近日，山东首个零碳工厂“洛克美森(济南)零碳智慧工厂”将完成施工，预计每年入网90万度绿电，减少碳排890余吨！

中国工业领域的碳排放占整体碳排放的70%，工厂作为工业领域绿色转型的最基本单位，如何实现碳中和？

本文将为大家梳理零碳工厂概念、等级分类、建设路径、实施流程、评价标准、常见误区、创建难点等内容。

1、什么是零碳工厂

所谓“零碳工厂”是在一定范围时间内从事生产、经营过程中直接或间接产生的温室气体排放总量为“零”的生产工厂，即从原料生产到废弃物处理的全生命周期生产过程中碳排放量为零。

“零碳工厂”可视为绿色工厂的升级版本，其通过节能减排技术应用、可再生能源替代及负碳技术，最大程度实现“应减尽减”。同时在生产过程中所产生的碳排放全部得到了消除，意味着二氧化碳“零排放”。

2、零碳工厂等级分类

《零碳工厂评价规范》团体标准对零碳工厂的分类和评估办法做了明确指示。根据核算边界内中和的温室气体源类型，零碳工厂分为Ⅰ型及Ⅱ型两种类型，其中：

Ⅰ型零碳工厂针对直接排放及移除的温室气体、输入能源导致间接排放的温室气体这两种工厂温室气体源，实施零碳工厂策略。

Ⅱ型零碳工厂在Ⅰ型零碳工厂基础上，增加来自交通运输、组织所使用产品等导致间接排放的温室气体源，实施零碳工厂策略。

两种类型的零碳工厂根据评估结果，可分别进一步细分为四个等级，其中六星是最高等级。对于六星评估，Ⅰ型零碳工厂的要求是100%采用可再生能源电力，以及实现100%抵消；Ⅱ型零碳工厂的要求则是100%采用可再生能源电力，以及实现100%清除。

每种类型根据评估结果，分别进一步细分为不同等级。

1、零碳工厂创建路径

国内企业实现“零碳”工厂路径可根据国情分为三步走。

（1）快速减碳：我国2020年单位国内生产总值的能耗约为0.49 tce/万元，是世界平均水平的1.4倍、发达国家的2.1倍，提升能源效率是企业实现碳中和目标最直接、最快速、最经济的方式。能效提升技术主要包括采用工业通用节能设备、能源梯次利用、实现循环经济等。国际能源署（IEA）研究表明，能效提升的累计碳减排贡献率约为20%。

（2）强力减碳：能源系统的快速“零碳”化是实现碳中和愿景的必要条件之一，“零碳”能源主要包括可再生能源电力（光伏、风能、水力）、核能、氢能、生物质能等。近年来，光伏、风能、水能、氢能、生物质能等“零碳”能源技术成本大幅下降，在价格上相对于化石能源已形成较强的竞争力，尤其是光伏，具备大规模开发的潜力。预期碳减排贡献最显著的依次为氢能、风电、光伏，这三种能源到2050年的减排贡献率总计可达70%左右。

（3）深度减碳：当减碳潜力充分释放后，剩余部分不可避免的碳排放只能通过深度脱碳行为来中和。碳捕集、利用与封存（CCUS）是目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。通过植树造林、森林管理、植被恢复等碳汇措施，同样是实现深度减碳“最后一公里”的有效途径。国际能源署（IEA）预测，到2050年，CCUS将贡献约14%的CO2减排量。

2、零碳工厂实施流程

（1）确定目标和策略

在开始创建零碳工厂之前，需要明确目标和策略。设定零碳工厂的目标，比如要在未来几年内实现碳中和，并制定相应的实施策略。策略应包括采用哪些技术、如何管理能源消耗、如何减少或中和碳排放等。

（2）进行能源规划

为实现零碳目标，需要对能源进行规划。这包括根据工厂的能源消耗情况，制定可再生能源和清洁能源的利用计划，如使用太阳能、风能等。同时，需要考虑如何建设配套设施，如储能设施、智能电网等，以保障能源供应的稳定性和可靠性。

