利用數(shù)字技術(shù)賦能垃圾處置廠降碳
“十三五”期間，全國新建垃圾無害化處理設(shè)施500多座，城鎮(zhèn)生活垃圾設(shè)施處理能力超過127萬噸/日，生活垃圾無害化處理率達(dá)到99.2%。根據(jù)“十四五”規(guī)劃，到2025年底，全國城市生活垃圾資源化利用率達(dá)到60%左右，同時(shí)要求完善全過程監(jiān)測監(jiān)管能力建設(shè)，依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)，加快建設(shè)全過程管理信息共享平臺(tái)，通過智能終端感知設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)一步提升垃圾分類處理全過程的監(jiān)控能力、預(yù)警能力、溯源能力。
在國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中，指出要實(shí)施“循環(huán)經(jīng)濟(jì)助力降碳行動(dòng)”，充分發(fā)揮減少資源消耗和降碳的協(xié)同作用，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)化發(fā)展，大力推進(jìn)生活垃圾減量化資源化。環(huán)境產(chǎn)業(yè)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系中的重要組成部分，生活垃圾處理與每個(gè)人息息相關(guān)，聚焦從垃圾產(chǎn)生到處置的全生命周期，特別是落地垃圾處置循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的減排降碳，是環(huán)境產(chǎn)業(yè)踐行雙碳戰(zhàn)略的一個(gè)有效措施。
垃圾處置廠在運(yùn)營過程中，一方面存在效益低的難題，伴隨國家監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)提高和成本增加的壓力，企業(yè)運(yùn)營主要依靠政府補(bǔ)貼維持；另一方面踐行“雙碳”戰(zhàn)略過程中，缺少有效碳核算和碳減排優(yōu)化的工具，國家備案及國際通用相關(guān)方法學(xué)數(shù)量多且復(fù)雜，企業(yè)購買咨詢服務(wù)費(fèi)用高、時(shí)效短、線下盤查數(shù)據(jù)采集難、耗時(shí)長、人工成本高，急需操作簡便、快捷高效的碳資產(chǎn)管理變現(xiàn)產(chǎn)品。
利用數(shù)字技術(shù)賦能垃圾處置廠降碳解決方案案例應(yīng)用于杭州市富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項(xiàng)目。項(xiàng)目位于杭州市富陽區(qū)，設(shè)計(jì)規(guī)模日處理300噸餐廚/廚余垃圾，項(xiàng)目資源化利用后，年發(fā)電量700萬度、年產(chǎn)工業(yè)油脂3000噸，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目減量化、無害化、資源化處置，是浙江省的重點(diǎn)示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目工程于2020年5月開工建設(shè)，2020年12月餐廚垃圾車進(jìn)場卸料，歷時(shí)7個(gè)月，實(shí)現(xiàn)了可視化、智能化、平臺(tái)化的運(yùn)營管理，用實(shí)際行動(dòng)響應(yīng)杭州提出的打造全國數(shù)字經(jīng)濟(jì)第一城的號(hào)召。
項(xiàng)目利用智慧微平臺(tái)技術(shù)與Eiiplat環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)靈活對(duì)接，建立生產(chǎn)管控平臺(tái)，將智能化深度融合各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使“E平臺(tái)+微平臺(tái)”與先進(jìn)的工藝技術(shù)相結(jié)合，不斷從E平臺(tái)更新最新增效模型，優(yōu)化生產(chǎn)工藝與調(diào)度，實(shí)現(xiàn)持續(xù)增效。
伴隨“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”雙碳目標(biāo)上升為國家戰(zhàn)略，杭州濱河新能源有限公司積極探索利用數(shù)字技術(shù)賦能園區(qū)降碳的發(fā)展路徑，并于2021年2月啟動(dòng)降碳平臺(tái)建設(shè)。一方面，園區(qū)生產(chǎn)管控平臺(tái)的建立，保證了園區(qū)各項(xiàng)目單元生產(chǎn)、運(yùn)營、設(shè)備數(shù)據(jù)采集完備，為運(yùn)用相關(guān)方法學(xué)核算循環(huán)產(chǎn)業(yè)園區(qū)碳排放、碳減排等指標(biāo)奠定了基礎(chǔ)；另一方面，多年來，針對(duì)環(huán)境行業(yè)碳足跡追蹤持續(xù)投入研發(fā)，并率先開發(fā)出了面向環(huán)境產(chǎn)業(yè)的碳資產(chǎn)管理產(chǎn)品——雙碳數(shù)據(jù)中心，能科學(xué)有效地為園區(qū)實(shí)現(xiàn)碳指標(biāo)核算、碳足跡追蹤、碳減排優(yōu)化、碳資產(chǎn)管理與碳交易收益。
富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項(xiàng)目內(nèi)各工藝單元運(yùn)行情況良好、各類數(shù)據(jù)采集相關(guān)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)施完備，以此為基礎(chǔ)利用數(shù)字技術(shù)賦能富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項(xiàng)目降碳。
