工業園區綠色低碳發展國際經驗及其對中國的啟示

陳波，石磊，鄧文靖

（1.香港教育大學科學與環境學系，中國香港 999077；2.南昌大學流域碳中和研究院，江西南昌 330031）

引言

工業園區不僅是工業發展的空間載體，更是工業經濟的產業組織形式。西方工業化國家率先建立起工業園區的發展模式，也在環境治理歷程中逐漸探索和積累了綠色發展和低碳化的模式與經驗。梳理國際工業園區綠色發展歷程，不難看出國際上部分國家在低碳化發展和碳中和探索方面也是走在了前面。20 世紀70 年代，因石油危機激發了節能增效降碳；80 年代，因污染治理開啟了減污降碳協同；90 年代，步入以產業共生為特征的自發式降碳階段；進入21 世紀后，從自發式轉入國家有組織的自覺行為[1]。目前，在《巴黎協定》推動下，先期工業化國家的工業園區則全面進入了碳中和導向階段。

綠色發展和低碳發展在目標和手段上是統一的，兩者是相互促進、協同發展的關系，綠色發展需要低碳發展，低碳發展支撐綠色發展。只有堅持低碳發展，才能真正實現綠色發展；而只有實現綠色與低碳的協同發展，才能建立可持續的低碳發展模式，實現高質量發展。國外典型生態工業園區在不斷提高園區綠色化水平的同時，也在探索建立園區的低碳發展模式。

我國歷經40 多年，成功將工業園區建設成為工業發展的主要載體。其中，國家級和省級工業園區多達2500 多家，貢獻了全國50%以上的工業產出[2]，但也貢獻了全國二氧化碳排放量的近1/3。通過生態工業園區創建、綠色園區創建和園區循環化改造等措施，我國工業園區在減污降碳方面做出了持續的努力，并取得了不錯的成績[3,4]。然而，隨著“雙碳”戰略目標的提出，盡快實現碳達峰成為所有工業園區必須考慮的事情，實現碳中和也成為工業園區發展的第一準繩。因此，梳理國際工業園區綠色發展路徑，總結低碳化途徑和基本經驗，對于以工業園區為工業發展主戰場的我國而言具有重要的啟示作用。

1 國際工業園區綠色發展歷程

工業生產因其規模效應和范圍效應的存在往往扎堆發展。英國、美國、德國和日本等西方先期工業化國家在工業化歷程中出現了許多類型各異和尺度不一的工業園區。然而工業園區因大量產業尤其是重化工業的進駐，已成為環境問題的高發地[5,6]。許多著名的大型工業園區都發生過嚴重的環境污染事件，例如世界著名的環境公害事件中比利時馬斯河谷煙霧事件、美國多諾拉煙霧事件、日本水俁病和骨痛病事件等都發生在或源自工業園區。這些環境污染事件嚴重影響了工業園區的競爭力和可持續發展。因此針對園區的污染治理和生態化成為工業園區可持續發展的必然選擇[7]。

早期園區生態化的措施主要是建設集中污水處理廠和工業廢物焚燒、填埋設施等，后來逐漸拓展到產業規劃、基礎設施建設和園區管理等整體層面[8]。隨著工業園區規劃建設的逐漸成熟，來自工程化建設和工廠內部環保措施所做出的環境貢獻邊際效應遞減，工業園區亟需綠色發展模式上的創新[9-11]。

1989 年丹麥卡倫堡工業園區產業共生體系的發展帶來了園區發展模式的變革[12]。人們發現，燃煤電廠、煉油廠、酶制劑廠等在30 多年的發展過程中，逐漸自發形成了以廢物交換利用和基礎設施共享為特征的產業共生體系，在帶來環境效益的同時也提升了經濟競爭力，實現了園區尺度上環境與經濟的雙贏[13]。卡倫堡工業園區的發展經驗表明在工業園區規劃和建設過程中，有意識地來組織產業協作和基礎設施共享，有可能帶來超越單個企業尺度的效果[14]。因此，美國、加拿大、荷蘭、英國、日本和韓國等工業化國家紛紛開展模仿探索，并在進入21 世紀后引發了世界范圍內生態工業園區建設的熱潮。