（3）建设智能控制系统

通过建设智能控制系统，可以更好地监控和控制能源供应、能源使用和能源储存。这些系统可以通过实时数据监测和优化算法，提高能源利用效率，降低能源消耗和碳排放。

（4）实现产业协同

零碳工厂不仅需要关注自身的碳排放，还需要考虑整个产业链的碳排放。因此，需要与供应商、制造商等建立协同机制，共同减少碳排放。例如，可以通过供应链优化、共同采购等方式，降低整个产业链的碳排放。

（5）系统建设

为实现零碳目标，需要对工业园区进行改造和升级。这包括建设系统化的能源管理和环保控制系统，如能源管理中心、智能环保设施等。这些系统可以提高园区的环境质量，降低能源消耗和碳排放。

（6）建设能源供应设施

为了实现可再生能源的利用，需要建设相应的能源供应设施。例如，可以安装太阳能电池板、风力发电机等，以提供清洁、可再生的电力。同时，还需要建设储能和调峰设施，以保障电力供应的稳定性和可靠性。

（7）环保控制

在实现零碳目标的过程中，环保控制是不可或缺的一环。需要建设相应的环保设施，对园区内的废气、废水、固废等进行处理和处置。例如，可以安装二氧化碳捕集装置、废水处理设施等，以实现园区的环保控制。

3、零碳工厂评价指标

零碳工厂评价应本着“高标准、严要求、重合规”的原则，依据《零碳工厂评价规范》（T/CECA-G0171-2022），从合规要求、管理要求、基础设施、能源和碳排放智能信息化管理系统、能源和资源使用、产品生态设计、温室气体减排实施、碳抵消实施八项一级指标对企业各项条件进行综合评评分，对企业创建结果进行总结和建议，并颁发第三方授权评价机构认证的零碳工厂证书。

4、零碳工厂持续改善

根据企业的评价结果，提出进一步改善建议，实现节能减排，提高经济效益，推动可持续发展，发挥可持续经验优势，带动上下游伙伴进行绿色低碳转型，持续探索全产业链减碳途径，共筑绿色的端到端价值链，引领行业绿色发展，加速全行业节能减排步伐，共同奔赴零碳未来。

1、零碳工厂创建三大误区

随着国内“零碳"工厂创建的火热，很多企业在零碳工厂创建时争做”第一"，各种媒体上不断出现”XX行业第一家零碳工厂““XX省市第一家零碳工厂"等报道，但往往企业在零碳”工厂创建的路上走入了误区，主要有：

（1）碳排放核算误区

企业的碳排放包含范围1、范围2、范围3，我们所谓的零碳工厂至少包含范围1和范围2，而有些企业仅仅关注了范围2中的电力，而忽略了范围1及范围2中的蒸汽。

其次，对于电力的碳排放因子选择有很多方法，有省市级碳排放因子、区域级碳排放因子、国际通用碳排放因子，不同的碳排放因子对碳排放量及评价结果影响很大。

（2）购买碳汇误区

在碳中和规则下，允许企业通过购买碳信用方式中和其多余的碳源，致使部分企业在自身节能隆碳工作还有很大空间的情况下直接通过购买绿电、CCER等方式进行中和，以达到“漂零”的宣传效应。

（3）短期行为误区

“零碳工厂创建是个短期目标，而持续保持碳减排及“零碳 是个长期的过程，尤其涉及碳信用的购买成本，往往一些企业仅拿到一年的"零碳认证之后就不再持续开展节能降碳工作，不再保持证书的有效性。

2、零碳工厂创建两大难点

（1）快速减碳具有普遍适用性，强力减碳主要依托于国家“零碳"能源的整体转型，深度减碳需要依托技术的进步和成本的下降，因此，对企业而言，在实现快速减碳后，可以通过直接购买相应的碳信用的方式来实现碳中和，在全球范围内实现共同环境效益.

（2）不同规模的企业在实零碳的过程中面临的困难不同。

从能耗规模分析，低能耗企业实现“零碳较容易，可快速实现零碳，重点用能单位以下的企业通过一定时间的创建及购买碳汇，也在短期内实现“零碳，重点用能单位尤其是万吨标媒企业有80%以上的碳排放需要购买碳汇来实现中和，每年带来的经济支出占能源费用的15%左右，随着碳市场价的持续增长，费用可能成倍增加，实现“零碳”难度较大，需要依托我国新能源的低碳转型。

