咻享智慧|建築智慧化與碳中和

博鰲亞洲論壇2021年年會於4月18日起在海南博鰲召開，年會主題為《世界大變局：共襄全球治理盛舉 合奏“一帶一路”強音》。清華大學國家金融研究院院長朱民表示，能源結構變化在根本上改變所有的經濟結構，這是一個透過能源革命在根本上重造中國經濟的巨大的變化，由此也改變我們每個人的生活方式。這個變化的劇烈程度是可以想象的。我們的碳排放量超過100億噸，佔全球碳排放量的20%多一點點。那麼大的規模要壓縮下來，在30年的時間裡，這是人類歷史上沒有的。碳中和給了我們提升勞動生產率，也給了我們推動科技發展的一個重大抓手。碳中和的實現需要科技創新。

到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。究竟什麼是碳中和，如何實現它，而在實現它的過程中，又將給能源產業帶來怎樣的挑戰？

一、 碳中和是什麼？

碳中和，是指在規定時期內，二氧化碳的人為移除與人為排放相抵消。據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）定義，人為排放即人類活動造成的二氧化碳排放，包括化石燃料燃燒、工業過程、農業及土地利用活動排放等。人為移除則是人類從大氣中移除二氧化碳，包括植樹造林增加碳吸收、碳捕集等。由於二氧化碳不錯的保溫能力，這層“毯子”越厚，就越容易導致全球氣溫上升，進而引發冰川融化、海平面上升，進而導致多種生物因為棲息地環境的驟然變化，而走向滅絕。

對於人類生活自身，除了生存範圍的進一步縮小之外，高溫也使得缺水地區的居民將面臨更為嚴峻的挑戰。此外，全球變暖引發的全球大氣和洋流的變化也會使得全球氣候發生劇變，人類活動範圍縮減、作物減產、空氣汙染等問題更加突出。

這也促成了在2015年12月12日在巴黎氣候變化大會上透過的《巴黎協定》，各國的長期目標是將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2攝氏度以內，並努力將溫度上升幅度限制在1。5攝氏度以內。

二、 如何實現碳中和？

實現碳中和的途徑主要包括：電力生產清潔化、發展氫能源、交通和工業的電動化/氫能化及碳捕捉四個方面。在2060年，中國為了實現碳中和，將會達到以下變革：

1。 藉助光伏、風電裝機增長，電力系統將實現完全脫碳。

2。 氫能源將實現全面商業化，特別是在航空等領域。

3。 鋼材、建材、交通等能源消費部門，將進行大規模的電動化和氫能源改造。

4。 碳捕捉是實現宏偉目標的關鍵拼圖。

中國能否實現2060年碳中和目標，建築行業扮演的角色至關重要。建築行業實碳中和是一個必須在戰略規劃、政策法規、行業標準、教育培訓和社會意識強化等方面付出長期努力的可實現目標。

建築業佔全球能源和過程相關二氧化碳排放的近40%。根據國際能源署 （IEA） 和聯合國環境規劃署 （UNEP） 釋出的《2019年全球建築和建築業狀況報告》，2017年至2018年，全球建築行業的排放量增長了2%，達到歷史最高水平。更令人擔憂的是，到2060年，全球人口有望達到100億，其中三分之二的人口將生活在城市中。要容納這些城市人口，新增建築面積2300億平方米，需將現有建築存量翻倍。如此巨大的建築需求，加上城市化程度的不斷提高，意味著建築行業的溫室氣體排放量將持續上升。

中國建築行業規模位居世界第一，現有城鎮總建築存量約650億平方米，這些建築在使用過程中排放了約21億噸二氧化碳，約佔中國碳排放總量的20%，也佔全球建築總排放量的20%。這部分碳排放被稱為“運營碳排放”。

在此基礎上，中國每年新增建築面積約20億平方米，相當於全球新增建築總量（61。3億平方米）的近三分之一。工程建設每年產生的碳排放約佔全球總排放量的11%，主要來源於鋼鐵、水泥、玻璃等建築材料的生產和運輸，以及現場施工過程。這部分排放被稱為“內含碳排放”。

