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碳达峰视域下陕西城镇民用建筑转型分析

发布时间:2021-05-18 来源:西部大开发杂志 人气:
   
  《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》确定,我国到2030年二氧化碳排放达到峰值并争取尽早达峰,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。陕西是能源大省,近年来绿色低碳发展成效显著,“十三五”期间单位国内生产总值能耗降低15%,碳排放强度累计下降21%,能源消费总量增幅低于同期经济增长速度。同时,陕西用能需求增长较快,2019年能源消费总量13478万吨标准煤,较2015年、2005年分别增长14.7%、148.5%,进一步转变能源利用方式和效率需要挖掘更多潜力。
  
  建筑领域是能源消耗的重点领域之一。有关研究表明,城市碳排放的60%来源于建筑维持功能本身上。我国建筑运行阶段碳排放占全国碳排放的21.9%,2012至2017年城镇化水平提升带来了1.37亿吨碳排放增量。随着城镇化步伐加快和居住生活水平的提高,城镇民用建筑运行能耗和碳排放也呈逐渐上升趋势。
  
  陕西城镇民用建筑能耗和碳排放特点
  
  民用建筑能耗和碳排放,大部分是产生于运行阶段的采暖、照明、空调、通风、炊事、生活热水等,其中冬季采暖占建筑运行终端用能的30%以上。据中国建筑节能协会能耗统计专委会2019年发布的有关排名显示,2016年陕西民用建筑碳排放全国排名第10位,陕西民用建筑能耗和碳排放量相对较大。
  
  以中国建筑能耗研究、中国建筑节能年度发展研究报告及陕西“十三五”中期相关数据为例分析,2017年陕西经济总量全国第15,城镇人口2178万人,城镇民用建筑能耗总量约3552万吨标准煤、碳排放总量约7374万吨二氧化碳,城镇人均民用建筑能耗和二氧化碳排放分别为1.63吨标准煤、3.39吨二氧化碳,与周边8个省份相比,总量仅低于河南,高于四川、湖北、山西、内蒙古等省区,人均仅低于内蒙古(详见表1)。同时考虑陕南地区属冬季非采暖区,其城镇人口约占全省的17%,若扣除这一部分建筑采暖运行能耗,则陕西与河南、山西等同属北方地区的省份相比,城镇民用建筑人均能耗和碳排放更高。
  
  各地民用建筑碳排放量差异较大,经济、人口和气候是主要影响因素。“十三五”期间陕西地区生产总值增长近47%,建筑业作为支柱性产业之一,2020年实现省政府办公厅印发的《关于促进建筑业持续健康发展的实施意见》(陕政办发〔2017〕52号)中“实现建筑业增加值占GDP比重8.5%以上”的目标并达9.6%,产值规模居全国第14位,在推动人民群众生活和住房条件不断改善、基础设施和城镇化建设步伐加快的同时,建筑碳排放也加速增长。陕西城镇化率由2015年53.92%提高至2019年59.46%,城镇人口生活和居住能源消费的不断增长,已成为碳排放的重要组成部分。面对这些情况,近年来陕西对减少建筑耗能的予以高度重视并积极采取了措施,绿色建筑标识项目数量和建筑面积明显高于周边其他省份。
  
  陕西城镇民用居住建筑碳达峰分析
  
  城镇民用建筑包括居住建筑和公共建筑。从城市形态看,我国高密集度大城市的发展模式使公共建筑空间利用效率高,无必要按欧美的人均公共建筑规模发展。有关研究结果显示,我国城镇地区人均居住面积已接近亚洲发达国家水平,未来我国城镇居住建筑规模将占全部建筑规模的50%左右,城镇民用居住建筑运行能耗和碳排放的减少,是民用建筑碳达峰的重点,而能否如期实现碳达峰很大程度上取决于城镇居住建筑运行能耗和非化石能源的消费量递增速率。根据《陕西省人口发展规划2016—2030年》(陕政发〔2017〕62号)、《全省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(陕政发〔2021〕3号)等相关规划目标以及全省前十年的有关统计数据分析:
  
  ——2019年陕西城镇人口2304万人,城镇化率59.43%,较2005年增加21.93个百分点。城镇人均居住建筑面积2015至2019年逐年分别为37、38.7、39.3、40.3平方米。
  
  ——2019年陕西能源总消耗量为13478万吨标煤,非化石能源消耗量1096万吨标准煤,占能源消费总量的8.13%。
  
  ——陕西城镇居住建筑碳排放于2012年达到峰值后逐年下降,城镇住宅非采暖和采暖运行能耗强度分别由2013年的9.0kgce/㎡、15.1kgce/㎡递变到2019年的9.8kgce/㎡、14.4kgce/㎡。
  
  ——2030年陕西非化石能源消费占比达25%。人口数量为4000万人,城镇化率将达70%。
  
  据此,以非化石能源消费量增长速度为变量进行计算,可以得出2030年陕西城镇居住建筑运行能源消费总量将达3277.344吨标煤,而该领域非化石能源消费量增长速度达到14.6%(±1%)时,才能实现碳达峰和非化石能源消费量占比25%要求(输出结果如图1)。届时,陕西城镇居住建筑运行二氧化碳排放量约为0.75亿吨/年,约占全省能耗二氧化碳排放的19.7%。
  
