林波榮：雙碳目標(biāo)下建筑行業(yè)碳減排路徑及科技創(chuàng)新重點(diǎn)

01“雙碳”目標(biāo)提出背景

1、全球氣候變化和中國承諾

  首先我們來看一下碳中和的發(fā)展背景。1997年，英國未來森林公司首次提出碳中和概念；到2015年，《巴黎協(xié)定》提出，在本世下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體源的人為排放與匯的清除之間的平衡；2018年，IPCC《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》提出，要實(shí)現(xiàn)將全球溫升控制在1.5℃目標(biāo)，需要到2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放也即碳中和。

     2019年以來，越多越多的國家提出碳中和目標(biāo)，目前總數(shù)已經(jīng)超過140個(gè)，碳中和的概念在世界各國慢慢深入人心。碳中和強(qiáng)調(diào)一定時(shí)期內(nèi)，人為溫室氣體排放量與人為溫室氣體清除量相平衡，其內(nèi)涵是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與化石資源消耗脫鉤。

  從中國的角度來看，習(xí)近平主席于76屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論再次重申：中國將力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

2、雙碳目標(biāo)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇

1) 挑戰(zhàn)—要付出極其艱巨的努力

· 從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段看，我國尚處于工業(yè)化城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，碳排放總量和強(qiáng)度“雙高”將持續(xù)；

· 從碳達(dá)峰和碳中和實(shí)現(xiàn)時(shí)間周期看，我國僅30年左右，短于歐美等發(fā)達(dá)國家承諾的40~70年；

· 從技術(shù)儲(chǔ)備看，當(dāng)前我國低碳、零碳、負(fù)碳關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展水平不足以支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2) 機(jī)遇—經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新引擎

· 約1元能源投資可以創(chuàng)造9元社會(huì)福祉，每年GDP貢獻(xiàn)率超過2%（全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織測(cè)算）；

· 市場(chǎng)投資催生技術(shù)創(chuàng)新，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造大量就業(yè)崗位。

  因此，這里引用《斯特恩報(bào)告》來提示我們：?jiǎn)栴}不在于是否負(fù)擔(dān)得起采取行動(dòng)的成本，而是是否承受得起不采取行動(dòng)的后果。碳中和是我們必須要面對(duì)的一個(gè)問題。

3、我國碳排放現(xiàn)狀及建筑業(yè)碳排放趨勢(shì)

  2020年，全國的二氧化碳排放量是112億噸，包括40億噸供給側(cè)碳排放和72億噸消費(fèi)側(cè)碳排放，供給側(cè)碳排放主要包含了電力燃料等，其中電力占比約36%；消費(fèi)側(cè)主要包含工業(yè)、建筑、交通等，其中工業(yè)占44%，建筑占10%，交通占10%。上面的百分比數(shù)字指的是直接碳排放，因此當(dāng)我們討論碳排放時(shí)，我們需要分清楚是直接碳排放、間接碳排放還是隱含碳排放。

  為了方便統(tǒng)計(jì)計(jì)量，根據(jù)IPCC定義劃分了4個(gè)直接碳排放部門：工業(yè)、建筑、交通、電力。但是建筑的碳排放不僅是直接碳排放，它還包含了使用熱力、電力導(dǎo)致的間接碳排放。因此，建筑的碳排放直接和間接加起來大概是22%，還有一部分約20%是隱含碳排放，主要指的是建材的消耗導(dǎo)致的碳排放，這部分其實(shí)都跟工業(yè)相關(guān)。所以綜合來看，建筑業(yè)的碳排放占比達(dá)到了42%，這是一個(gè)很大的比例。

  2021年10月24日，國務(wù)院印發(fā)了2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知—國發(fā)〔2021〕23號(hào)，提出了十大行動(dòng)，主要為了達(dá)成以下幾個(gè)目標(biāo)：