應(yīng)用場景
場景：生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)
來源：青島國真智慧科技有限公司
富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項(xiàng)目采用的是以“餐廚預(yù)處理+CSTR厭氧發(fā)酵+沼氣利用+水處理+除臭”為核心的處理工藝，項(xiàng)目包括了預(yù)處理單元、厭氧凈化及固液分離單元、沼氣利用單元、污水處理單元和除臭單元。
餐廚廢棄物和廚余廢棄物進(jìn)場地磅稱重后卸至接投料倉，進(jìn)入不同的預(yù)處理生產(chǎn)線。餐廚垃圾通過無軸螺旋輸送進(jìn)入水力洗漿機(jī)、破碎分選一體機(jī)分別去除重物質(zhì)和塑料輕物質(zhì)，制漿后與廢棄油脂混合，經(jīng)過加熱后進(jìn)入三相分離機(jī)，進(jìn)行全物料提油，三相分離之后的漿料與分選破碎制漿的廚余垃圾漿料混合泵入CSTR厭氧單元進(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)生物脫硫系統(tǒng)凈化后進(jìn)入氣柜暫存，經(jīng)凈化增壓后發(fā)電和供鍋爐燃燒。產(chǎn)生的沼渣沼液進(jìn)入固液分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)固液分離，分離出的沼渣送入焚燒廠，沼液進(jìn)入污水處理單元處理，處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)排放。
作為垃圾處置循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，一方面，通過垃圾處置避免了垃圾在自然條件下分解導(dǎo)致的甲烷等溫室氣體的逸散；另一方面，園區(qū)內(nèi)垃圾處置產(chǎn)生的甲烷作為清潔能源替代溫室氣體效應(yīng)強(qiáng)的化石燃料，由此實(shí)現(xiàn)碳減排。與此同時(shí)，車輛運(yùn)輸、人員出行、園區(qū)用電用氣、上下游供應(yīng)鏈等方面又存在相應(yīng)的碳排放。
對(duì)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)而言，實(shí)現(xiàn)碳中和存在著碳核算、碳減排優(yōu)化、碳資產(chǎn)管理三方面的難點(diǎn)。首先，實(shí)現(xiàn)碳中和的前提是摸清園區(qū)的碳家底，包括在明確核算邊界內(nèi)園區(qū)的碳排放量與碳減排量，找出二者之間的差距，明確實(shí)現(xiàn)碳中和需要補(bǔ)充減排的量（通常情況下，循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園為碳減排項(xiàng)目）；第二，園區(qū)可以采用相應(yīng)的手段來提升碳減排，比如優(yōu)化車輛出行路徑、鼓勵(lì)人員綠色出行、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等；第三，如果能夠?qū)@區(qū)的碳減排量轉(zhuǎn)化為碳資產(chǎn)，并在碳市場上進(jìn)行交易，將能夠進(jìn)一步強(qiáng)化園區(qū)的減排動(dòng)力，并為園區(qū)帶來新的收益。
富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項(xiàng)目實(shí)施的雙碳數(shù)據(jù)中心能夠有效地解決以上問題，并具備良好的實(shí)施成效。雙碳數(shù)據(jù)中心是基于E平臺(tái)（Eiiplat環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)）和微平臺(tái)，利用國家備案方法學(xué)打造，并通過雙碳微平臺(tái)落地應(yīng)用的軟硬件配套的智慧化系統(tǒng)。通過雙碳微平臺(tái)及相關(guān)傳感設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在中臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)與優(yōu)化，支撐上層功能實(shí)現(xiàn)，為不同用戶提供服務(wù)。
雙碳微平臺(tái)是平臺(tái)功能的延伸或分布式平臺(tái)，能夠進(jìn)行邊緣側(cè)智能管控，滿足企業(yè)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)私有化部署需求，隨時(shí)與平臺(tái)連接，在此基礎(chǔ)上實(shí)時(shí)精準(zhǔn)采集碳相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，沉淀模型算法優(yōu)化工藝減少碳排放。
一是摸清碳家底。雙碳數(shù)據(jù)中心積累了大量方法學(xué)，不同場景下的園區(qū)可結(jié)合自身的實(shí)際情況進(jìn)行信息填報(bào)確認(rèn)，系統(tǒng)自動(dòng)篩選出適用的方法學(xué)及對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目邊界、基準(zhǔn)線情景，通過對(duì)相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，能夠計(jì)算出園區(qū)實(shí)際的碳排放量和碳減排量，從而摸清碳家底。
