首页调试设备、测算数据、检查电池……1月18日下午，国家速滑馆内，一个7米见长的大屏幕下，来自多所高校的科学家忙得不可开交。三四个小时的忙碌后，大屏被点亮，速滑馆的碳排放量和减排贡献呈现在屏幕上。随后，专家团队又马不停蹄地奔赴水立方继续调试，成功实现用水、用电、用热以及二氧化碳排放量等系列数据的实时监测和可视化显示。
要实现“低碳”办赛的重要承诺，离不开科技助力，其中就有国家重点研发计划“科技冬奥”专项“低碳冬奥监测与碳中和调控关键技术及示范应用”项目。
该项目由北京理工大学教授魏一鸣牵头，联合国家速滑馆、清华大学等多所高校及单位的专家，面向国家碳中和重大战略和冬奥会绿色办赛的需求，研究并开发低碳冬奥监测与碳中和调控关键技术，实现冬奥会碳排放数据多元采集融合与全景式管控交互，评估冬奥会对京津冀经济社会环境发展的联动促进效应，最终提出冬奥会碳中和实现路径与方案。
北理工能源与环境政策研究中心副主任余碧莹教授及其团队负责“冬奥赛事全景式碳排放智能管控与交互技术及示范”这一课题。在短短的三个月时间内，在项目负责人魏一鸣教授的带领下，团队开发的“测算控谋”技术体系，将大型赛事的碳排放相关数据监测、核算、评估和管控功能集成于一体；研制冬奥碳测器，为北京冬奥会的智能化低碳管理提供了关键技术支撑及碳中和调控方案，使得北京冬奥会碳减排贡献有据可依、有数可查、有物为证。
“我们国家在‘零碳’方面做的努力，要让世界看见，这些数据就是证据。”余碧莹语气坚定。
用科学手段给冬奥的二氧化碳“算笔账”
中国在办冬奥会的过程中排放了多少二氧化碳？最后如何通过调控方案实现碳中和？余碧莹介绍，在申办冬奥会时，中国就提出了“绿色”办奥、实现冬奥会碳中和的目标，为了这项承诺，她和项目团队持续攻关，运用科学的方法为冬奥会的二氧化碳“算笔账”。目前，已建立了实时分析和反馈赛事相关碳排放特征的全景式碳排放智能管控与碳普惠云平台——冬奥碳测，形成了北京冬奥会低碳技术方案库，并科学量化各项低碳技术与减排措施的减排成效。
听起来是否有点云山雾绕？余碧莹逐一揭秘了幕后细节。“碳中和”简单来说就相当于没有人为的二氧化碳排放到空气中，即使排到空气中的二氧化碳也要被吸收掉，这就是“零碳”目标。“核算碳排放面临很大的问题就是，‘碳’看不见、摸不着，需要用客观、科学的设备和手段告诉大家，今天哪些活动产生了二氧化碳，产生了多少。”
余碧莹介绍，二氧化碳的产生与人、设备、运营和物资消耗情况都有关系，团队首先需要对与冬奥会相关的人、机器、物品以及环境进行监测，以采集的数据为基础，进一步全面核算出中国办冬奥会产生的二氧化碳排放量，才能为后期“碳中和”提供准确的调控方案。
拿速滑馆来说，团队从设计建设阶段开始测算速滑馆在赛事全过程中可能节省的排碳量。余碧莹介绍，速滑馆采用了BIM数字化建造技术，放弃了冗余设计，用钢量节约了2800吨左右；此外，速滑馆采用的索网屋面可较传统建筑节约75%的钢铁。
节省材料和碳有什么关系？钢铁在生产过程中会造成大量的碳排放——铁矿石和焦炭在高温环境中，发生化学反应生成铁，铁去碳生成钢，也就是在钢铁的生产、制造、运输、加工整个过程中均会产生二氧化碳。因此，算出节省的材料就能算出减排数据。不仅如此，“水立方”变身“冰立方”的过程中也有减排高科技，余碧莹介绍，“水立方”的智慧之处在于设计了比较简易的、可快速实现水冰转换的方案，泳池并没有被填平，而是在泳池内搭建可转化的钢架结构，再在上面铺设冰面，节省了大量混凝土等建材。
