【清华大学_江亿_】建筑领域的绿色低碳转型报告_16页_7mb

建筑领域的绿色低碳转型总结

核心内容

建筑领域的绿色低碳转型是实现碳中和目标的重要组成部分。当前，建筑碳排放主要来源于建材生产、运输、建造、运行和拆除等全生命周期环节，其中运行阶段的碳排放占比最高（约70%）。因此，建筑低碳发展的重点将逐步从建造阶段转向运行阶段，通过全面电气化、发展零碳热源、优化能源结构和提升储能能力，实现建筑运行的零碳化。

主要观点

• 全生命周期碳排放管理：建筑碳排放需从建材生产、运输、建造、维修和拆除等环节进行分别统计、控制和管理。
• 建筑运行零碳化：建筑运行的碳排放占比较大，实现零碳运行是低碳转型的核心。
• 电力结构转型：我国能源结构需从化石能源为主向零碳能源为主转变，包括核电、水电、风电、光电等，同时需发展调峰火电与CCS技术以解决季节性电力短缺问题。
• 储能是关键：储能技术在实现零碳能源系统中发挥着核心作用，包括电能储存、热能储存等。
• 城乡能源系统转型：农村应优先发展屋顶光伏和生物质能源商品化，城镇应推动“光储直柔”配电模式，提升用电柔性。

关键信息

建筑碳排放结构

建筑运行零碳化任务

1. 全面电气化：取消化石燃料使用，采用绿电满足建筑用电需求。
2. 发展零碳热源：通过电动热泵、余热回收等技术，实现建筑供热的零碳化。
3. 优化能源结构：发展以零碳能源为主，调峰火电为辅的能源结构。

零碳能源系统结构

城乡建筑碳排放现状

• 2020年：

  • 建筑总量：660亿m²
  • 排碳总量：22亿t CO2
  • 占总排放比例：22%

• 建筑运行能耗：

  • 人均建筑运行能耗是美国的1/6，OECD国家的40%
  • 单位面积运行能耗是美国的40%，OECD国家的60%

建筑屋顶光伏潜力

• 城镇建筑屋顶可安装8.7亿kW光伏，年发电1万亿kWh
• 农村建筑屋顶可安装19.7亿kW光伏，年发电2.5万亿kWh
• 城乡建筑屋顶光伏可完成全国60%的光伏任务

建筑“光储直柔”模式

• 光：建筑表面安装光伏发电
• 储：建筑内布置分布式蓄电和智能充电桩
• 直：直流供电，调节蓄电池充放电和负载功率
• 柔：建筑成为电网的柔性负载

储能技术与政策

• 储能是零碳能源系统的核心，包括电能和热能的储存
• 储能投资成本高于电源和热源建设成本
• 需要建立动态碳排放因子机制和电力碳交易制度
• 需要多部门协调，资源共享，推动技术创新

零碳热源方案

• 电动热泵：全面电气化可实现零碳供热
• 余热利用：通过多热源、多用户跨区域供热网回收低品位余热
• 水热联产与水热同送：利用核电余热进行海水淡化，同时输送热淡水至用户端，实现水热同送

跨季节储热系统

• 关键技术：大型热水池加保温盖
• 需求：北方地区需要建设1000万~2000万m³的热水库500~1000个
• 目标：实现热量的季节性匹配，提高系统可靠性

天然气与氢的作用

• 天然气：可作为过渡能源，用于发电和建筑领域替代燃煤，但其综合排放与煤接近，需控制用量
• 氢：作为能源载体，可用于工业生产、交通燃料和储能，但目前转换效率低，成本高，不宜作为建筑主要储能介质

实现路径

1. 建设零碳新型电力系统：发展风电、光电、核电等，同时优化调峰火电与CCS技术
2. 建设零碳热源系统：推广电动热泵、余热回收等技术
3. 发展储能技术：包括电能储存、热能储存、跨季节储热等
4. 推广“光储直柔”模式：提升建筑用电柔性，实现电网削峰填谷
5. 建设农村新型能源系统：利用屋顶光伏和生物质能源商品化，推动农村全面电气化
6. 政策支持：调整电力价格机制，推动多部门协作，促进储能和能源系统优化

结论

建筑领域的绿色低碳转型需从全生命周期碳排放管理入手，重点发展零碳电力和热源，提升储能能力和用电柔性。通过全面电气化、优化能源结构、发展新型能源系统和政策机制调整，实现建筑运行的零碳化，推动我国碳中和目标的实现。