  陕西城镇民用建筑减碳措施
  
  在城镇化率提升、经济发展等规划目标既定的前提下,陕西城镇民用建筑非化石能源消费每年递增14.6%左右的难度非常大,关键是要抓住当前和未来低碳建筑技术蓬勃发展的重要时期,从标准政策减碳、建筑运行减碳和大力发展零碳负碳建筑等方面发力,通过有效降低城镇居住建筑运行能耗强度和化石能源消费速率因子,大大减轻非化石能源的消费增速压力。这必须各方协同、多措并举、共同努力。
  
  加快标准政策和用能理念减碳。一是积极推进和建立完备的低碳导向下的标准体系和规划方案,尤其是要转换发展设计理念,加快将习惯上的民用建筑分步节能减排的单向思维,提升到利用先进技术跨越式实现民用建筑低碳、零碳甚至建筑自身能够生产能源的“产能”建筑、负碳建筑的发展路径上,有效突破传统节能模式和建设路线的框架,以建筑标准体系和规划方案的代际革命,引领民用建筑尽早碳达峰的跃变发展。二是加快以零碳“负碳”设计为主导的技术方法创新。当前光伏建筑、锑化鎘玻璃等技术发展迅速,陕西有关民营企业自主研发的利用建筑外立面打造智慧绿色能源系统已经在西咸创新港等实现场景落地,这种颠覆性的绿色民用建筑技术,不仅能实现自身发电满足全天候自身运行用能需求,而且建造成本远低于被动式建筑。建议陕西在对相关技术和场景进行科学论证的基础上,充分发挥科技资源优势,针对民用建筑减碳客观要求和市场需求,围绕产业链部署创新链,集中力量予以推进。三是加快推进相关技术成果的规模化利用,重点是统筹协调,勇于突破,加快产业化落地模式问题研究,在政策引导、制度保障、配套建设方面大力支持,围绕创新链布局产业链,加快相关技术产品实现“量化”生产,并形成可复制、可推广的规模化利用方案。
  
  综合实施冬季采暖和日常运行减碳。陕西城镇民用建筑运行采暖能耗和碳排放强度,分别是非采暖期的1.5倍和2倍左右,大力推行冬季取暖能源的低碳替代是重点,建议一是统筹考虑工业运行、民用建筑用能和减碳需要,进一步细化可再生能源供热的中长期发展规划和产业发展规划,以系统性的太阳能、地热、生物质能等可再生能源替代方案,提高冬季低碳供暖等方面用能的可靠性和有效性;二是遵循区域差异化和技术差异化原则实施清洁取暖试点改造,建议在陕北地区重点推动空气源热泵热风机等分布式取暖,关中地区扩大地热能建筑供暖规模化利用,陕南地区应以家用热泵空调为主;三是加大对城乡结合部和县区清洁低碳取暖的全面评估和改造力度,尽快完善和提升清洁能源使用基础条件,加快实现直接碳排放量的非持续增长。此外,应充分论证和科学设计民用建筑运行其他用能的减碳技术路线,综合考虑居民可承受、应用可持续性等因素,结合实际开发应用低碳用能的通风、空调、照明、炊事、生活热水等新设备新方法,倡导推行中水循环利用、无废生活等低碳环保的新理念新方式,促进空间节能、设备节能和生活节能的融合发展。
  
  推动低碳建筑与智能建筑互动发展。陕西2020年实现了城镇新建建筑中绿色建筑占比达到50%、建设被动式低能耗建筑20万平方米等具体目标。未来建设发展上,一方面,加快民用建筑能耗监测网络统一平台和可再生能源应用管理系统建设,积极推进和打造超低能耗、零碳排放建筑、产能建筑示范,促进高质量高品质低碳居住建筑规模化发展。另一方面,综合考虑5G基站建设、无人机物流送货、建筑智能运维等应用场景,以城镇化率相对较高或增长较快的城区为主,运用大数据、物联网等技术,开展5G微基站、无人机定位和中继充电、光伏建筑发电联网、智能运维及安保管理等探索实践,加快形成低碳建筑与智能建筑同步同向融合发展路径。
  
  有效改造既有居住建筑尤其是老旧小区。加快构建低碳建筑环境,必须同时解决新建建筑和既有建筑的问题。根据有关数据,陕西2000年以前建成的城镇老旧小区共计9351个,涉及城镇居住119.59万户,其中关中地区城镇老旧小区101.2万户。目前老旧小区改造以“环境整治、配套完善、功能优化”为目标抓紧推进,建议在现有增加外墙保温层等措施的基础上,聚焦未来“碳达峰”需要解决的既有建筑绿色改造关键技术性难题,进一步完善既有居住建筑绿色低碳化的项目管理内容,制订多样化、可操作、低成本、高能效的改造技术方案,着力建成一批生态环境优美、生活低碳宜居的省级低碳社区。(文/王泽颢)
  
  (作者单位:长安大学建筑工程学院)
责任编辑:艾米杰
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