基于“双碳”愿景的智慧园区建设思路：方案设计与应用研究

基于“双碳”愿景的智慧园区建设思路：方案设计与应用研究

郭晶光 

苏州朗捷通智能科技有限公司  江苏苏州 215004

摘要：随着全球范围内对环境保护和碳减排的呼吁日益增加，建设低碳智慧型园区已成为可持续发展的一个重要方向。本论文以“双碳”愿景为指导，旨在探讨在低碳智慧园区建设中应用先进的科学技术和有效的资源管理方法，实现碳减排和经济稳定增长的目标。通过研究智慧园区建设框架与技术支持、实践案例分析和经济环境效益评估等方面，提出了一套具有实践应用价值的建设思路。

关键词：双碳愿景，智慧园区，碳减排，可持续发展，资源管理

一、引言

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快以及我国经济模式的快速转变，尤其新能源汽车与芯片生产等高耗能产业的快速发展，我国的能源消耗也在逐年增加。面对气候变化和能源安全等挑战，构建低碳绿色智慧园区也成为一项紧迫的任务。

二、“双碳”愿景与低碳智慧园区建设

“双碳”愿景与低碳智慧园区的建设密不可分，二者可以相互促进和支持。

首先，低碳智慧园区建设可为实现“双碳”愿景提供技术和管理上的支持。低碳智慧园区利用先进的信息技术和大数据分析，可以实现企业和设施间的能源、资源共享和协调管理。通过智能化和智慧化的能源管理措施，可以提高能源的利用效率并优化各类能源使用情况。智慧园区还可以借助物联网技术对环境指标进行实时监测和管理，及时发现和解决环境问题，为碳减排提供数据支持。

其次，实施“双碳”愿景也可以推动建设低碳智慧园区。实现碳达峰和碳中和的目标需要企业和社会共同努力，而低碳智慧园区是一个集聚了多个企业和设施的区域，通过智慧园区的共同努力，可以实现资源共享、协同管理，进一步提升能源利用效率和碳减排效果。智慧园区还可以为企业和设施提供创新的合作机制，促进技术创新和合作，提高碳减排的技术水平。

因此，双碳愿景和智慧园区建设是相辅相成的，智慧园区提供了实现双碳愿景所需的技术和管理手段，而双碳愿景的推进也可以促进智慧园区的建设和发展。通过双碳愿景和智慧园区建设的共同努力，可以实现可持续的发展，减少对环境的影响，推动经济的绿色转型。

三、智慧园区建设框架与技术支持

双碳愿景：低碳型智慧园区建设应充分考虑节能减排，以实现双碳愿景为目标，即“碳达峰”和“碳中和”。通过运用智能化技术和管理手段，我们可以在园区内减少碳排放，从而实现低碳经济发展。

碳减排：智慧园区建设应该积极推动碳减排工作，通过引入清洁能源、提升能源利用效率以及降低能源消耗等方面，减少温室气体的排放。例如，可以推广三维可视化智慧管理平台，实施智能能源管理系统等。

可持续发展：在建设低碳型智慧园区时，应注重有效利用和循环利用资源。通过采用智慧照明、楼宇自动化控制、智能垃圾分类、智能水控等技术手段，推动园区的经济、环境的协调发展，促进园区可持续发展。

资源管理：低碳型智慧园区建设需要建立健全的资源管理体系，通过先进的前沿智能化技术，如智能感知、物联网、大数据分析等，实现对园区内用水、用电、用气等的监测、控制和管理，通过合理的能源规划，我们可以实现节能减排的目标。

在技术支持方面，推荐考虑以下几点：

数字孪生技术：将实际的物理与虚拟数字系统相结合，将双碳计划实施中的各个环节进行数字化建模和仿真，为双碳计划提供网络化、数字化、智能化的技术赋能。

物联网技术：通过物联网技术，实现园区内各类机电设备的互联互通，通过采集、传输和分析各类资源和环境数据，实现对园区内各类机电设备以及各类感知数据的远程采集、监测和自动化控制。

