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建筑碳中和政策导向和绿色发展方向

时间: 2022-11-11 来源: EEISA咨询研究部 作者: 打印 字体


建筑与工业、交通是能源消耗和碳排放的三个重要领域。伴随建筑全生命周期的各个阶段(建材生产运输,建筑施工,建筑运行和建筑拆除处置),产生大量能源消耗。从能耗流向来看,80%都是煤、油、天然气等化石能源产生。

为落实国家“双碳”战略,2022年,国家发改委、住建部等部委陆续围绕“建筑领域双碳”发布规划指引,丰富1+N政策体系。EESIA咨询研究团队综合分析相关政策,对近阶段的政策导向和绿色发展方向分享如下:


一、建筑领域的节能与低碳发展


目前中国的总建筑面积已达570亿平方米以上。国家统计局数据显示,2018年,中国建筑能耗占全社会总能耗的37%,建筑领域相关二氧化碳排放占全社会二氧化碳总排放量的51%,其中运行阶段碳排放占全社会排放约22%。建筑领域能耗和二氧化碳排放占比均略高于全球整体水平,并持续增长。



(图片来源:《中国建筑能耗研究报告(2020)》 )


快速的城镇化发展造成民用建筑需求的不断增加,进而带来大量碳排放。同时,伴随着不断提高的生活水平,民用建筑在供暖、通风、空调、照明、炊事、生活热水,以及其他为了实现建筑的各项服务功能所产生的能源消耗不断增加,大幅提升了建筑在电力和热力方面的能源消耗。

碳中和目标的提出,对建筑领域能源结构的转型提出了新的要求:若中国长期低碳排放路径向巴黎协定2ºC和1.5ºC目标情景过渡,在建筑用能需求合理增长的前提下,大力推进建筑节能工作的同时,势必实行更激进的建筑电气化和建筑能耗总量控制政策。据测算,建筑电力系统或达到双90%,即建筑电气化率90%,建筑电力供给中非化石比例90%。


二、建筑领域的“双碳”政策导向


1986年以来,中国政府一直通过加强法规约束和提高标准等多种形式推进建筑领域节能,设定了“节能建筑”——“绿色建筑”——“碳中和建筑”三级体系以加强对建筑全生命周期节能降碳要求。

根据《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》,到2025年,将完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上,提高既有居住建筑节能水平。在严寒及寒冷地区,结合北方地区冬季清洁取暖工作,持续推进建筑用户侧能效提升改造、供热管网保温及智能调控改造。在夏热冬冷地区,适应居民采暖、空调、通风等需求,积极开展既有居住建筑节能改造,提高建筑用能效率和室内舒适度。在城镇老旧小区改造中,鼓励加强建筑节能改造。

《城乡建设领域碳达峰实施方案》亦指出,下阶段将加强节能改造鉴定评估,编制改造专项规划,对具备改造价值和条件的居住建筑要应改尽改,到2030年地级以上重点城市全部完成改造任务,改造后实现整体能效提升20%以上。推进公共建筑能耗监测和统计分析,逐步实施能耗限额管理。加强空调、照明、电梯等重点用能设备运行调适,提升设备能效,实现公共建筑机电系统的总体能效在现有水平上提升10%。


三、建筑领域碳达峰推进路径


(一)推动既有公共建筑节能绿色化改造与运行管理


1、建筑节能改造和能效提升


持续推进公共建筑能效提升重点城市建设,加强用能系统和围护结构改造。推广应用建筑设施设备优化控制策略,提高采暖空调系统和电气系统效率,加快LED照明灯具普及,采用电梯智能群控等技术提升电梯能效。建立公共建筑运行调适制度,推动公共建筑定期开展用能设备运行调适,提高能效水平。


专栏1 既有建筑节能改造重点工程


既有居住建筑节能改造。落实北方地区清洁采暖要求,适应夏热冬冷地区新增采暖需求,持续推动建筑能效提升改造,积极推动农房节能改造,推广适用、经济改造技术;结合老旧小区改造,开展建筑节能低碳改造,与小区公共环境整治、多层加装电梯、小区市政基础设施改造等统筹推进。力争到2025年,全国完成既有居住建筑节能改造面积超过1亿平方米。

