伟德始于英国1946

欢迎光临伟德始于英国1946!
会员登录 / 申请会员      官方公众号
官方微博
申请入会:010-57811378,15001218405 会展合作:010-57811562 邮箱:cabee@cabee.org 新闻供稿:010-57811501
伟德始于英国1946 >> 业界动态 >> 协会动态
江亿丨建筑领域的低碳发展路径



编者按

     由伟德始于英国1946主办的第二届伟德始于英国1946行业助力碳达峰碳中和推进大会暨宣传周系列活动日前成功举办。多位行业部门主管领导、院士、专家、企业家以“绿色节能低碳、建筑砥砺前行”为主题,共同探讨“双碳”背景下建筑行业绿色节能低碳发展的技术路径及解决方案。住房和城乡建设部建筑杂志社特对部分专家演讲内容进行整理和提炼,集中刊发,供业内人士交流、学习。


建筑领域的低碳发展路径

中国工程院士 江亿


我国建筑建造和运行过程中相关二氧化碳排放占全社会能源活动总碳排放量的比例约36%,其中一部分是由于大量基建盖房、建筑材料生产运输建造过程导致的碳排放,另一部分是建筑运行阶段的碳排放。我国碳达峰碳中和目标赋予了建筑业新的任务,除了要坚持实现持续的建筑节能事业之外,利用工业余热作为北方供热的零碳热源、建筑用能电气化、发展建筑“光储直柔”电力系统以及建立新型农村能源系统等技术都将助力建筑领域的低碳发展。

建筑行业低碳发展战略

 建筑节能是实现碳达峰碳中和的重要举措。预计未来我国人均住房面积约为 55 平方米,将超过日本、韩国等亚洲发达国家的人均房屋拥有量。所以,我们应该把重点从大规模盖房转为维修功能提升,转为修房子。现在很多建筑的平均寿命不到 30 年,这同样是一个高碳排放的重要问题。我们一定要避免大拆大建,通过精装修、延寿改造、提升功能,核心由盖房转到维修房、提升功能加固,这样对钢材、水泥等高碳建材的需求量就会大幅度降低,同样也可为实现“双碳”目标作贡献。

 建筑行业的低碳发展战略:一是减少新建建筑规模、严格控制总量,实现软着陆;二是解决既有建筑问题,在不拆除的前提下进行功能完善和提升改造。现在我国房屋建造、运行的碳排放占比每年大致是 4∶6,六成是运行碳排放,四成是建造碳排放。未来,预计建筑建造、运行的碳排放之比将为 1∶4,控制建筑运行过程中的碳排放将成为我们工作中的重中之重。

实现建筑运行零碳目标的三大任务

通过分析我国建筑运行碳排放量的构成,可以梳理出未来我国建筑运行实现零碳目标的三大任务:一是取消直接碳排放,减少化石燃料的使用,全面推行电气化;二是努力建成零碳新型电力系统;三是除了用电之外,要建立零碳热源系统。

 要实现这三大任务,就需要我国的能源结构逐步从以化石能源为主调整为以零碳能源为主。什么是零碳能源?零碳能源主要指核电、水电、风电、光电和生物质能等,目前大概占总能源供给的 10% 左右。全面推行电气化,那么电从哪儿来呢?大量的研究和分析数据显示,如果配够风电、光电,在夏天用电量最多的时候,零碳电力都能满足要求。在冬天水电不足、光电相对较弱的时候,可以通过调峰火电、生物质燃料、燃煤、燃气等补足供给。季节电力差靠调峰火电能够解决,对于风电、光电一天中的变化,就需要好的储能方式来解决。目前来看经济性较好的是化学储能,利用电动车里的电池、建筑里的柔性资源和大的集装箱电池箱等来储能。

 关于大规模的风电、光电安装在哪儿的问题,研究发现最优化的结果是:风电、光电七成在东部,三成在西部。最近两年,光伏开发掀起高潮,一半以上安装在东部地区的屋顶上,而不是把西部当成主战场了。所以,开发屋顶光伏成为未来低碳发展给绿色建筑提出的新任务和新要求。同时,城市建筑充分利用外表面发展光伏,也能满足 25% 的用电需求。农村建筑由于屋顶光伏发电是自身用电量的好多倍,所以除了满足全面的农村能源需求外,还可以发电上网。未来,必须统一规划、建立以屋顶光伏为基础的解决农村自身问题的新型能源系统,这将是未来很重要的任务。

大力推广“光储直柔”建筑

 电动车将成为城市重要的储能资源,它能够有效地消纳风电、光电。同时,建筑实现灵活消纳可再生电力的关键是柔性用电,“光储直柔”建筑成为发展零碳能源的重要支柱。光储直柔的核心在于“柔”,就是变末端的刚性用电为柔性用电,提高负载的弹性。它到底能起多大作用呢?粗略折算,1 万平方米的办公建筑周边,加上100 个有序充电桩,再连上电动汽车,外面有一兆瓦的风电或者光电的装机容量,就能够一天解决 5 兆瓦时,就是 5000 度电的调节消纳任务。如此,中国如果有 250 亿平方米的居住建筑加上 110 亿平方米的办公建筑,大概就可以完成未来 60% 的风电、光电消纳任务。这时候建筑就兼具用电、发电和调储三位一体的功能了。“光储直柔”已经被写入国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》中,科技部也将其列入“十四五”重点科技专项来研究。

建设大规模的跨季节储热系统

 预计到 2060 年,北方城市地区供热面积将从 160 亿平方米增加到 200 亿平方米,至少需要 50 亿 GJ 零碳热才能满足需求。这就需要我们想办法利用各种余热资源,使其成为供热的主要热源。例如开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热,通过海水淡化制备淡水,实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离,再加上建设若干个大型跨季节蓄热装置,可为城镇 80 亿平方米建筑进行供热。目前业界考虑的一个重要问题是,能不能把全年的各种余热资源都用上,集中为冬天服务。所以,需要建设大规模的跨季节储热系统。这将是“十四五”零碳热源要攻克的一个难关。

 储能成为可再生和零碳能源发展的核心和关键。可再生能源如风电、光电在占比很小的发展初期,让其有经济性是主要的,但是当风电、光电比例占到一定程度,调控成为最主要的矛盾,而解决调控主要靠储能,这样一来,储能就变成核心了。而且储能的投资比电源建设、热源建设的投资还高,所以这是未来的核心和瓶颈问题。

 能源转型的几个关键核心任务是建立零碳的电力系统、零碳的热源系统。关键就是解决储能问题。此外,要实施三大重点工程:一个是如何充分利用好私人电动车的电池资源,接入建筑内部新型配电系统和有序充电桩系统;二是如何建设新型农村能源系统,充分用好农村的空间资源和储能资源;三是充分利用挖掘低品位余热,为建筑提供足够的零碳热源。



原文见《建筑》2022第14期50~51页















伟德始于英国1946