  1) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化取得明顯進(jìn)展；

  2) 重點(diǎn)行業(yè)能源利用效率大幅提升，煤炭消費(fèi)增長得到嚴(yán)格控制；

  3) 新型電力系統(tǒng)加快構(gòu)建；

  4) 到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右；

  5) 到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右。

4、能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動(dòng)

  1) 推進(jìn)煤炭消費(fèi)替代和轉(zhuǎn)型升級(jí)。加快煤炭減量步伐，“十四五”時(shí)期嚴(yán)格合理控制煤炭消費(fèi)增長，“十五五”時(shí)期逐步減少。嚴(yán)格控制新增煤電項(xiàng)目，……，積極推進(jìn)供熱改造，推動(dòng)煤電向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。嚴(yán)控跨區(qū)外送可再生能源電力配套煤電規(guī)模，新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%。推動(dòng)重點(diǎn)用煤行業(yè)減煤限煤。大力推動(dòng)煤炭清潔利用，合理劃定禁止散燒區(qū)域，多措并舉、積極有序推進(jìn)散煤替代，逐步減少直至禁止煤炭散燒。

  2) 大力發(fā)展新能源。全面推進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電大規(guī)模開發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展，堅(jiān)持集中式與分布式并舉，加快建設(shè)風(fēng)電和光伏發(fā)電基地。加快智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)和特色應(yīng)用，創(chuàng)新“光伏+”模式，推進(jìn)光伏發(fā)電多元布局?！e極發(fā)展太陽能光熱發(fā)電，推動(dòng)建立光熱發(fā)電與光伏發(fā)電、風(fēng)電互補(bǔ)調(diào)節(jié)的風(fēng)光熱綜合可再生能源發(fā)電基地。因地制宜發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)能清潔供暖和生物天然氣。探索深化地?zé)崮堋_發(fā)利用。進(jìn)一步完善可再生能源電力消納保障機(jī)制。到2030年，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上。

  3) 因地制宜開發(fā)水電。

  4) 積極安全有序發(fā)展核電。

  5) 合理調(diào)控油氣消費(fèi)。

  6) 加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，推動(dòng)清潔電力資源大范圍優(yōu)化配置。大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力，加快靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)，引導(dǎo)自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負(fù)荷、工商業(yè)可中斷負(fù)荷、電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平。積極發(fā)展“新能源+儲(chǔ)能”、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)，支持分布式新能源合理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)。制定新一輪抽水蓄能電站中長期發(fā)展規(guī)劃，完善促進(jìn)抽水蓄能發(fā)展的政策機(jī)制。加快新型儲(chǔ)能示范推廣應(yīng)用。深化電力體制改革，加快構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。到2025年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量達(dá)到3000萬千瓦以上。到2030年，抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到1.2億千瓦左右，省級(jí)電網(wǎng)基本具備5%以上的尖峰負(fù)荷響應(yīng)能力。

5、新形勢(shì)與新任務(wù)

  1) 中辦、國辦印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》(2021.10)

  到2025年，建設(shè)方式綠色轉(zhuǎn)型成效顯著，碳減排扎實(shí)推進(jìn)，城市整體性、系統(tǒng)性、生長性增強(qiáng)，“城市病”問題緩解，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體改善，城鄉(xiāng)發(fā)展質(zhì)量和資源環(huán)境承載能力明顯提升，綜合治理能力顯著提高，綠色生活方式普遍推廣。

  2) 中共中央、國務(wù)院印發(fā)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2021-2035年)》(2022.1)；發(fā)改委印發(fā)《“十四五”新型城鎮(zhèn)化實(shí)施方案》(2022.7)

建設(shè)城市發(fā)展必須由“外延式擴(kuò)張”為主向“內(nèi)涵式發(fā)展”為主轉(zhuǎn)變；強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)持人民城市人民建、人民城市為人民，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，建設(shè)宜居、韌性、創(chuàng)新、智慧、綠色、人文城市。

