首届零碳冬奥会解密

首届零碳冬奥会解密

绿色、共享、开放、廉洁——在北京2022年冬奥会和冬残奥会办奥理念当中,绿色位居首位。而做好低碳管理工作,助力我国实现碳达峰、碳中和的目标,则是贯彻绿色办奥理念的实际行动。

奥运会作为世界上最大的体育活动之一,兴建场馆、举行比赛、各种运维等都会消耗大量资源,产生碳排放,尤其是冬奥会,赛场的冰雪转换等工作相比夏季奥运会将产生更多碳排放。对此,10月27日北京冬奥组委执行副主席张建东表示,北京2022年北京冬奥会碳排放将全部中和,北京冬奥会将成为首个真正实现碳中和的奥运赛事。北京冬奥会将从低碳能源低碳建筑低碳交通低碳生活4个方面入手,通过应用人工智能、5G等多种前沿技术,实现低碳办会。

一、四个方面18项碳减排措施

面对全球气候问题以及奥运会的资源调动等问题,国际奥委会也一直在鼓励和推动举办更低碳绿色可持续的奥运会。2021年3月,国际奥委会颁布新改革路线图《奥林匹克2020+5议程》,共15条改革建议,其中一条就是促进可持续的奥运会。

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之前的冬奥会,例如温哥华冬奥会(2010年)主要通过2个方面实现碳中和,一是使用可再生的水电能源、城市中公交车和汽车多采用氢动力,推行公共交通;二是通过和绿色能源机构合作,在全球开展低碳项目建设,抵消部分碳排放。此外,温哥华冬奥会还采用绿色建筑,降低能源消耗。

索契冬奥会(2014年)对场馆同样进行了特殊设计,采用透明玻璃结构节约能源;平昌冬奥会(2018年)除了同样采用绿色建筑、使用清洁能源之外,还建设了温室气体监测系统,并发布碳管理报告。不过,这些冬奥会都存在赛后场馆容易荒废、部分能源为不可再生能源等等问题,并且没有大规模的使用智能技术。

和之前的冬奥会相比,早在2019年,北京冬奥会组委会就专门研究制定了《北京2022年冬奥会和冬残奥会低碳管理工作方案》(以下简称冬奥低碳管理方案),来履行好申办冬奥时的承诺,推进中国生态文明建设,在应对气候变化领域起到创新示范作用。

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冬奥低碳管理方案包含4项低碳目标:低碳能源、低碳场馆、低碳交通和低碳标准,并确定了4大项18小项碳减排措施,4项碳中和措施,以及4项保障措施。

北京冬奥组委会在政府相关部门指导下、同涉奥企业、单位一起积极推动着上述碳减排和碳补偿等措施的实施,并在今年5月召开北京冬奥会碳中和方案论证会,持续落实冬奥碳中和的目标。

友绿智库认为,冬奥实现碳中和既是履行申奥承诺,也是向国内外展示中国绿色低碳实践情况,还能鼓励更多机构和个人向绿色低碳方向发展之外,同时可以促进北京、河北等地的能源消费结构转型,刺激更多绿色低碳产品的使用。低碳能源、低碳场馆、低碳交通、低碳生活的实现涉及多个产业,北京冬奥会实现碳中和也能促进多领域进行绿色低碳产品研发和技术创新,是普及碳排放智能化管理方案的良好契机。

二、低碳能源和绿色场馆:“智慧大脑”可视化管理能源供应和使用

据北京冬奥组委介绍,北京冬奥会的全部场馆实现了城市绿色电网全覆盖,依托张北±500kv柔性直流电网工程和适用于北京冬奥会的跨区域绿电交易机制,场馆的照明、运行和交通等用电均由张家口的光伏发电和风力发电提供。北京冬奥组委规划建设部部长刘玉民表示,张北柔性直流电网试验示范工程于2019年投入运行,运用世界上最先进的柔性直流电网新技术,将张家口地区可再生能源输送至北京市。

友绿智库获悉,该工程每年向北京地区输送141亿千瓦时的清洁电力,将全面满足北京和张家口地区冬奥场馆用电需求。建立跨区域绿电交易机制,通过绿电交易平台,赛时将实现奥运史上首次所有场馆100%使用绿色电力。截至目前已有19个场馆在建设期提前用上绿电,赛时北京冬奥会所有场馆将实现清洁能源供应。

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到2022年冬残奥会结束时,冬奥会场馆预计共消耗绿电约4亿度,预计可减少标煤燃烧12.8万吨,减排二氧化碳32万吨。