1994 年，美國可持續發展總統委員會（PCSD）宣布開展生態工業園區試點，資助生態工業園區的設計與開發。1995 年，馬里蘭州Fairfield、弗吉尼亞州Cape Charles、得克薩斯州Brownsville 和田納西州Chattanooga 開始了生態工業園區的試點工作。在1994—1996 年一共有16 家工業園區進行了生態工業園區的建設試點。

1997 年，日本為推進循環型社會的建設，開始了生態城項目（實質上是靜脈產業園區）的推進工作，實施了一系列國家層面生態工業園區與環境都市項目，目的是通過先進的資源循環與廢棄物處理技術的推廣，以及環境產業與靜脈產業的發展，構建一系列環境友好型城市與城鎮，最終實現社會零排放[15]。整體試點項目（一批與二批）時間為1997—2006 年，共有26 個生態城成為試點。生態城項目在2006 年截止，但產業共生的創新實踐并沒有停止。2011 年開始，環境省又提出了生態城創新項目，在26 個生態城的基礎上，篩選了一批試點地區開展模范生態城項目，包括北海道地區，秋田市、北九州市、川崎市和大阪市。項目重點包括：改善提高已有項目的資源循環率并進行示范驗證；開展綠色創新，包括商業模式創新以及國家示范項目的產業化。

2002 年，英國受廢物交換的啟發，加上英國填埋稅政策對企業的壓力逐漸增大，英國可持續發展工商理事會開始啟動國家產業共生項目（NISP），先在亨伯地區嘗試開展該模式并逐漸推廣至全國[16]。2005 年，英國成立了國際產業共生公司負責國家產業共生項目的管理、運營以及全球的推廣孵化工作。該項目經費主要來自英國環境、食品和農村事務部（DEFRA）以及各區域的區域發展署，建立了全國性的聯系網，涵蓋各行業企業上萬家[17]。

2003 年，韓國出臺了國家生態工業園示范項目計劃，分為3 個階段執行。第一階段（2005—2009 年），選定了浦項、麗水、蔚山、尾浦、溫山、半月、始華和清州作為示范園區，在示范園區內各自建立起產業共生體系，發起和推動一些產業共生項目[18]。同時，在韓國知識經濟部的支持下設立了韓國工業園區股份有限公司（KICOX）執行生態工業園區示范項目的引導、支持和監察職能。第二階段（2010—2014年），繼續扶持8 個示范區，將產業共生經驗進行推廣，并希望能夠有產業共生的商業化行為。第三階段（2015—2019 年），發掘2～3 個成功的生態工業園區模式，并建立全國性的產業共生體系。

除上述國家外，荷蘭、加拿大、法國、意大利等發達國家，以及菲律賓、印度尼西亞、越南、土耳其、巴西等發展中國家也都開展了大量的實踐探索工作[19]。生態工業園區的實踐探索引起了國際機構的高度重視。早在2000 年，聯合國環境署（UNEP）出版了有關工業園區環境管理的技術文件[20]。2010 年，聯合國工業發展組織（UNIDO）出版了有關低碳工業園區的建設指導文件[21]。2017 年，聯合國工業發展組織、世界銀行集團和德國國際合作機構（GIZ）共同發布了生態工業園區國際評價框架，并于2020 年進行了更新[22]。

2 典型國際工業園區的綠色低碳發展實踐及途徑

2.1 丹麥卡倫堡工業園區

丹麥卡倫堡工業園區是產業共生的經典案例（圖1），自20 世紀60 年代起，歷經半個多世紀的演化成為全球知名的生態工業園區。卡倫堡發電廠（下稱“燃煤電廠”）最初是燃油電廠，在第一次石油危機后改為燃煤電廠。挪威國家石油公司是丹麥最大的煉油廠（下稱“燃油廠”），年產量超過300 萬t。諾和諾德和諾維信早期是一家企業，是丹麥最大的生物工程公司，也是世界上最大的工業酶和胰島素生產廠家之一。吉普洛克石膏材料公司是一家瑞典公司，其在卡倫堡的工廠年產1400 萬m2石膏建筑板材（下稱“石膏材料廠”）。考察卡倫堡工業園區的形成過程，可以發現主要存在能量、水和廢物交換三大類產業共生措施，并且都能夠帶來碳減排的效果[13]。

