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到60%左右，同時要求完善全過程監(jiān)測監(jiān)管能力建設(shè)，依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興技術(shù)，加快建設(shè)全過程管理信息共享平臺，通過智能終端感知設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，進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年前碳達峰行動方案》中，指出要實施“循環(huán)經(jīng)濟助力降碳行動”，充分發(fā)揮減少資源消耗和降碳的協(xié)同作用，推進產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)化發(fā)展，大力推進生活垃圾減量化資源化。環(huán)境產(chǎn)業(yè)是循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)體系中的重要組成部分，生活垃圾處理與每個人息息相關(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)略的一個有效措施。
垃圾處置廠在運營過程中，一方面存在效益低的難題，伴隨國家監(jiān)管標準提高和成本增加的壓力，企業(yè)運營主要依靠政府補貼維持；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)費用高、時效短、線下盤查數(shù)據(jù)采集難、耗時長、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)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項目。項目位于杭州市富陽區(qū)，設(shè)計規(guī)模日處理300噸餐廚/廚余垃圾，項目資源化利用后，年發(fā)電量700萬度、年產(chǎn)工業(yè)油脂3000噸，可實現(xiàn)項目減量化、無害化、資源化處置，是浙江省的重點示范項目。該項目工程于2020年5月開工建設(shè)，2020年12月餐廚垃圾車進場卸料，歷時7個月，實現(xiàn)了可視化、智能化、平臺化的運營管理，用實際行動響應(yīng)杭州提出的打造全國數(shù)字經(jīng)濟第一城的號召。
項目利用智慧微平臺技術(shù)與Eiiplat環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺靈活對接，建立生產(chǎn)管控平臺，將智能化深度融合各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使“E平臺+微平臺”與先進的工藝技術(shù)相結(jié)合，不斷從E平臺更新最新增效模型，優(yōu)化生產(chǎn)工藝與調(diào)度，實現(xiàn)持續(xù)增效。
伴隨“2030碳達峰、2060碳中和”雙碳目標上升為國家戰(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月啟動降碳平臺建設(shè)。一方面，園區(qū)生產(chǎn)管控平臺的建立，保證了園區(qū)各項目單元生產(chǎn)、運營、設(shè)備數(shù)據(jù)采集完備，為運用相關(guān)方法學(xué)核算循環(huán)產(chǎn)業(yè)園區(qū)碳排放、碳減排等指標奠定了基礎(chǔ)；另一方面，多年來，針對環(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)實現(xiàn)碳指標核算、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)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項目內(nèi)各工藝單元運行情況良好、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)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項目降碳。
應(yīng)用場景
場景：生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟產(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)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項目采用的是以“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場地磅稱重后卸至接投料倉，進入不同的預(yù)處理生產(chǎn)線。餐廚垃圾通過無軸螺旋輸送進入水力洗漿機、破碎分選一體機分別去除重物質(zhì)和塑料輕物質(zhì)，制漿后與廢棄油脂混合，經(jīng)過加熱后進入三相分離機，進行全物料提油，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厭氧單元進行厭氧消化，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)生物脫硫系統(tǒng)凈化后進入氣柜暫存，經(jīng)凈化增壓后發(fā)電和供鍋爐燃燒。產(chǎn)生的沼渣沼液進入固液分離系統(tǒng)實現(xiàn)固液分離，分離出的沼渣送入焚燒廠，沼液進入污水處理單元處理，處理達標后進入城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)排放。
作為垃圾處置循環(huán)經(jīng)濟產(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)強的化石燃料，由此實現(xiàn)碳減排。與此同時，車輛運輸、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。
對于循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)而言，實現(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。首先，實現(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，明確實現(xiàn)碳中和需要補充減排的量（通常情況下，循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園為碳減排項目）；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)，并在碳市場上進行交易，將能夠進一步強化園區(qū)的減排動力，并為園區(qū)帶來新的收益。
富陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處置項目實施的雙碳數(shù)據(jù)中心能夠有效地解決以上問題，并具備良好的實施成效。雙碳數(shù)據(jù)中心是基于E平臺（Eiiplat環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺）和微平臺，利用國家備案方法學(xué)打造，并通過雙碳微平臺落地應(yīng)用的軟硬件配套的智慧化系統(tǒng)。通過雙碳微平臺及相關(guān)傳感設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，在中臺進行數(shù)據(jù)傳輸、存儲與優(yōu)化，支撐上層功能實現(xiàn)，為不同用戶提供服務(wù)。
雙碳微平臺是平臺功能的延伸或分布式平臺，能夠進行邊緣側(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，隨時與平臺連接，在此基礎(chǔ)上實時精準采集碳相關(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)合自身的實際情況進行信息填報確認，系統(tǒng)自動篩選出適用的方法學(xué)及對應(yīng)的項目邊界、基準線情景，通過對相應(yīng)的參數(shù)指標進行監(jiān)測，能夠計算出園區(qū)實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通過厭氧分解進行甲烷回收，項目碳核算的邊界為餐廚廚余垃圾從產(chǎn)生單位運輸至處理廠后，進行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣一部分進入燃燒鍋爐產(chǎn)生蒸汽進行供熱，另一部分進入沼氣發(fā)電機發(fā)電上網(wǎng)，產(chǎn)生的沼渣外運至焚燒廠焚燒。
該項目碳排放主要包括沼渣運輸過程中的CO2排放和項目消耗電力的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監(jiān)測碳核算相關(guān)的生產(chǎn)指標，通過內(nèi)置算法高效便捷地核算項目碳減排和碳排放，摸清企業(yè)碳家底。該項目的碳減排量預(yù)計在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，建立各項目單元生產(chǎn)指標參數(shù)與碳排放量、碳減排量指標的關(guān)系，通過大數(shù)據(jù)分析和云計算，確定算法模型，找到碳減排優(yōu)化的生產(chǎn)指標最優(yōu)值，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，實現(xiàn)減排優(yōu)化。
基于富陽項目已應(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)指標與碳指標之間的算法模型，伴隨數(shù)據(jù)分析與挖掘，逐漸找到經(jīng)濟指標與碳指標之間的最優(yōu)平衡點，反向控制生產(chǎn)過程，實現(xiàn)最優(yōu)降碳效果與經(jīng)濟收益，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開放后，雙碳數(shù)據(jù)中心將幫助園區(qū)進行CCER碳資產(chǎn)申請，獲得CCER后在碳市場上進行交易，幫助園區(qū)獲得新的收益，同時對接碳交易平臺，實現(xiàn)對碳資產(chǎn)的管理。伴隨廠區(qū)垃圾處理量提升和工藝優(yōu)化，碳減排量可達四萬噸以上。以市場價40元/噸測算，預(yù)計實現(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；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，通過工藝管控實現(xiàn)碳減排優(yōu)化；三是探索碳資產(chǎn)增值，通過項目為未來申請CCER碳資產(chǎn)并進行交易做準備，為園區(qū)創(chuàng)造新的收益增長點。
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)用推動碳中和。借助大數(shù)據(jù)、云計算等科技力量，將降碳過程與工藝管控相結(jié)合，實現(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，項目業(yè)主更加有動力進行投資。園區(qū)餐廚/廚余垃圾處理預(yù)計年減排量4萬噸，以市場價40元/噸測算，預(yù)計實現(xiàn)年收入160萬元。同類循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)可借鑒此案例實現(xiàn)碳中和路徑進行自身碳中和規(guī)劃，摸清園區(qū)碳家底，實現(xiàn)碳減排優(yōu)化，進行碳資產(chǎn)管理和碳交易收益。
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