公共建筑能效提升重点城市建设。做好第一批公共建筑能效提升重点城市建设绩效评价及经验总结,启动实施第二批公共建筑能效提升重点城市建设,建立节能低碳技术体系,探索多元化融资支持政策及融资模式,推广合同能源管理、用电需求侧管理等市场机制。“十四五”期间,累计完成既有公共建筑节能改造2.5亿平方米以上。


2、加强建筑运行管理


加强绿色建筑运行管理,提高绿色建筑设施、设备运行效率,将绿色建筑日常运行要求纳入物业管理内容。强化公共建筑运行监管体系建设,统筹分析应用能耗统计、能源审计、能耗监测等数据信息,开展能耗信息公示及披露试点,普遍提升公共建筑节能运行水平。引导各地分类制定公共建筑用能(用电)限额指标,开展建筑能耗比对和能效评价,逐步实施公共建筑用能管理。



(二)优化建筑能源结构方面


结合规划中“到2025年建筑运行一次二次能源消费总量11.5亿吨标准煤,全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上,地热能建筑应用面积1亿平方米以上,城镇建筑可再生能源替代率达到8%,建筑能耗中电力消费比例超过55%”的目标,可判断下一步建筑领域将重点推进新能源和电气化相关工作:


1、推动太阳能建筑应用


建筑屋顶以及可能接受到足够多的太阳辐射的建筑垂直表面,都将成为安装太阳能光伏的最佳场景。粗略估算我国民用建筑屋顶可安装光伏的表面面积超过 100 亿平米,年发电量可达 2 万亿 kWh。

2009年起,国家实施的“金太阳”和“光电建筑”两项示范工程,极大地推动了中国的光伏发电项目。十余年来,随着光伏发电规模化发展和技术快速进步,在资源优良、建设成本低、投资和市场条件好的地区,已基本具备在不需国家补贴的情况下,与燃煤标杆上网电价平价的条件。随着双面面板、更大的太阳能模块以及太阳能追踪技术的发展以及转换效率更高的钙钛矿太阳能电池量产化,光伏发电度电成本有望进一步下降,叠加政策中对新建建筑的光伏导向(到2025年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%),或将大幅激发市场活力。


专栏2 可再生能源应用重点工程


建筑光伏行动。积极推广太阳能光伏在城乡建筑及市政公用设施中分布式、一体化应用,鼓励太阳能光伏系统与建筑同步设计、施工;鼓励光伏制造企业、投资运营企业、发电企业、建筑产权人加强合作,探索屋顶租赁、分布式发电市场化交易等光伏应用商业模式。“十四五”期间,累计新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦,逐步完善太阳能光伏建筑应用政策体系、标准体系、技术体系。


2、地热能等可再生能源利用


推广应用地热能、空气热能、生物质能等解决建筑采暖、生活热水、炊事等用能需求。鼓励各地根据地热能资源及建筑需求,因地制宜推广使用地源热泵技术。对地表水资源丰富的长江流域等地区,积极发展地表水源热泵,在确保100%回灌的前提下稳妥推广地下水源热泵。在满足土壤冷热平衡及不影响地下空间开发利用的情况下,推广浅层土壤源热泵技术。在进行资源评估、环境影响评价基础上,采用梯级利用方式开展中深层地热能开发利用。在寒冷地区、夏热冬冷地区积极推广空气热能热泵技术应用,在严寒地区开展超低温空气源热泵技术及产品应用。合理发展生物质能供暖。