三、 建築業對實現碳中和的發展方向

鑑於建築行業在全球應對氣候變化挑戰的重要性，為了在2060年前實現“碳中和”以更好地應對氣候變化，中國必須在未來幾十年內大幅減少建築業的碳排放。IEA和UNEP的報告建議，建築行業應採取適當措施扭轉其碳排放上升的趨勢，並以每年3%的速度提高建築的能源效率。

然而，建築行業目前的排放水平對中國實現“碳中和”目標構成了挑戰。根據中國建築節能協會能耗統計專委會發布的《中國建築能耗研究報告（2019）》，中國建築行業的碳排放將繼續增加，達到峰值時間預計為2039年前後——也就是說，在全國碳排放總量達峰之後，建築行業的碳排放仍將繼續增長9年。因此，中國能否在2060年前實現“碳中和”，將在一定程度上取決於建築業的表現。

中國的建築行業要實現“碳中和”，應該對建築行業所有部門的碳排放進行測算，使用生命週期評估方法進行量化。有必要對行業標準和規範大幅度修改，因為要實現“碳中和”，該行業幾乎所有的標準規範都需要整合節能減排的相關要求。同時，在全國範圍普及被動式超低能耗建築，加強超低能耗建築技術手段的創新，降低建造成本和使用執行的成本，促進碳中和目標的實現。

四、 建築智慧化的推動作用

中國現在有600多億平方米的既有建築，每年新增建築面積約20億平方，到了2030年，建築面積可能達到900億平方，如果將這些建築全部改造成超低能耗建築，那麼能耗降低的資料將會非常可觀。

智慧樓宇的節能減排功能：

1。 加強低碳科技與產品的推廣應用，提高樓宇節能減排水平。一是加快硬體設施、老舊裝置改造與更新、適時進行節能改造，更換、使用低能耗燈具；二是接入應用可再生能源與新能源；三是做好節能專案的供需對接服務。

2。 實施低碳監控。一是強化統計、監測、考核工作，透過定時或不定時檢查，掌握基礎資料，科學分析測算，建立節能監測、評估、審查制度；二是具有節能空間，但節能工作遲遲不予落實的高耗能、高排放樓宇單位進行節能改造；三是樹立典型，推廣成功管理經驗，對低碳樓宇建設典型示範予以宣傳和推廣。

3。 推進樓宇用能用電智慧管理。一是推行樓宇智慧自控管理，樓宇安裝電能實時線上自動監測系統，加強用電管理；二是推廣智慧用電裝置，透過安裝智慧電錶，使使用者與供電企業實現互聯互通，採用自動智慧互動終端控制家電，選擇相應的執行方式，提高能源使用效率。

4。 建設智慧電網，發展分散式能源和能源網際網路。利用網際網路技術將每一幢樓宇、每一個小區、每一座城市甚至每一個省的電力網整合為國家能源共享網際網路。

智慧樓宇如何實現節能減排的目標：

1。 實時預警：實時監視漏電電流、消防裝置以及重要負荷電源狀態、供配電裝置的執行狀態，出現異常及時報警，提醒執行和維護人員處理，儘早消除隱患，確保人身和財產安全。系統能夠各項事件進行實時監測，並根據事件等級發出告警。

2。 執行監視：系統實時監視變電所各回路出線的電流、電壓、功率、電能，剩餘電流、電纜及母線執行溫度，消防裝置和重要裝置的電源狀態、各配電迴路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態等情況，圖形動態展示，人機介面友好。

3。 能耗分析：電能效管理系統支援分類分項能耗資料統計和分析功能，可以採集用電、用水、燃氣、熱量冷量、工業氣體等能源消耗量，並折算標煤。可以追溯支路能耗、區域能耗、部門能耗的資料，進行統計分析，形成分析報告。

4。 電能質量分析：對企業重要回路或者對電能質量敏感的迴路進行質量監測。

5。 歷史事件檢視和統計：使用者可以自由查詢自系統正常執行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，對站所進線用電量與各分支迴路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，並在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

根據物聯網技術構架打造出的樓宇智慧化系統軟體，為建築耗能的監管與管理方法出示技術性支撐點，幫助房屋在城市運用中逐漸智慧化與自動化技術，推動環保功能與建築智慧化的融合，為智慧建築賦予低碳節能的新含義，實現行業的綠色化轉型。

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