评估30多项低碳技术，总减排量达95万吨左右
碳减排覆盖了整个冬奥办赛的过程和细节。比如，办赛用什么交通设备、运营中用多少能源等，其中，电力是大头之一。值得一提的是，北京冬奥会实现了百分之百“绿电”，即用可再生能源发电，余碧莹介绍，如此，一度电可以节省600至700克的二氧化碳排放，可在冬奥会后准确测算出用电的减排量。
“经过了我们前期的测算，如今在建设时期，速滑馆的减排贡献达9.2万吨二氧化碳，这相当于大约800-900万棵树平均一年吸收的二氧化碳量，或者相当于5万辆车少开1年减少的二氧化碳量，水立方则累计节省6万吨二氧化碳。”余碧莹笑着说，其团队目前评估了北京冬奥实施的30多项先进低碳技术和措施，总减排量达到95万吨左右。这些监测和追踪，让所有人能够清楚看到减少碳排放的意义，也让中国在绿色办奥中所作的努力被世界看到并信服。
把新的冬奥行动相比于传统方案能带来的减排贡献一项项测算出来，让过程清晰化透明化，一路走来，余碧莹用“马不停蹄”来形容。她介绍，在接到任务至今，大家只有短短三个月时间，可以说是加班加点地在干，“讨论会开到凌晨一两点是常事，经常很多小伙伴工作结束后就直接睡在办公室，醒来继续攻关。”
此外，为测算碳减排和碳排放数据，必须要细致了解场馆建设、运营过程中各项技术和措施的专业知识，比如说测算团队要学习什么是二氧化碳制冰技术，和传统氟利昂制冰技术有什么区别，哪里减碳哪里排碳，如今，团队里很多科学家都成了制冰专家。“我们几十号人做这件事，为了避免可能存在的国际舆论风险，要做到有据可依、有数可查、有物为证。加班加点地学习，终于开发了冬奥碳测平台，实属不易。”余碧莹感叹道。
“冬奥赛时我们将继续测算控谋，最终提出最佳的碳中和方案，打一场漂亮的攻坚战。”余碧莹及其团队充满信心。
“零碳小屋”迈出赛场绿色建筑的第一步
为了更好地践行绿色办奥的理念，项目团队还打造了一个“零碳小屋”，主要用于国家速滑馆的票务和应急服务。如今，在国家速滑馆的西侧，这个三十多平米的临建小屋已经投入使用。余碧莹介绍，场馆里需要很多临时建筑来提供一些辅助功能，比如用于饮料售卖、票务咨询等。于是，团队就提出在速滑馆建设一个“零碳”的临时建筑。
小屋建设均选材环保，可回收利用。此外，还搭载“零碳智能控制、展示平台”，实现电力系统智能控制，并可展示用能、供能、碳减排、室内环境等，在冬奥会期间不需要任何能源供给，也不产生任何碳排放。在这个小屋里，空调、电灯、智能大屏等电子设备一应俱全，而且可以24小时不间断运作，但不接入一度电网用电，小屋靠风机和太阳能光伏就可以自给自足，实现了“零碳排放”。而且，这个独立小屋随便搬到哪都可以用。
“目前小屋已经投入使用，场馆工作人员反馈，这间是最舒适的临时建筑，甚至比很多接电的房屋还要暖和舒适，宽敞明亮。”余碧莹说，我国目前在大力推广绿色建筑，“零碳小屋”的应用也是在冬奥场馆的绿色建筑建设中迈出的重要一步，为今后的建设提供了一个参考方向。
余碧莹透露，“低碳冬奥监测与碳中和调控关键技术及示范应用”项目还将形成北京2022年冬奥会和冬残奥会低碳解决方案和低碳成果全球宣传方案，以及冬奥牵引京津冀协同发展白皮书，向全球展示北京冬奥的低碳行动、减排贡献以及对主办地的发展促进作用。
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