圖1 卡倫堡工業園區產業共生體系企業間主要廢料交換流程示意[24]

能量方面的產業共生措施開始最早，始于1972年，燃油廠尾氣提供給石膏材料廠，建立了該體系中第一條企業間能量交換。20 世紀80 年代初，燃煤電廠開始對周邊企業和城市進行供氣和供熱，短時間內建立起能源基礎設施的共享體系，達到了顯著的節能減排效果。從時間點看，能量共生的形成最主要的驅動力來自兩次石油危機所帶來的能源成本壓力[13]。

水的供給、處理、梯級利用與循環利用貫穿始終。最早是給城市和企業的供水，中期是水處理基礎設施的共享，后期是企業間的梯級利用與循環利用。最為典型的是燃煤電廠與燃油廠之間的水回用，包括蒸汽、冷卻水、海水、軟化水以及所建立的緩沖系統[23,24]。水作為能量載體，其梯級利用和循環利用必然有著節能降碳的效果。

廢物交換是最為特征的產業共生措施。卡倫堡工業園區中的廢物交換包括[24]：諾和諾德的有機肥到農田（1976—）、燃煤電廠粉煤灰到水泥廠（1979—）、發酵廢渣到養豬場（1989—）、原油回收硫到化肥廠（1990—2001）、燃煤電廠脫硫石膏到板材廠（1993）、剩余污泥做肥料（1998）、電廠飛灰回收貴金屬（1999）和鋁灰回收（2008）等。這些廢物交換不僅有著資源循環和降碳的效果，而且也有著減污降碳的協同作用。上述能量、水和廢物交換三大措施帶來了環境與經濟的雙贏。Skovbjerg 等[25]的評估顯示卡倫堡工業共生系統可以實現每年27.5 萬t 二氧化碳的減排。

作為產業共生的典范，卡倫堡具有明顯的自發特征，其共生系統的形成包括低碳化進程是在商業基礎上逐步演進的，促成條件包括：企業地理臨近、相互信任以及存在良好的合作基礎等，具有很強的根植性。同時，也要注意到1996 年成立的卡倫堡產業共生組織對于進一步推進卡倫堡低碳化具有重要的作用，使該體系由自發狀態步入了有組織的自覺階段[26]。

2.2 韓國蔚山生態工業園區

與卡倫堡不同，韓國蔚山生態工業園區是政府推動的產物。2003 年10 月，韓國政府基于法律《促進環境友好工業結構法案》(APEFIS) 4.2 條制定了國家生態工業園區項目規劃[27,28]。蔚山是第一批5 個生態工業園區試點之一，也是韓國最為成功的生態工業園區[29]。

為系統推進蔚山生態工業園區建設，蔚山建立了以蔚山大學為核心的生態工業園區推進中心，制訂了詳細的生態工業園區發展規劃并著手落實[18]。截至目前，蔚山構建的工業共生網絡如圖2 所示。

圖2 蔚山工業共生網絡[18,30]

與卡倫堡類似，蔚山生態工業園區同樣有著能源、水、廢物交換三大類產業共生措施，也同樣有著減污降碳的協同效果。所不同的是，蔚山生態工業園區基于石化等流程工業高度密集的特征，有序地推進并實現了一批能量集成產業共生項目，并成功實現其商業化。垃圾焚燒、化工、造紙、有色、機械等企業之間構建了能量利用（蒸汽、廢熱交換等）共生網絡，當地生態工業園區發展中心稱之為“蒸汽高速公路”[31]。蔚山生態工業園區在取得經濟效益6852萬美元/a 和空氣污染物（SO2、NOx和CO）減排量3682 t/a 的同時，實現了二氧化碳減排量為22.7 萬t/a，實現了減污降碳的協同發展[32]。

表1 總結了蔚山生態工業園區內的一系列蒸汽利用為主的典型產業共生項目，其共同特點為投資回收期普遍較短（＜3 年），平均回收投資期僅為1.22 年。良好的商業化成為企業愿意參與產業共生項目的巨大動力，實現了經濟環境的雙贏。

表1 蔚山工業園區典型蒸汽利用產業共生項目[33,34]