下文将以某机械工厂为例，带大家了解零碳工厂建设的具体路径。

本项目一期工程占地面积2256898㎡，约338亩。一期建设油套管加工制造车间、电气设备集成制造车、电集成制造车间、人工举升设备制造车间、透平维修测试车间和食堂等建筑物。

1、工厂碳排放核算

（1）碳核算标准

机械设备制造业包含了金属制品业、通用设条制造业、专用没备制造业、汽车制造业、铁路、船触、航空航天及其他运输设备制造业、电气机械和器材制造业2191，本项目屋于C制造业-37铁路、船舶、航空航天和其他运输设金制造业-3737海洋工程装备制造 应按照《机械设备制造企业温室气体核算方法与报告指南(试行》核算其温室气体排放。

（2）核算边界

本次碳排放核算影响评估的边界为项目一期基地内所有的生产装置及面套系统工程产生的温室气体排放。该算范用为边界内化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放、工业生产过与碳排放、净购入使用电力及热力产生的二氧化碳排放、电力排放量。

（3）排放源和气体种类

通讨分析本项目的化石燃料燃烧，生产工艺过程，采购由力和热力的情况，识别出木项目二氧化碳的排放源。

（4）碳排放量计算

对上述分项计算进行汇总，得出本项目达产后核算指南边界内年度总排放量。

2、零碳工厂实施方案

考虑工厂的资源禀赋、低碳技术发展等多重因素，根据碳核算结果和零碳工厂总体框架，提出零碳工厂实施方案。

（1）近期（2023-2025年）

方案一：建设分布式光伏电站，一期项目可利用屋顶光伏发电的建筑物有5个，可安装光伏组件面积约2.25万m²。

根据场址区太阳能辐射量，气象局提供的气象资料，同时考虑系统组件总功率、系统总效率等数据，计算年理论发电量，考虑不同的电池组件效率随着时间也存在着衰减，可以计算运营期2５年发电期间的每年发电量，由于太阳电池组件的转换效率成逐年递减状态，因此随着时间的推移，实际发电量在不断减少。 

单面组件按照“首年衰减率不超过2%，每年衰减率不超过0.55%”的原则进行计算。

本工程采用固定式安装，单晶硅光伏组件可安装8424片550W的光伏组件，安装容量为8420x550=4.632MWp。年均发电量611.2万kWh。

25年年均发电量611.1万kWh，总发电量15277.0万kWh。

方案二：采用土壤－空气源热泵系统替代购入的热力和天然气辐射采暖。 

利用堆场敷设地埋管采用土壤源热泵和地上设置空气源热泵供热供冷，该系统可提供热负荷约为4523kw该部分比外购热力可减少采暖碳排放的74.2% ，外购热力部分 年减排约2023.1t二氧化碳，替代的天然气辐射采暖可减排1372.86t。

（2）中远期（2026-2050年）

中远期 进一步拓展光伏、光热和光伏光热一体化（PV/T）及储能设施；进一步利用土壤源热泵进行制冷和供暖；通过“绿电”交易，引入可再生能源电力；利用绿氢，替代部分天然气；完善园区能源和碳排放计量管控平台，推动企业能效升级；对透平测试集中排放的二氧化碳采用捕集和封存技术；通过碳交易，降低工厂剩余碳排放。

3、降碳效果分析

通过实施各项减排方案，碳减排量将和碳排放量持平，预计2040-2050年该工厂可实现零碳工厂，各项减碳措施和预计的减排量如下。

工厂通过不断采取上表的各项措施进行减碳， 可得出如下图所示的碳排放曲线预测。 

预计在2023 年项目达产碳排放达峰后，于近期（2023-2030）分期实施屋面光伏、热泵采暖及能效平台建设，快速减排至4000t/年；在远期（2030-2050年），根据可实施项目的技术和经济情况，继续实施太阳能利用、热泵替代、绿氢应用、绿电替代以及CCUS等措施，可缓速减排直至2050年左右实现碳中和，完成零碳工厂目标。

[1]TAIAC 003—2023零碳工厂评价标准

[2]贺世开：华北某机械工厂零碳路径规划研究

[3]碳中和资料库：零碳工厂项目案例、行业标准、常见问题

[4]双良混沌能源：一篇文章看懂零碳工厂

[5]绿色建筑杂志：如何从0到1建一座零碳智造工厂？

来源：碳中和资料库