  3) 國務(wù)院批復(fù)《“十四五”新型城鎮(zhèn)化實(shí)施方案》（2022.5）

  以滿足人民日益增長的美好生活需要為根本目的，深入推進(jìn)以人為核心的新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，完善以城市群為主體形態(tài)、大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展的城鎮(zhèn)化格局，推動(dòng)城市健康宜居安全發(fā)展。

  4) 科技部等9部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》（2022.8）

加快突破建筑高效節(jié)能技術(shù)，建立新型建筑用能體系。加強(qiáng)建筑拆除及回用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，突破綠色低碳建材、光儲(chǔ)直柔、建筑電氣化、熱電協(xié)同、智能建造等關(guān)鍵技術(shù)。

  5) 住建部、發(fā)改委印發(fā)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》（2022.6）

  “大量建設(shè)、大量消耗、大量排放”基本扭轉(zhuǎn)；“城市病”問題初步解決；建筑品質(zhì)和工程質(zhì)量進(jìn)一步提高，人居環(huán)境質(zhì)量大幅改善；綠色生活方式普遍形成，綠色低碳運(yùn)行初步實(shí)現(xiàn)。

6、北京市能源現(xiàn)狀

  1) 煤炭消費(fèi)量大幅削減

  2）可再生能源供給比重持續(xù)提升

  3) 用電量

  4）形成以熱電聯(lián)產(chǎn)、燃?xì)夤嶂鲗?dǎo)，多種能源、多種供熱方式相結(jié)合的清潔供熱體系

5) 北京市碳排放現(xiàn)狀（團(tuán)隊(duì)測(cè)算）

02國外經(jīng)驗(yàn)及啟示：政策、技術(shù)、實(shí)踐

1、發(fā)達(dá)國家碳中和目標(biāo)與政策路徑

  美國、歐盟、英國、日本等發(fā)達(dá)國家都十分重視建筑部門減排，針對(duì)2050年碳中和目標(biāo)的戰(zhàn)略規(guī)劃中，均涉及了建筑部門碳減排方案。

  從標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)創(chuàng)新、政策體系構(gòu)建等層面提出了系列中長期減排路徑：

  1) 提升建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，推廣綠色建筑

  · 美國“零碳排放行動(dòng)計(jì)劃”提出要出臺(tái)新的建筑能源法規(guī)（NECB）；

  · 日本《綠色增長戰(zhàn)略》將制定下一代住宅和商業(yè)建筑的節(jié)能規(guī)則制度列為重點(diǎn)；

  · 美國、英國、日本等國綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均已明確了綠色建筑的碳排放要求。

  2) 推動(dòng)針對(duì)老舊建筑的節(jié)能低碳化改造

  · 2020年法國設(shè)立建筑翻新工程補(bǔ)助金、幫助700萬套高能耗住房符合低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)；

  · 德國《氣候行動(dòng)規(guī)劃2050》、歐盟《歐洲綠色新政》、英國《綠色工業(yè)革命10點(diǎn)計(jì)劃》；

  · 韓國“綠色新政”計(jì)劃等均將推動(dòng)建筑升級(jí)、綠色化改造列為重要行動(dòng)之一。

  3) 加強(qiáng)低碳建筑技術(shù)創(chuàng)新，打造低碳建筑、零碳建筑

  · 英國提出要針對(duì)建筑領(lǐng)域加強(qiáng)低碳熱網(wǎng)、混合熱泵和高溫?zé)岜?、氫能產(chǎn)熱等技術(shù)創(chuàng)新；

  · 日本將推進(jìn)建筑用能智慧化管理、太陽電池與太陽能建筑一體化等技術(shù)；

  · 歐盟2020年“革新浪潮”倡議提出通過技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)2030年所有建筑實(shí)現(xiàn)近零能耗。

  4) 通過財(cái)政補(bǔ)貼、綠色金融等經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，推動(dòng)綠色建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  · 英國將綠色創(chuàng)新和金融作為《綠色工業(yè)革命10點(diǎn)計(jì)劃》之一；

