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文/江　億　中國工程院院士，國務(wù)院能源咨詢專家委員會委員，中國氣候變化專家委員會委員，清華大學(xué)建筑學(xué)院教授

我國建筑建造和運(yùn)行過程中相關(guān)二氧化碳排放占全社會能源活動總碳排放量的比例約36%，其中一部分是由大量基建蓋房、建筑材料生產(chǎn)運(yùn)輸建造過程導(dǎo)致的碳排放，另一部分是建筑運(yùn)行階段的碳排放。我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)賦予了建筑業(yè)新的任務(wù)，除了要堅(jiān)持實(shí)現(xiàn)持續(xù)的建筑節(jié)能事業(yè)之外，利用工業(yè)余熱作為北方供熱的零碳熱源、建筑用能電氣化、發(fā)展建筑“光儲直柔”電力系統(tǒng)以及建立新型農(nóng)村能源系統(tǒng)等技術(shù)都將助力建筑領(lǐng)域的低碳發(fā)展。

建筑行業(yè)低碳發(fā)展戰(zhàn)略

建筑節(jié)能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要舉措。預(yù)計(jì)未來我國人均住房面積約為55平方米，將超過日本、韓國等亞洲發(fā)達(dá)國家的人均房屋擁有量。所以，我們應(yīng)該把重點(diǎn)從大規(guī)模蓋房轉(zhuǎn)為維修功能提升，轉(zhuǎn)為修房子?，F(xiàn)在很多建筑的平均壽命不到30年，這同樣是一個高碳排放的重要問題。我們一定要避免大拆大建，通過精裝修、延壽改造、提升功能，核心由蓋房轉(zhuǎn)到維修房、提升功能加固，這樣對鋼材、水泥等高碳建材的需求量就會大幅度降低，同樣也可為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做貢獻(xiàn)。

 建筑行業(yè)的低碳發(fā)展戰(zhàn)略：一是減小新建建筑規(guī)模、嚴(yán)格控制總量，實(shí)現(xiàn)軟著陸；二是解決既有建筑問題，在不拆除的前提下進(jìn)行功能完善和提升改造?，F(xiàn)在我國房屋建造、運(yùn)行的碳排放占比每年大致是4∶6，六成是運(yùn)行碳排放，四成是建造碳排放。未來，預(yù)計(jì)建筑建造、運(yùn)行的碳排放之比將為1∶4，控制建筑運(yùn)行過程中的碳排放將成為我們工作的重中之重。

實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)行零碳目標(biāo)的三大任務(wù)

通過分析我國建筑運(yùn)行碳排放量的構(gòu)成，可以梳理出未來我國建筑運(yùn)行實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)的三大任務(wù)：一是取消直接碳排放，減少化石燃料的使用，全面推行電氣化；二是努力建成零碳新型電力系統(tǒng)；三是除了用電之外，要建立零碳熱源系統(tǒng)。

 要實(shí)現(xiàn)這三大任務(wù)，就需要我國的能源結(jié)構(gòu)逐步從以化石能源為主調(diào)整為以零碳能源為主。什么是零碳能源？零碳能源主要指核電、水電、風(fēng)電、光電和生物質(zhì)能等，目前占總能源供給的 10% 左右。全面推行電氣化，那么電從哪兒來呢？大量的研究和分析數(shù)據(jù)顯示，如果配夠風(fēng)電、光電，在夏天用電量最多的時候，零碳電力都能滿足要求。在冬天水電不足、光電相對較弱的時候，可以通過調(diào)峰火電、生物質(zhì)燃料、燃煤、燃?xì)獾妊a(bǔ)足供給。季節(jié)電力差靠調(diào)峰火電能夠解決，對于風(fēng)電、光電一天中的變化，就需要好的儲能方式來解決。目前來看經(jīng)濟(jì)性較好的是化學(xué)儲能，利用電動車?yán)锏碾姵?、建筑里的柔性資源和大的集裝箱、電池箱等來儲能。