大数据分析：借助三维可视化智慧管理平台的大数据分析技术，对园区内实时产生的各类数据进行深度的分析和挖掘，提取有用信息以帮助园区提高对资源利用效率、优化运营运维管理。

人工智能技术：利用人工智能技术，对园区内的各类机电设备和管理系统进行优化调度和智能化控制手段，提高能源利用效率和减少碳排放。

智能感知技术：通过智能传感技术，实时感知和监测园区内的环境和资源状况，为后续的决策和管理提供数据支撑。

综上所述，智慧园区建设需要以双碳愿景为目标，注重碳减排、可持续发展和资源管理，并借助数字孪生、物联网、大数据、人工智能和智能感知等技术手段，实现对园区的智能化管理和可持续发展。

四、智慧园区建设实践与案例分析

在实践智慧园区建设过程中，双碳愿景、碳减排、可持续发展和资源管理是关键方面。下面是一些实际应用案例分析，以展示这些概念在智慧园区建设中的应用。

（1）海南博鳌零碳示范区项目：该项目是一个以可持续发展和碳减排为核心的智慧园区改造建设项目。全面构建了零碳示范区，包括可再生能源利用、绿色建筑，绿色交通、资源循环、园林景观等各类基础设施在内的高精度3D模型集合，构建数字孪生平台，实现碳排数据在时空维度上的搜索与计算。同时，围绕可再生能源利用、交通电气化、建筑绿色化、园林景观生态化、市政措施减排等不同领域、不同碳源等维度深度剖析，结合行业碳核算模型、碳汇计算标准等，科学评估零碳示范区运行产生的碳排数据及其对区域碳排目标的贡献度，帮助博鳌零碳示范区的运营管理决策者可以直观掌握示范区内全域的综合碳排放数据。

并采用九个模块来对本项目进行可视化管理。

零碳岛概览模块实景、实时、准确呈现岛屿的碳排放数据、示范区5大版块的建设范围及减碳、替碳成效、岛屿改造前后的碳排放变化趋势，在CIM可视化平台的数字化管控下，预估2024年为东屿岛减少13496吨碳排放，节省用电两千两百多万度，达到全岛碳中和。

可再生能源利用模块清晰呈现源端、荷侧及储能单元之间的网络拓扑与能源流向。监测可再生能源及储能的容量及出力，分析岛内不同建筑和交通的绿电消纳水平，同时依靠平台的资源可视、协同优化等技术将岛内外分散安装的可控负荷和光储系统等资源进行聚合和调控优化，通过虚拟电厂来进一步挖掘零碳价值。

建筑绿色化模块对比分析不同建筑的用能状况，实时监测屋顶光伏的发电量、等效时数，发电功率等指标，展示运行过程中的碳减排态势及减排贡献情况，新闻中心建设了海南首个光储直柔示范项目，全方面多角度的分析该示范项目对于碳减排的贡献，为日后的推广提供理论依据。

交通电气化模块全景观测车流量分布、通行情况、充电桩使用等，并基于交通行业碳核算模型，科学评估各类交通设施运行产生的碳排数据及其对区域碳排目标的贡献度。

园林景观生态化模块对各类园林景观、绿道、驿站、标识系统以及其他配套服务设施进行高精度建模，并综合呈现红树林修复、高碳汇林培育、以及低碳景观改造带来的碳汇能力及其贡献度、关键技术、以及零碳指标达成情况。