  · 2021年日本設(shè)立“綠色住宅積分”制度，符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的新建或改造住宅可享受最高上百萬日元的換購補(bǔ)貼。

2、落實(shí)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵之一是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

  1) 美國目標(biāo)2050年碳中和（Net Zero by 2050），鼓勵(lì)的技術(shù)創(chuàng)新包括：

  · 電網(wǎng)平衡管理；

  · 靈活電力基礎(chǔ)設(shè)施；

  · 建筑需求端的能源響應(yīng)。

  2) 雙碳背景下，日本國土交通省提出的綠色建筑/零碳建筑發(fā)展路線圖：

3、發(fā)達(dá)國家大都市能源結(jié)構(gòu)及低碳發(fā)展路徑

  · 歐美等國家城市以核電為主要可再生能源，其次包括生物質(zhì)能、水電和風(fēng)電；

  · 計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)50%~100%可再生能源比重；

  · 均提出要最大化本地可再生能源，發(fā)展光伏為主，分布式地?zé)?、廢熱+熱泵等零碳供暖、零碳建筑。

4、發(fā)達(dá)國家大都市能源結(jié)構(gòu)及低碳發(fā)展路徑（亞洲地區(qū)）

  · 亞洲等國家大都市人口密集，風(fēng)光電、核電、地?zé)岬荣Y源相對(duì)較為匱乏；

  · 首爾2030年可再生能源應(yīng)用比例14%，東京計(jì)劃2030年30%可再生電力、2050年100%零碳能源；

  · 也是最大化本地可再生能源，發(fā)展光伏為主，結(jié)合生物質(zhì)+垃圾發(fā)電，零碳熱能；日本推氫能。

03雙碳轉(zhuǎn)型下建筑行業(yè)科技創(chuàng)新的誤區(qū)

1、碳達(dá)峰/碳中和≠各行業(yè)達(dá)峰/碳中和/零排放

  無論從國家還是省市層面來看，碳達(dá)峰和碳中和不等于每個(gè)行業(yè)都要達(dá)峰，每個(gè)行業(yè)都實(shí)現(xiàn)碳中和甚至零排放。因?yàn)殡p碳目標(biāo)的落實(shí)不是簡(jiǎn)單的要求四個(gè)子部門達(dá)峰或者中和。2060年全社會(huì)碳中和狀態(tài)下仍有15億噸左右的碳排放，最終需要我們通過碳匯或者其他方式來實(shí)現(xiàn)中和，關(guān)鍵是跨部門協(xié)同才能效益最大化，在不影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)實(shí)現(xiàn)科學(xué)系統(tǒng)減排。但是需要看到，建筑部門具備高質(zhì)量達(dá)峰和提前碳中和能力，可為其他部門碳中和創(chuàng)造更多時(shí)間和空間，因此需要相應(yīng)的政策激勵(lì)和創(chuàng)新科技支撐。需要指出的是，發(fā)達(dá)國家的策略可能不一定可以直接為中國參考，因?yàn)闅W盟和美國經(jīng)濟(jì)增長已基本與碳排放脫鉤，中國的經(jīng)濟(jì)增長目前跟碳排放還是強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。因此，我們要重視系統(tǒng)的解決方案，強(qiáng)化各個(gè)部門之間的協(xié)同狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