北京冬奥电力运行保障指挥平台保证绿电供应

冬奥会的各个场馆如鸟巢、水立方等需要电力供应,智能体温计、服务机器人等各种设备同样需要电能来工作。确保绿色电能供应离不开张北柔性直流电网试验示范工程、北京冬奥电力运行保障指挥平台(EOC)等项目的支撑,其中北京冬奥电力运行保障指挥平台就相当于保证全部场馆绿电供应的智慧大脑。

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北京冬奥电力运行保障指挥平台

北京冬奥电力运行保障指挥平台通过运用数字孪生、知识图谱、智能语音等技术,可实时、全景式监控场馆内电力情况。该平台共接入国家电网公司北京电力的29个业务系统,涉及绿电、物资、保障等187项指标数据。北京冬奥电力运行保障指挥平台负责总览全局,张家口冬奥保障指挥中心则主要负责保障本区绿电供应。国家电网公司冀北电力通过开发6大核心功能、构建7大主题场景,融汇13套系统数据打造出张家口冬奥保障指挥平台,运用5G、智慧物联、人工智能等技术,来实时感知关联设备运行状态和内外部环境,辅助相关人员总览全局、快速决策。

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冬奥供电保障指挥平台平台功能架构

此外,国家电网公司北京电力还使用氢能源发电车、电力巡检机器狗、防撞无人机等加强场馆隐患排查等保证电网运行项目的检测。

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电力巡检机器狗

能源管控中心让能源消耗更低

北京冬奥会专门在北京及延庆赛区的10个场馆建设能源管控中心,实时监测场馆中电、气、水、热等能源的使用情况,利用大数据、人工智能等技术,完成建筑能耗、碳排放监测等的可视化管理,进而减少能源消耗。

同时,在冬奥场馆内还部署了智能建筑操作系统,基于5G和AI等技术,实现整个冬奥村的实时态势全面感知。智能建筑操作系统中包含建筑碳排放智慧管理平台,可实现对单个或多个建筑进行多维度实时在线监测与核算分析、碳资产额度管理、引导节能减排技术应用等碳排放管理功能,和根据场馆人员情况、气象数据等,预测建筑用能情况,进行用能优化。为了更直观地向观众展示绿色冬奥碳中和承诺的实现情况,奥运村新闻中心还建设了绿色智慧能源展示中心,通过5G和互联网+等智能技术,展示绿色电力生产、输送、消费和节能的全部过程。

三、低碳建筑,人工智能大数据齐发力

作为北京2022年冬奥会和冬残奥会各国运动员及随队官员的“家”,北京赛区的冬奥村(冬残奥村)11月9日完成各项能源及设备测试,转入运行状态,并将于2022年1月27日开村,为各国代表团提供住宿、餐饮、医疗等保障服务。

“北京冬奥村全部通过绿色建筑三星级认证。”北京市重大项目办城区场馆建设处副处长宋嘉业介绍,北京冬奥村践行绿色办奥理念,竭力打造低碳建筑,对居住的安全性、健康性和智慧性提供了一整套系统化解决方案,为运动员营造更加舒适的居住环境,打造冬奥健康家园。

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在国家速滑馆、首都体育馆等四个冰上场馆,都采用了全球变暖潜能值(GWP)为1的二氧化碳制冷剂,与传统制冷方式相比,实现节能30%以上,能效可以提升20%以上。这不仅使场馆碳排放趋近于零,还将场地冰面温差控制在0.5摄氏度以内。并且制冷过程中产生的高品质余热可以回收利用,用于运动员生活热水、冰面维护浇冰等。这在奥运历史尚属首次,获得国际奥委会的肯定。

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冰丝带国家速滑馆内景

当然,“冰丝带”的建造过程中也践行了绿色奥运理念,配有一套场馆智能化能源管理系统,能把制冰产生的废热用于除湿、冰面维护、场馆生活水加热等,全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万度电。整个系统的碳减排量,相当于近3900辆汽车产生的二氧化碳年排放量,或种植超过120万棵树实现的碳减排量。

友绿智库注意到,不仅国家速滑馆,在北京冬奥会以及在朝阳区举办的高端国际会议和活动中,也推广应用了很多低碳技术。负责承担北京冬奥会、冬残奥会开闭幕式的鸟巢已于改造完成,改造内容包括景观照明系统等多个设施,融入众多科技、绿色、智慧元素。通过运行模式控制,鸟巢可以达到30%的节能效果。

在施工期间,制定了严格标准。每一个场馆都严格落实这些低碳的举措。比如说,大道速滑馆是新建的场馆。在设计过程中就通过不同的设计方式,减少钢材等这些资源的使用量。

另外,北京、延庆、张家口赛区将各自建造不少于1000平方米的地热、余热等超低能耗示范工程,建设充电桩、加氢站等电动汽车、氢能源汽车配套设施。北京冬奥组委的办公场所和冬奥会所有场馆都要求达到绿色、低碳、节能、节水标准。这些低碳建筑将在赛后继续使用,降低区域内的建筑碳排放。