市政措施减排模块数字化呈现岛内外智能垃圾设施的分布情况、垃圾处理工艺流程，固废系统和供水系统的项目亮点、处理能力、项目信息等，辅助构建智慧园区低碳治理的新模式。

综合态势模块对岛上各会议室状态、各类机电设备的运行情况、能源使用状况及车流量进行集中呈现，更好地帮助管理者掌握整体态势。

设备管理模块中包含变配电、冷热源、空调、给排水四大类，实时监测全岛机电设备运行状态和关键参数，对各机电设备进行高精度建模并动态还原管路真实走向，用科学有效的方法进行设备全生命周期管理，同时为模拟仿真奠定基础。通过对机理性模型应用，融合专家对机电设备运维管理的经验，实现机电设备一体化管理，确保设备稳定、高效运行。

环境空间模块通过在不同空间尺度、不同时间维度上对示范区内酒店、会议室的运行动态进行数字化表达，辅助运营方掌握运行规律、提前识别风险，并预测运行态势。

未来，CIM可视化管理平台将为示范区的智慧运维做好保驾护航，实现设施智能化、数据融合化、服务精准化、管理高效化。

（2）银川威力传动智慧园区项目：本项目旨在通过物联网、人工智能、大数据分析等新一代信息技术，借助三维可视化智慧园区管理平台对接园区各智能化系统（包括楼宇自控、照明控制、能耗计量、智慧会务、智慧宿管等）及园区太阳能及风力发电系统、雨水回用系统等系统，并对接园区MES及APS系统，实现园区数据可视化、低碳化，帮助园区管理人员更快更及时的了解园区的能源消耗和生产情况，从而指定更加合理的能源管理策略。

通过举例以下几个管理应用场景来对项目园区进行管控：

智慧能源管理场景：取代人工统计的粗放管理模式，实现园区能耗数据的远程监控，并对异常告警及时处置。同时，还可以按照不同的用电设备和区域进行分类统计，及时发现哪些区域或设备存在能源浪费现象，通知管理人员及时采取相应的措施进行改进，助力园区打造“安全、绿色、高效”的低碳园区。

智慧设备管理场景：建立园区设施设备数字档案，部署物联网电子标签，将设备盘点监控、设备巡检告警、设备运维管理等工作，由传统依赖人工的“被动式”盘点维护，转向自动化、可感知的“主动式”监测预警，保障园区内各类机电设施设备的常态化管理，提升园区内机电设施设备管理效率。

智慧宿舍管理场景：通过智能电表和能源管理系统，实现对宿舍用电情况的实时监测和管理，避免浪费和安全隐患。通过智能水表和水资源管理系统，实现对宿舍用水情况的实时监测和管理，避免浪费水资源，尤其银川这类水资源严重匮乏的城市。

智慧场馆管理场景：通过对员工活动中心各场馆的智能化控制，包括对灯光、环境等的控制管理，帮助场馆实现节能和高效的管理，同时营造一个温馨、舒适的健身娱乐场所。如通过后台预定情况实现灯光的分区定时控制，结合人体感应器实现自动化节能。

智慧会务管理场景：通过对各会议空间内灯光、窗帘、空调及会议设备的自动化调节控制，根据不同的会议类型和需求，预设多种场景模式，如普通会议模式、投影演示模式、休息模式等，一键切换，提高会议效率。同时通过结合人体存在感应器实时检测会议室使用情况，当设备检测到无人时，自动关闭设备并释放会议空间，推送消息提示保洁人员清扫，最大限度节约能耗。

智慧餐饮管理场景：在园区汉餐厅及回餐厅内设置智慧报餐系统，其主要功能包括线上自助报餐和报餐管理后台功能，员工可以通过微信小程序或者手机APP选择当天或者最近几日的餐食类型，使食堂工作人员可以根据报餐数据来精准备餐，有效的减少食物浪费，同时也能有效减少不必要的能源消耗。

智慧环境管理场景：实现环境监控远程化，园区全域灌溉自动化，环境指标调节个性化，实现园区环境的统筹管控，提升园区服务精细化水平。

光储直柔应用：通过在广阔的室外停车场设置光伏发电装置，以及风力发电、雨水回收、智能储电设备的应用，最大限度利用园区内的水、电资源，显著的提高了资源利用效率，降低了园区的能源使用成本及碳排放。