除了上述工業共生項目，蔚山生態工業園區通過構建城市共生網絡實現了更大區域尺度的碳減排。例如，將垃圾焚燒爐改造為可用于處理廚余垃圾等低熱值垃圾，并向石化公司提供蒸汽，一方面可以實現城市低熱值垃圾的無害化處理，一方面降低了化石燃料的使用，還降低了城市共生體系的碳排放[35]。

在組織形式上，與卡倫堡自發組織不同，蔚山帶有典型的頂層設計和自覺特征。蔚山生態工業發展中心最重要的任務是制定規劃并優化資源能源的利用模式，實現資源能源最優配置，其實施的主要措施有[29]：①實施生態準入機制，實現本地物種的保護與生態環境的穩定；②開展可再生能源利用和廢棄物能源回收利用；③開展污染監測和減排計劃；④開展雨水收集并實施雨流管理；⑤建設污水管網。

2.3 日本川崎工業園區

與蔚山生態工業園區類似，日本川崎生態工業園區也經歷了企業自發到政府主動作為的歷程。川崎是日本第二大鋼鐵企業日本鋼鐵公司（JFE）所在地，為應對環境污染問題很早就成立了以JFE 為核心的環保治理體系。20 世紀90 年代起，在循環型社會形成推進的大背景下，川崎大力推進環保城計劃。川崎環保城1997 年由經濟產業省認定，面積達2800 公頃，共有兩大建設重點，一是促進地區內現有企業開展資源循環型生產活動和建設新型資源再生利用設施，二是建設以排放物為原料和生產資料再利用的循環型、節能型的川崎零排放工業園區，實現環境負荷最小化[36]。2011 年，日本環境省又提出了生態城創新項目，川崎市的優秀表現也位列其中。項目重點包括改善提高已有的資源循環項目并進行示范驗證、綠色創新、商業模式創新，以及國家示范項目的產業化。

川崎生態工業園區中主要的循環低碳化項目如表2 所示，包括利用廢塑料作為高爐輸入的廢塑料能源化利用系統、廢紙回收設施、PET 廢物到PET 的回收設施、以廢塑料為原料制造氨的廢塑料資源化系統，以及將廢塑料轉移到墻板的設施[37]。其他未得到日本政府補貼的關鍵回收設施包括用于回收廢鋼的家用電器回收設施和用于重復利用鋼鐵公司生產的高爐礦渣的水泥廠等。這些回收設施將城市固體廢棄物加工成可回收材料用于資源能源密集型產業。這使得高耗能行業之間的廢物交換成為可能，從而促進了本地產業共生網絡的形成。

表2 川崎生態工業園區支持的循環低碳化項目情況[38]

固廢替代化石燃料是川崎生態城項目的支持重點之一，其目的是在實現塑料等高能值可燃垃圾無害化處理同時，降低煤炭等化石燃料的消耗。目前川崎生態城項目中將城市可燃垃圾用作高爐、鍋爐等燃料的技術已經成熟，而面臨問題卻是城市可燃垃圾的規模無法滿足鋼鐵等相關行業的需求[35]。如日本鋼鐵聯合會制定了在鋼鐵生產過程中每年利用100 萬t 廢塑料的計劃，但目前鋼鐵企業每年僅能得到約40 萬t 的廢塑料[39]。

在2006—2007 年，對川崎沿海地區共生活動的當前水平進行了調查，確定了川崎市的14 個回收及其他共生項目[38]，連接鋼鐵、水泥、化學、造紙公司和衍生的廢水、固廢收集公司等9 個不同的公司形成川崎產業共生體系，如圖3 所示。川崎產業共生體系表現出高度的多樣性，按照目的可以分為4 類：副產品交換、公用設施協同、新回收業務和傳統回收業務；按照物理交換來源可分為3 類：工業源的轉移、城市源、混合源（從工業和城市的綜合來源至工業應用）的轉移。7 種主要的材料交易所每年轉移了至少56.5 萬t 的焚化或垃圾掩埋廢物。其中高爐渣、可替代的高爐還原劑、用廢塑料生產氨和用廢塑料生產模板四項物質交換每年可帶來133億日元的經濟收益[38]。

圖3 日本川崎的產業共生體系[38]

