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面向低碳目标的工业园区能源优化与碳排放监测系统设计1

面向低碳目标的工业园区能源优化与碳排放监测系统设计

摘要

本报告系统阐述了面向低碳目标的工业园区能源优化与碳排放监测系统的设计方

案。随着全球气候变化问题日益严峻，中国提出”碳达峰、碳中和”战略目标，工业园区

作为能源消耗和碳排放的重要载体，亟需建立科学的能源管理与碳监测体系。本方案基

于物联网、大数据、人工智能等先进技术，构建了集能源监测、优化调度、碳排放核算、

决策支持于一体的综合管理平台。报告首先分析了工业园区能源管理现状与政策环境，

然后提出了系统设计的理论框架与技术路线，详细阐述了实施方案、预期成果及风险应

对措施。通过在某化工园区的试点应用表明，该系统可实现园区能源效率提升1520%，

碳排放降低1015%，具有显著的经济效益和环境效益。本方案为工业园区实现低碳转型

提供了可复制、可推广的技术路径和管理模式，对推动工业领域碳减排具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

全球气候变化已成为21世纪人类面临的最严峻挑战之一。根据政府间气候变化专

门委员会(IPCC)第六次评估报告年全球平均温度较工业化前水平上升约

1.1℃，如不采取有力措施，本世纪末温升可能超过2℃，导致极端天气事件频发、生态

系统崩溃等严重后果。在此背景下，中国于2020年提出”碳达峰、碳中和”战略目标，力

争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。工业园区作为产业集聚区，能源消耗

占全国总能耗的30%以上，碳排放占比超过25%，是落实”双碳”目标的关键领域。

当前，我国工业园区能源管理普遍存在监测手段落后、优化能力不足、碳排放核算

粗放等问题。据中国循环经济协会数据显示，仅有约30%的工业园区建立了较为完善

的能源管理系统，而具备碳监测能力的园区不足10%。这种状况不仅制约了园区能源效

率提升，也难以满足日益严格的碳排放监管要求。因此，设计一套科学、高效、智能的

能源优化与碳排放监测系统，对推动工业园区绿色低碳转型具有重大现实意义。

1.2国内外研究现状

国外在工业园区能源管理方面起步较早，形成了较为成熟的技术体系。欧盟”智慧

能源欧洲”计划资助了多个工业园区能源优化项目，如荷兰鹿特丹港工业区通过构建能

源互联网实现了区域能源效率提升18%。美国劳伦斯伯克利国家实验室开发了工业能

源管理系统(IEMS)，已在100多家工厂应用，平均节能率达12%。日本经济产业省推

动”智慧社区”示范项目，在北九州工业区建立了区域能源管理中心，实现了多能协同优

化。

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国内研究主要集中在单体企业能源管理层面，园区级系统相对较少。清华大学开发

的工业园区能源优化平台在苏州工业园试点应用，实现了蒸汽管网优化调度。浙江大学

团队提出的基于数字孪生的园区碳管理方法在杭州某园区取得初步成效。然而，现有研

究大多侧重能源或碳管理的单一维度，缺乏多目标协同优化，且在数据采集精度、模型

算法适应性等方面仍有提升空间。

1.3研究内容与框架

本报告围绕工业园区能源优化与碳排放监测系统设计，主要研究内容包括：工业园

区能源流与碳流耦合机理分析、多源异构数据采集与融合技术、基于人工智能的能源优

化调度模型、高精度碳排放核算方法、系统集成与可视化技术等。报告采用”问题分析

理论构建技术设计实施验证”的研究框架，首先诊断工业园区能源管理现状与问题，然

后建立系统设计的理论基础，接着提出具体的技术路线与实施方案，最后通过案例验证

系统效果。

研究概述

2.1研究目标

本研究的总体目标是设计一套适用于工业园区的能源优化与碳排放监测系统，具

体包括：(1)构建覆盖”源网荷储”全环节的能源监测网络，实现能源数据实时采集与可

视化；(2)开发多时间尺度、多能流协同的优化调度模型，提升园区能源利用效率；(3)

建立基于活动水平数据的碳排放核算体系，实现碳排放精准监测与溯源；(4)搭建集成

化决策支持平台，为园区低碳发展提供科学依据。通过系统实施，力争使试点园区单位

产值能耗降低15%以上，碳排放强度下降12%以上。

2.2研究范围

本研究以典型工业园区为对象，重点考虑以下范围：(1)能源类型：包括电力、蒸

汽、天然气、工业余热等