以上这些案例表明，双碳愿景、碳减排、可持续发展和资源管理是实践智慧园区建设的重要因素。通过采用智能化技术和管理手段，这些园区成功实现了能源的高效利用、减少排放和可持续发展。这些实践案例提供了有益的经验和启示，可用于其他智慧园区建设项目的参考和借鉴。

五、建设低碳智慧园区的经济与环境效益评估

对智慧园区建设的经济和环境效益进行评估可以帮助决策者了解该项目的投资回报和可持续发展效果。下面是一些经济和环境效益评估的指标和方法：

经济效益评估：

投资回报率（ROI）：用于评估本项目的总的资本投入和预期带来的收益之间的比率。计算园区建设及运营成本，并预测减少能源消耗和碳排放所节省的费用，以及由于提高效率而带来的额外收入。

生产力提升：通过智慧化技术和管理手段的应用，提高园区内各项工作的效率和生产力，从而带来经济效益。

降低运营成本：通过智能化监控和优化管理，减少资源浪费和能源消耗，降低园区的运营成本。

环境效益评估：

碳减排量：评估通过建设低碳型智慧园区所能实现的碳减排量。计算园区内各项节能措施和可再生能源的应用所带来的碳减排效果。

资源节约：通过智能化技术和管理手段，降低水、电、气和热等资源的消耗，减少园区对自然资源的需求。

环境质量改善：通过减少碳排放和提高环境管理，改善园区周边环境质量，如空气质量、水质等。

通过收集和分析相关数据，计算相关指标和效益，并与传统非智慧园区进行对比，可以对智慧园区建设的经济和环境效益进行客观评估。

请注意，准确的评估需要根据具体的智慧园区项目进行定制化的分析和计算，因为每个项目的特点和效益可能有所不同。

六、结论与展望

根据双碳愿景、智慧园区、碳减排、可持续发展和资源管理的相关概念和应用分析，可以得出以下结论和展望：

结论：

建设低碳型智慧园区是实现双碳愿景、碳减排和经济的可持续发展的一个重要途径。通过采用智能化技术和管理手段，可以提高能源利用效率、降低碳排放，并促进资源的有效利用和循环利用。

建设低碳型智慧园区所带来经济和环境效益。通过减少各类能源的消耗和碳排放，显著的降低了运营和运维成本，提高了资源利用效率，实现经济和环境效益的双赢。

同时，低碳型智慧园区的建设需要综合考虑采用物联网、大数据分析、人工智能和智能感知等先进技术手段，借助三维可视化智慧管理平台，以实现对园区的智能化和自动化管理和分析。同时，也要注重建立全面的采集、感知、监测、控制和管理体系，确保智慧园区内各类机电设备的高效运行和持续升级改进。

展望：

低碳型智慧园区的建设将逐步成为各个城市绿色可持续发展的一项重要支撑。随着城市化进程的加速和环境问题的日益突出，智慧园区将在实现低碳、节能、资源高效利用等方面发挥越来越重要的作用。

为了加快低碳型智慧园区的建设，我们需要不断推动技术创新和改进。随着技术的不断发展，新兴技术如大数据分析、人工智能、物联网、5G/6G、区块链、量子科技等将为智慧园区带来更多的机会和挑战。

国家和各地政府的政策和法规的支持也将推动低碳型智慧园区的进一步发展。政府和相关部门可以通过制定相关政策和法规，提供资金支持和优惠政策，促进智慧园区的建设和运营，推动可持续发展和碳减排目标的实现。

总之，双碳愿景、智慧园区、碳减排、可持续发展和资源管理是未来智慧城市发展的重要方向。通过智慧园区建设，将可实现低碳生活方式、节约资源、改善环境质量，并推动城市可持续发展。

本论文的研究成果为智慧园区建设提供了科学指导和决策支持，为推动低碳经济发展和可持续城市建设作出贡献。