四、低碳交通:优化交通运行管理系统采用新能源

这次的北京奥运会共有3个赛区,除了场馆的能源使用要更低碳,赛区内交通、赛区和市区间交通同样需要采取措施,确保更绿色。

北京冬奥会和冬残奥会的交通服务,从冬奥会开幕前14天开始,至冬残奥会闭幕后3天结束,共计55天。在综合考虑北京冬奥会存在的山高路滑、温低坡陡、超长续航等车辆使用环境,制定了“北京赛区内,主要使用纯电动、天然气车辆;延庆和张家口赛区内,主要使用氢燃料车辆”的配置原则。

按照车辆筹措方案,北京冬奥会使用的赛事交通服务用车的能源类型包括:氢燃料车、纯电动车、天然气车、混合动力车及传统能源车。节能与清洁能源车辆在小客车中占比100%,在全部车辆中占比85.84%,为历届冬奥会最高。预计北京冬奥会、冬残奥会期间,使用以上车辆将实现减排约1.1万吨二氧化碳,相当于5万余亩森林一年的碳汇蓄积量。将为北京冬奥会三个赛区间转运提供交通运营服务保障。京张高铁是电能驱动;最大运力达到1000余人;从清河站至太子城站,仅需50分钟左右。

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完善城市公共交通运行调度系统,鼓励公共交通

北京冬奥会比赛时,所有冬奥交通服务车辆将安装ETC,保障快速通行。除了推进使用新能源车辆之外,建设低碳交通体系还包括鼓励使用公共交通、应用智能交通管理系统,提高交通燃油效益,降低交通运输过程的碳排放量。

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氢能源车辆

北京及张家口相关部门和北京冬奥会组委会将加强冬奥交通和城市交通信息的互相联通,完善城市公共交通运行调度系统,提升交通系统的智能化管理水平。此外,相关部门还会整合交通、天气信息,完善交通信息查询系统,通过利用动态交通信息发布和诱导系统等技术为冬奥观众提供交通信息服务;通过实施分析研判人流车流情况,加强公共交通、城际交通和停车场、充电桩等交通设施信息的发布。

建设场馆数字孪生模型,助力周边交通管理

场馆的智慧化数字化升级也有助于提高交通运输效率,降低碳排放。像国家体育馆同样建有数字孪生系统,未来通过数字孪生系统可动态采集相关设备的运行情况、周边道路人流情况,使数字建筑和城市交通系统联通,基于人工智能形成最优的解决方案,改变大型活动时部分市区内场馆周边交通不畅情况,提升附近车辆的交通燃油效益。

倡导绿色出行,全民参与冬奥碳中和

除了通过使用智慧交通系统、提供更全更及时的公共交通信息、鼓励更多人低碳出行之外,北京冬奥会还开发出了其他全民参与碳中和的途径。北京冬奥组委会上线了“低碳冬奥”小程序,利用数字技术记录用户日常生活中的低碳行为轨迹,鼓励和引导公众参与绿色低碳生活。例如,人们可以通过参加公交、地铁、骑行等绿色出行方式以及购买家电时选择绿色家电,采用低碳办公方式像在线会议等低碳活动获得积分兑换低碳证书和礼品。

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低碳冬奥小程序

五、低碳生活

在推进“碳中和”项目的同时,北京冬奥组委也在倡导公众参与,形成绿色冬奥遗产。向国内外宣传北京冬奥会低碳行动的进展与亮点,讲好北京冬奥会“低碳故事”,鼓励和引导社会公众建立绿色低碳生活方式。

北京冬奥组委入驻首钢工业主题园区以来,通过综合利用、改造废旧厂房,利用光伏发电、太阳能照明、雨水收集和利用等技术,建设绿色高标准的冬奥组委首钢办公区,充分利用OA办公系统、视频会议系统等现代化办公手段,减少纸张及办公用品使用,有效降低碳排放。

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林业固碳工程方面,北京市和张家口市分别计划完成69万亩和50万亩造林工程,现正组织开展碳汇量监测及核证工作。产生的碳汇量将中和北京冬奥会碳排放,绿化造林工程也为后代留下绿色冬奥遗产。

六、冬奥会将成为碳中和样本

友绿智库认为,这次北京冬奥会既是科技冬奥,也是碳中和冬奥,展现了一批低碳绿色智慧的奥运场景,包括大数据、人工智能、5G、数字孪生等前沿智能科技,还打造了一批成功的碳中和案例场景,为其他企业或者机构推进碳中和提供了参考。

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