可以看出，與卡倫堡工業園區和蔚山生態工業園區不同，川崎生態工業園區特別強調城市消費廢物與產業的對接，從產業共生拓展到了城市共生，由此也帶來了更多的減污降碳機會。

3 國際工業園區綠色低碳發展的途徑與經驗

3.1 工業園區綠色低碳發展途徑

總結卡倫堡、蔚山和川崎等國際生態工業園區，可以梳理出工業園區碳中和的8 類途徑：①CO2直接轉化利用；②節能（節能改造、能量梯級利用、能源基礎設施共享、能源互聯網）；③與水相關的減排行為（節水、水能耦合等）；④與工業廢物交換利用相關的行為；⑤與消費廢物循環利用相關的行為；⑥與工業園區交通、建筑相關的降碳行為；⑦基于自然的解決方案（綠化、土地變化等）；⑧其他降碳行為，如表3 所示。

表3 卡倫堡、蔚山和川崎生態工業園區工業生態體系建設具體措施[18,24,38]

3.2 工業園區綠色低碳發展經驗

綜觀歐美等發達國家的生態工業園區綠色發展和低碳化實踐，可以發現，雖然有著園區規模、行業特點和制度背景等方面的差異，但也存在著如下共同點。

（1）低碳化具有顯著的三階段特征。第一階段發生在20 世紀70 年代初至80 年代中期，以企業主體的節能降碳為特征，驅動力是因石油危機導致的能源成本壓力。第二階段是20 世紀80 年代中期至21 世紀初，以企業主體的減污降碳為主，以企業間自發的產業共生降碳為輔，驅動力主要源于環境規制的加嚴。第三階段始于2000 年，特征是政府引領下的園區自覺綜合降碳，驅動力是環境管制與氣候變化約束的疊加。可以預期，隨著碳中和政策的強化，西方工業化國家的工業園區綠色發展將步入深度降碳階段，技術創新和系統集成將成為低碳化的主要手段。

（2）政府引領成為園區綠色發展和低碳化的重要特征。盡管丹麥卡倫堡等工業園區具有強烈的自發性質，但政府尤其國家層面的自覺推動基本上集中在21 世紀的前后5 年，例如美國（1995）、日本（1997）、英國（2002）和韓國（2003）。在時間點上，這與1997 年簽署《京都議定書》的時間高度吻合。更進一步，這些國家都是在宏大的戰略框架下有序加以推進。美國是可持續發展委員會在推進，英國專門支持了國家產業共生項目，日本是在循環型社會形成推進基本計劃的大背景下推進，韓國則是在綠色增長計劃中推進。推進的原因除環保和氣候變化因素外，更深層次的原因在于重振工業和增強國際競爭力。

（3）政策一體化與綜合運用成為推動綠色發展和低碳化的主要手段。盡管政府引領成為當前低碳化階段的特征，但在政策手段上經濟激勵政策仍然是主流的政策范式。在完全市場經濟下，產業共生和低碳化實施總是因企業間、產學研之間信息不對稱、盈利等問題而充滿困難。因此，有一個成功案例來說服企業愿意參與產業共生項目就至為關鍵。蔚山案例也是如此。生態工業園區中心推動的第一個成功案例不是純粹企業間案例，而是帶有政府背景的市政垃圾焚燒的富余廢熱和蒸汽供給一家化工企業。在此基礎上，生態工業園區中心進一步提出由于市政垃圾焚燒的蒸汽還有富余，因此可以鼓勵化工廠把計劃中的新投資建廠選址在蔚山，利用富余廢熱，實現三贏：節約化石能源的消費給企業帶來經濟效益、污染物和二氧化碳減排效益，以及提供新的就業機會等的社會效益。巧妙的政策設計與綜合運用是蔚山產業共生項目成功的重要因素。

（4）推進系統性變革是綠色發展和低碳化的戰略重點。日本在這一點上體現最為明顯。自環境公害在20 世紀中葉集中爆發以來，日本陸續啟動并實施了工業污染防治計劃（20 世紀70 年代）、零排放和閉路循環實踐（20 世紀80 年代）、循環型社會形成推進基本計劃（20 世紀90 年代）、生態城創新項目（21 世紀10 年代）。隨著聯合國2030 年可持續發展目標和碳中和的提出，日本又提出可持續城市建設。與以往項目比較，可持續城市更加注重城市與產業的全面融合以及可持續發展各項目標的協同，顯然這需要社會經濟的系統性變革才有可能實現。

