部门产业集聚。跨部门产业集聚是指多个部门在特定地理位置的集聚,例如中国的苏州工业园区,涵盖了包括电子、医疗、信息化、新能源等16个行业的企业。特定部门产业集聚是指某个特定部门所属的不同公司实体在特定地理位置的聚集,例如美国加州中央谷食品加工园区,聚集了多个与食品加工相关的公司。产业集群的成功源于群内公司实体追求规模经济和利益最大化。首先,群内公司的分工协作提高了公司的全要素生产率。其次,产业集聚降低了群内公司的经营成本,例如地理位置的相近直接降低了运输成本。此外,创新需要多个行为主体相互作用,产业集聚可以通过人们近距离的相互沟通促进知识的快速流通,以达到刺激创新的目的。最后,群内公司相互支撑所带来的竞争力的提高会对群外公司产生影响。

    然而,在产业集群快速发展的同时也面临着资源集约使用和环境保护等约束,这些约束不仅削弱了产业集聚效应,也会增加产业集群的成本。为了未来产业集群的可持续发展,产业集群脱碳势在必行。

    为什么能够通过产业集群加速实现城市碳中和?首先,全国碳排放主要来源于第二、三产业的能源消费,各种高排放部门在地理位置的产业集聚可以通过大规模部署、环环相扣的多元解决方案加速这些部门的脱碳。单一的能源解决方案成本较高,但是在产业集群内部署能源方案可以实现规模化以降低成本,同时也提高了能源的利用效率。其次,产业集聚更有利于通过在集群内回收和再利用废弃的能源和材料,推动集群内的循环经济。传统产业通常采用一种“利用资源,生产产品,排放污染”的单向模式,特点是高生产,高消耗,高排放。产业集群则可以用更低的成本将生产的废弃物实现群内的循环利用,例如在中国内蒙古和陕西地区的铝化工产业集群,采用煤发电、用电炼铝、以铝带电、以电促煤的循环发展模式。最后,产业集聚更有利于低碳技术的大规模布置和创新升级。当前中国低碳技术,例如碳捕捉利用与储存(CCUS),在技术上可行,但是在经济可行性上有待提升。产业集聚则可以通过大规模布置这些低碳技术,提高其经济可行性,从而为这些低碳技术提供一个孵化的温室。同时,产业集群作为提高区域创新能力的有效载体,有利于低碳技术未来的创新升级。

    如何对产业集群进行脱碳?二氧化碳排放主要来源于能源的消费。一个可行的思路是针对同地产业集群,通过创建一个灵活、有弹性和可持续的综合能源系统,来帮助产业集群实现脱碳。该综合能源系统不仅包括清洁电气化、城市高效建筑和智慧能源基础设施,也需要包含水、废物和材料的循环经济利用。

    首先,需要提升综合能源系统数字化水平,这是该系统运行的关键要素。数字化可以加强能源信息流在群内快速传导,方便能源供应商实时了解能源供需情况,做好能源解决方案。其次,电力作为一种清洁化的能源,需要加强产业群内电气化水平和可再生能源利用能力。具体而言,针对一些中低温度和压力的工业工艺直接电气化,以提高群内电气化水平。充分利用周围生产成本较低的可再生能源电力和热能,例如光伏屋顶、生物质发电和风力发电等,确保电力和热量来源的绿色化。重视发展共享智慧基础设施,例如微电网和储能,以提高能源利用效率,实现电力的灵活调度。再次,重视发展氢能,将氢能作为无法实现电气化的工业过程、建筑供暖和运输的替代燃料。同时,氢能也可作为可再生能源的缓冲器,降低可再生能源电力供应的波动性,方便能源供应商跨部门调配和整合能源。需要注意的是,生产氢气所需能源应尽可能利用最经济的资源生产近零排放的氢气(绿氢)。最后,在产业集聚群内大规模布局低碳技术(CCUS),将生产电力和氢气过程中排放的二氧化碳进行捕捉,再将捕捉到的二氧化碳重新利用到工业生产过程当中去,实现产业集群内的循环经济。 

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