根據(jù)國家發(fā)改委備案的方法學(xué)CMS-001-V02用戶使用的熱能，可包括或不包括電能和CMS-016-V01通過厭氧分解進(jìn)行甲烷回收，項(xiàng)目碳核算的邊界為餐廚廚余垃圾從產(chǎn)生單位運(yùn)輸至處理廠后，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣一部分進(jìn)入燃燒鍋爐產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行供熱，另一部分進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電上網(wǎng)，產(chǎn)生的沼渣外運(yùn)至焚燒廠焚燒。
該項(xiàng)目碳排放主要包括沼渣運(yùn)輸過程中的CO2排放和項(xiàng)目消耗電力的CO2排放；碳減排主要包括回收沼氣減排、替代燃煤鍋爐供蒸汽減排和替代燃煤供電減排。通過雙碳數(shù)據(jù)中心，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測碳核算相關(guān)的生產(chǎn)指標(biāo)，通過內(nèi)置算法高效便捷地核算項(xiàng)目碳減排和碳排放，摸清企業(yè)碳家底。該項(xiàng)目的碳減排量預(yù)計(jì)在4萬噸以上。
二是碳減排優(yōu)化。雙碳數(shù)據(jù)中心以減碳為目標(biāo)，建立各項(xiàng)目單元生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)與碳排放量、碳減排量指標(biāo)的關(guān)系，通過大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算，確定算法模型，找到碳減排優(yōu)化的生產(chǎn)指標(biāo)最優(yōu)值，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)減排優(yōu)化。
基于富陽項(xiàng)目已應(yīng)用的沼氣產(chǎn)量預(yù)測模型，智能設(shè)備降耗模型、智能提油增收模型，建立預(yù)處理、厭氧、脫硫、污水、沼氣利用等各工藝單元生產(chǎn)指標(biāo)與碳指標(biāo)之間的算法模型，伴隨數(shù)據(jù)分析與挖掘，逐漸找到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與碳指標(biāo)之間的最優(yōu)平衡點(diǎn)，反向控制生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)降碳效果與經(jīng)濟(jì)收益，綜合增效30%以上。
三是碳交易收益。在國家核證自愿減排量申請(qǐng)開放后，雙碳數(shù)據(jù)中心將幫助園區(qū)進(jìn)行CCER碳資產(chǎn)申請(qǐng)，獲得CCER后在碳市場上進(jìn)行交易，幫助園區(qū)獲得新的收益，同時(shí)對(duì)接碳交易平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳資產(chǎn)的管理。伴隨廠區(qū)垃圾處理量提升和工藝優(yōu)化，碳減排量可達(dá)四萬噸以上。以市場價(jià)40元/噸測算，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年收入160萬元以上。
案例總結(jié)
數(shù)字技術(shù)賦能垃圾處置廠降碳帶來多方面提質(zhì)增效成效。一是摸清園區(qū)碳家底，核算園區(qū)碳排放量和碳減排量，明確碳中和目標(biāo)；二是輸出碳減排路徑，結(jié)合生產(chǎn)過程工藝，建立算法模型，通過工藝管控實(shí)現(xiàn)碳減排優(yōu)化；三是探索碳資產(chǎn)增值，通過項(xiàng)目為未來申請(qǐng)CCER碳資產(chǎn)并進(jìn)行交易做準(zhǔn)備，為園區(qū)創(chuàng)造新的收益增長點(diǎn)。
率先在環(huán)境產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化與綠色化相結(jié)合。一是聚焦環(huán)境產(chǎn)業(yè)碳中和。該案例大力推進(jìn)生活垃圾減量化資源化，充分發(fā)揮減少資源消耗和降碳的協(xié)同作用，為“雙碳”目標(biāo)在環(huán)境產(chǎn)業(yè)的落地提供了示范。二是以數(shù)字技術(shù)與綠色技術(shù)融合應(yīng)用推動(dòng)碳中和。借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等科技力量，將降碳過程與工藝管控相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)碳減排優(yōu)化。
投資回收周期更短有利于同類園區(qū)借鑒。雙碳數(shù)據(jù)中心軟硬件設(shè)施投資回收期通常不超過一年，項(xiàng)目業(yè)主更加有動(dòng)力進(jìn)行投資。園區(qū)餐廚/廚余垃圾處理預(yù)計(jì)年減排量4萬噸，以市場價(jià)40元/噸測算，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年收入160萬元。同類循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)可借鑒此案例實(shí)現(xiàn)碳中和路徑進(jìn)行自身碳中和規(guī)劃，摸清園區(qū)碳家底，實(shí)現(xiàn)碳減排優(yōu)化，進(jìn)行碳資產(chǎn)管理和碳交易收益。
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