4 對中國工業園區綠色發展和低碳化的建議

工業園區作為由產業發展、基礎設施建設和土地利用變化所形成的具有嚴格時序和定量依存關系的有機體，其碳中和本質是以平衡源匯關系為發展導向的碳代謝循環，如圖4 所示。

圖4 工業園區碳中和的一般模式

產業發展是工業園區的主導性要素，在碳中和戰略導向下有必要對產業進行重新定位，加速低碳產業發展，培育零碳產業，鼓勵負碳產業。基礎設施是園區區別于分散工業區的特征，可以通過規模經濟和范圍經濟帶來更多的雙贏機會，碳中和要求從能源、資源和信息三個維度來強化基礎設施的建設和運營。工業園區建設會帶來土地利用的變化，進而導致可能的碳排放，這點在以往的生態工業園區規劃和建設中有所忽視[40]。隨著的碳中和的提出和深化，針對土地變化提出基于自然的碳中和解決方案是下一步綠色發展的重點方向。

因此，我們在實踐中要改變過去盲目擴張的做法，轉變到以碳定產、以產定基、以土為界的發展邏輯上來，將工業園區在碳中和愿景導向下建設成為一個符合產業生態學原理、具有高資源效率、高生態相容和碳平衡的自適應可持續發展系統。基于對工業園區碳中和本質的認識以及國際經驗，我們提出如下4點建議。

4.1 加速制定并出臺工業園區碳中和路線圖

我國需要工業園區綠色發展和碳中和轉型的頂層設計。目前，我國在單個園區尺度上已經開展了大量的且有成效的綠色園區、生態工業示范園區和園區循環化改造試點[41]，但在全國尺度上則缺乏整體的規劃和頂層設計。工業園區碳中和目標的實現，需要建立更大尺度的共生體系，比如城市共生體系、區域共生體系。全局性的問題需要全局性的方案，無疑當前工業園區同質化競爭的問題需要這樣一個全國性的工業園區碳中和路線圖規劃。為此，要積極響應國家碳中和的戰略目標，編制與實施園區碳達峰規劃以及碳中和路線圖，爭取更多的國家和地方政策支持、示范項目、專項資金和正面認可，是工業園區成為工業部門乃至全國低碳發展的領頭羊和示范區。

4.2 在評價指標體系或標準中強化低碳指標

在工業園區綠色發展評價方面，我國需要納入更多的碳中和指標。為指導全球范圍生態工業園區的建設，聯合國工業發展組織、世界銀行和德國國際合作發展機構于2017 年聯合發布了生態工業園區評價國際框架（EIP1.0），并于2020 年進行了更新（EIP2.0）。對照兩個版本，可以發現EIP2.0 強化了氣候風險評估、廢物與材料使用、體面工作和融資有效性4 項指標。其中，氣候風險評估和廢物與材料使用這兩項直接與碳中和密切相關。盡管EIP2.0 出臺在中國2060“雙碳”目標之前，但它還是很好地把握了工業園區的發展動向，對于中國工業園區發展具有非常積極的引導作用。

4.3 深入推進低碳工業園區示范試點并系統化認定

按照碳排放水平、經濟規模、主導產業、基礎設施建設狀況等屬性進行分級分類，明確各類各級園區低碳化轉型的行動重點。識別培育區內有條件的企業、機構、園中園或社區開展碳中和先行先試。把本地先行先試項目作為吸引擁有碳中和創新技術、產品和商業模式企業入園發展的契機，以培育未來創新型產業集群。開展碳中和有關的機構能力建設，建立有關碳中和的監測統計、分析決策和對外溝通等能力。出臺工業園區碳中和實施指南。

4.4 形成促進工業園區碳中和的政策框架體系

需要開展進一步的政策創新，成為新一輪的政策先行區。需要進行有效的政策集成，構建統一的工業園區碳中和政策體系，為工業園區碳中和轉型提供規范的制度框架，建立生態工業園區健康有序發展的長效機制。進一步地，需要結合我國自己的市場經濟國情，優化補貼機制，設計合理的項目管理體制與多元化的項目融資機制，推動低碳工業園區建設的商業化。