3、实施建筑电气化工程


充分发挥电力在建筑终端消费清洁性、可获得性、便利性等优势,建立以电力消费为核心的建筑能源消费体系。夏热冬冷地区积极采用热泵等电采暖方式解决新增采暖需求。开展新建公共建筑全电气化设计试点示范。在城市大型商场、办公楼、酒店、机场航站楼等建筑中推广应用热泵、电蓄冷空调、蓄热电锅炉。引导生活热水、炊事用能向电气化发展,促进高效电气化技术与设备研发应用。鼓励建设以“光储直柔”为特征的新型建筑电力系统,发展柔性用电建筑。


专栏3 建筑电气化重点工程


建筑用能电力替代行动。以减少建筑温室气体直接排放为目标,扩大建筑终端用能清洁电力替代,积极推动以电代气、以电代油,推进炊事、生活热水与采暖等建筑用能电气化,推广高能效建筑用电设备、产品。到2025年,建筑用能中电力消费比例超过55%。

新型建筑电力系统建设。新型建筑电力系统以“光储直柔”为主要特征,“光”是在建筑场地内建设分布式、一体化太阳能光伏系统,“储”是在供配电系统中配置储电装置,“直”是低压直流配电系统,“柔”是建筑用电具有可调节、可中断特性。新型建筑电力系统可以实现用电需求灵活可调,适应光伏发电大比例接入,使建筑供配电系统简单化、高效化。新型建筑电力系统发展将带动其核心技术包括分布式光伏、分布式蓄电、建筑直流配电、柔性建筑能量管理、能源互联网等技术的发展。



(三)推进区域建筑能源协同


随着建筑节能标准的不断提升,新建建筑能效提升的边际效应逐步显现,目前新建建筑用能负荷强度已经下降到较低水平,而接下来要重点解决的是用能负荷在时间上分布不均匀的问题,即提高建筑用能负荷柔性,减少负荷峰值对电力系统造成的冲击。要进一步挖掘建筑节能潜力必然要从单体建筑向区域化规模发展,从建筑需求侧向建筑供需协同转变。


1、多能互补的一体化方案


一体化的城区/园区解决方案能够结合各种可再生能源技术,优化能效潜力的运用。在一体化方案中,分布式生产的电力和微电网与不同能源生产、能源消耗和能源储存单元相连接,让能源生产和能源需求尽可能达到协调状态。能源生产单元主要包括太阳能发电设备、热电联产机组、太阳能热设备和电转热设备(空气或热泵、电热锅炉),能够确保系统的高度灵活性,并连接电力和热力供给。通过实施一体化城区/园区发展,城区/园区自给自足的能源供给比例能够得到显著提升,可再生发电也能获得更好的集成。


2、区域微电网


随着分散式与集中式并行的电网发展趋势逐渐显现,大电网友好互动的微电网内部光伏、储能等关键元素的成本持续下降,研发应用热度不断增加,成为社会资本参与配电网投资的重要入口。随着新一轮电改对配售电领域的开放,以及电力市场建设的成熟,并网型微电网或将进入大规模应用。


专栏4 区域建筑能源协同重点工程


区域建筑虚拟电厂建设试点。以城市新区、功能园区、校园园区等各类园区及公共建筑群为对象,对其建筑用能数据进行精准统计、监测、分析,利用建筑用电设备智能群控等技术,在满足用户用电需求的前提下,打包可调、可控用电负荷,形成区域建筑虚拟电厂,整体参与电力需求响应及电力市场化交易,提高建筑用电效率,降低用电成本。


从国外微电网应用的成功商业案例可以看出,微电网在偏远地区则可作为大电网供电的商业替代方案,在城市地区的应用价值则侧重于提高供电可靠性。随着国家对微电网的政策支持力度不断加大,市场化条件也会日趋成熟,并网型微电网在区域建筑能源系统中商业化应用的未来发展前景可期。


3、集中供能与冷热联供


室内采暖占当今建筑最终能源消费总量的大约35%-40%。中国北方城市采暖面积大约130亿平方米,其中集中供暖占大约三分之二(约85亿平方米)。数据显示,过度取暖和管网损失占热力生产总量的大约20%,提高中国集中供暖能效依然有巨大的潜力尚待挖掘。