 關(guān)于大規(guī)模的風(fēng)電、光電安裝在哪兒的問題，研究發(fā)現(xiàn)最優(yōu)化的結(jié)果是：風(fēng)電、光電七成在東部，三成在西部。最近兩年，光伏開發(fā)掀起高潮，一半以上安裝在東部地區(qū)的屋頂上，而不是把西部當(dāng)成主戰(zhàn)場了。所以，開發(fā)屋頂光伏成為未來低碳發(fā)展給綠色建筑提出的新任務(wù)和新要求。同時，城市建筑充分利用外表面發(fā)展光伏，也能滿足 25% 的用電需求。農(nóng)村建筑由于屋頂光伏發(fā)電是自身用電量的好多倍，所以除了滿足全面的農(nóng)村能源需求外，還可以發(fā)電上網(wǎng)。未來，必須統(tǒng)一規(guī)劃，建立以屋頂光伏為基礎(chǔ)的解決農(nóng)村自身問題的新型能源系統(tǒng)，這將是未來很重要的任務(wù)。

大力推廣“光儲直柔”建筑

電動車將成為城市重要的儲能資源，它能夠有效地消納風(fēng)電、光電。同時，建筑實(shí)現(xiàn)靈活消納可再生電力的關(guān)鍵是柔性用電，“光儲直柔”建筑成為發(fā)展零碳能源的重要支柱。光儲直柔的核心在于“柔”，就是變末端的剛性用電為柔性用電，提高負(fù)載的彈性。它到底能起多大作用呢？粗略折算，1萬平方米的辦公建筑周邊，加上100個有序充電樁，再連上電動汽車，外面有一兆瓦的風(fēng)電或者光電的裝機(jī)容量，就能夠一天解決5兆瓦時，就是5000度電的調(diào)節(jié)消納任務(wù)。如此，中國如果有 250億平方米的居住建筑加上110億平方米的辦公建筑，大概就可以完成未來60%的風(fēng)電、光電消納任務(wù)。這時候建筑就兼具用電、發(fā)電和調(diào)儲三位一體的功能了?！肮鈨χ比帷币呀?jīng)被寫入國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》中，科技部也將其列入“十四五”重點(diǎn)科技專項(xiàng)來研究。

建設(shè)大規(guī)模的跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)

預(yù)計(jì)到2060年，北方城市地區(qū)供熱面積將從160億平方米增加到200億平方米，至少需要50億吉焦零碳熱才能滿足需求。這就需要我們想辦法利用各種余熱資源，使其成為供熱的主要熱源。例如開發(fā)利用沿海地區(qū)核電、火電、鋼鐵廠余熱，通過海水淡化制備淡水，實(shí)現(xiàn)水熱聯(lián)產(chǎn)、水熱同送、水熱同蓄、水熱分離，再加上建設(shè)若干個大型跨季節(jié)蓄熱裝置，可為城鎮(zhèn)80億平方米建筑進(jìn)行供熱。目前業(yè)界考慮的一個重要問題是，能不能把全年的各種余熱資源都用上，集中為冬天服務(wù)。所以，需要建設(shè)大規(guī)模的跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)。這將是“十四五”零碳熱源要攻克的一個難關(guān)。

 儲能成為可再生和零碳能源發(fā)展的核心和關(guān)鍵。可再生能源如風(fēng)電、光電在占比很小的發(fā)展初期，讓其有經(jīng)濟(jì)性是主要的，但是當(dāng)風(fēng)電、光電比例占到一定程度，調(diào)控成為最主要的矛盾，而解決調(diào)控主要靠儲能，這樣一來，儲能就變成核心了。而且儲能的投資比電源建設(shè)、熱源建設(shè)的投資還高，所以這是未來的核心和瓶頸問題。

 能源轉(zhuǎn)型的幾個關(guān)鍵核心任務(wù)是建立零碳的電力系統(tǒng)、零碳的熱源系統(tǒng)。關(guān)鍵就是解決儲能問題。此外，要實(shí)施三大重點(diǎn)工程：一個是如何充分利用好私人電動車的電池資源，接入建筑內(nèi)部新型配電系統(tǒng)和有序充電樁系統(tǒng)；二是如何建設(shè)新型農(nóng)村能源系統(tǒng)，充分用好農(nóng)村的空間資源和儲能資源；三是充分利用挖掘低品位余熱，為建筑提供足夠的零碳熱源。

（來源：《建筑》）