供冷方面,据测算,2010年以来,建筑室内制冷需求每年增速为大约 9%。到2050年时达到现在的三倍,尤其是在中国南方和夏热冬冷地区,集中供冷或冷源梯度利用(多冷源)柔性智慧节能空调系统或成为可行的能源解决方案。



(四)综合能源管理(能源费用托管)


2022年9月,国家机关局等三部委联合发布《关于鼓励和支持公共机构采用能源费用托管服务的意见》鼓励公共机构等用能单位委托能够提供用能状况诊断、改造、运行管理等服务的专业化公司,进行电、气、煤、油、市政热力、水等能源资源系统的运行、管理、维护和改造。

下阶段,“列入地区重点用能单位名录”,“单位建筑面积能耗超过所在地区同类型公共机构能耗定额基准值”,或者“空调、照明等主要用能系统能效水平未达到能效强制性国家标准二级以上”的公共机构,将优先采用能源费用托管服务开展节能改造,切实降低能耗水平。同时,对于新建建筑或者既有建筑改造的,适宜将能源费用托管服务纳入整体设计方案统筹考虑。建筑领域的综合能源管理市场和实施推进大概率进一步扩大。


四、发展方向


近期:2020-2025年


建筑用电量迅速增长、“光储柔直”技术起步。随着经济水平提高和电能替代工作在清洁供暖、生活热水等领域的持续推进,下阶段人均建筑用电量将维持略高于十三五期间的年均增速。与此同时,现有政策导向已呈现支持技术研究,不给补贴的趋势,因此“十三五”末期,建筑储能和“光储柔直”集成化技术尚处于初期发展阶段,主要依赖于国家制定政策推动示范工程落地。


中期:2025-2035年


建筑用电量增长放缓、“光储柔直”技术快速发展。随着建筑光伏一体化、建筑储能、“光储柔直”集成等技术的成熟和经济性凸显。叠加社会经济增长速率变缓,人均建筑用电量和电气化率的增长速率也将随之变缓。考虑到中国政府做出的在2030年左右碳达峰的承诺,可再生能源技术和新型建筑供配电技术应用将会迅速发展。


远期:2035-2050年


建筑领域高度电气化、“光储柔直”技术成熟、可再生能源高比例渗透。在2035-2050年间,建筑用电量仍会保持稳定,电能替代工作持续深入推进,预计到 2050 年除了北方集中采暖使用热电联产和农村使用生物质外,其他建筑用能需求基本上实现电气化,人均建筑用电量达3400kWh,建筑电气化率达到90%(发电煤耗法)。城市分布式光伏覆盖率达到3.0%,建筑非化石电力供给比例达到90%。与此同时,“光储柔直”技术大规模应用。


在多种因素作用下,建筑行业正在以超过我们想象的速度快速发展,伴随各种新技术、新应用、新方式进入实践和市场,新的产业机遇也将随之涌现。

EESIA长期以来一直持续关注建筑领域碳中和的发展变化。2022年,EESIA与威乐中国、海尔中央空调、海林楼宇自控共同发起了“2022年度建筑碳中和巡回研讨会”系列活动,旨在宣贯国家绿色双碳战略,分享最新技术创新资讯,搭建交流合作专业平台,推动建筑绿色低碳,在全国十个城市进行建筑碳中和巡回研讨,目前已经完成北京站、武汉站、杭州站、南京站、深圳站、广州站的活动,年底之前还将走进成都、西安、长春、上海,全面推动建筑碳中和。今后,EESIA期待与更多行业同仁在建筑碳中和领域进行深入合作,在“双碳”大潮中一起分享前行。


参考文献:


【1】《城乡建设领域碳达峰实施方案》——住房和城乡建设部、国家发改委

【2】“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划——住房和城乡建设部

【3】2021中国商业建筑碳中和实施路径研究报告——亿欧智库

【4】中国区域清洁供暖发展研究报告——清华大学

【5】中国建筑能耗与碳排放研究报告——中国建筑节能协会能耗统计专委会



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