關(guān)鍵：重視系統(tǒng)解決方案，強(qiáng)化跨部門協(xié)同解決措施

資料來源：中國21世紀(jì)議程管理中心

  這里我們借用一張中國21世紀(jì)議程管理中心的圖來說明各部門協(xié)同的重要性。以大家熟悉的建筑行業(yè)為例，直接碳排放可能在2026年就達(dá)峰，直接加間接碳排放預(yù)計(jì)在2029年就會(huì)達(dá)峰，2030年碳排放開始下降，因此建筑部門是可以率先達(dá)峰。但與此同時(shí)工業(yè)與電力部門碳排放仍是增長狀態(tài)，2030年會(huì)達(dá)到峰值，交通部門碳排放一直到2035年仍處在增長過程。因此整體來看不是所有部門都會(huì)在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。同樣我們看到2050年建筑部門可以實(shí)現(xiàn)近零排放，交通也是如此，電力實(shí)現(xiàn)零排放，工業(yè)還有13億噸左右。所以到那個(gè)時(shí)候我們的重點(diǎn)是工業(yè)部門碳中和，所以這張圖也告訴了我們碳達(dá)峰和碳中和的發(fā)展路徑事實(shí)上是各部門協(xié)同、系統(tǒng)統(tǒng)籌優(yōu)化的結(jié)果。

2、城鄉(xiāng)建設(shè)碳達(dá)峰行動(dòng)/碳中和≠發(fā)展零碳建筑

  1) 城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域雙碳行動(dòng)≠零碳建筑（狹義）

  · 超低能耗建筑的技術(shù)路線，圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能提升，已到瓶頸，繼續(xù)提升導(dǎo)致增量成本更高；

  · 實(shí)現(xiàn)零能零碳建筑，增量成本？（600~1000元/平米，從各地補(bǔ)貼和工程實(shí)踐）。

  2) 可能的解決方案（成本下降50%，國際能源署IEA的建議，11.4）

  · 空間低碳+主動(dòng)技術(shù)協(xié)同；

  · 發(fā)電端、電網(wǎng)、需求響應(yīng)和儲(chǔ)能等技術(shù)，在各種市場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的多能融合；

  · 推廣冰/水蓄冷、風(fēng)機(jī)水泵電梯變頻等需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)；

  · 支持節(jié)能措施推進(jìn)高效設(shè)備應(yīng)用；刺激市場(chǎng)融資機(jī)制，創(chuàng)新商業(yè)模式。

3、碳達(dá)峰/碳中和不能只抓新建，忽視既有

  需要指出，既有建筑碳減排是關(guān)鍵。例如某市既有建筑面積占比約85%，其中2000年前建成的建筑面積約占1/4，普遍存在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)落后、墻體窗戶等圍護(hù)結(jié)構(gòu)老化、碳排放強(qiáng)度大等問題。如果我們只抓新建，事實(shí)上只抓住了真正排放中的很小一部分問題。為此，我們需要：

  一是調(diào)整既有建筑改造的重點(diǎn)、措施和經(jīng)費(fèi)使用方向。

  （1）保溫層改造補(bǔ)貼用于窗戶改造、電氣化補(bǔ)貼或熱力管網(wǎng)改造等收益投入比更高的方面；

  （2）取消光熱補(bǔ)貼，加大光電補(bǔ)貼；

  （3）逐步淡化超低能耗補(bǔ)貼，調(diào)整為對(duì)既有建筑采用低碳、零碳措施的補(bǔ)貼。

  二是率先推進(jìn)公共建筑低碳節(jié)能改造，逐步推進(jìn)居住建筑自愿/主動(dòng)進(jìn)行低碳節(jié)能改造。

04科技創(chuàng)新重點(diǎn)

1、用能柔性化

建筑能源系統(tǒng)全電氣化和柔性化：適用于新型電力系統(tǒng)的雙向柔性平衡。

  · 圍護(hù)結(jié)構(gòu)：建筑本體圍護(hù)結(jié)構(gòu)可發(fā)揮一定的冷熱量蓄存作用，與暖通空調(diào)系統(tǒng)特征相關(guān)聯(lián)后可作為重要的建筑儲(chǔ)能/蓄能資源；

  · 水/冰/相變材料蓄冷蓄熱：蓄熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力移峰填谷；

  · 電動(dòng)車和各類設(shè)備電器的儲(chǔ)能能力提升：作為一種重要的蓄電池資源，可發(fā)揮對(duì)建筑能源系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)蓄的重要作用。

  （1）供暖、熱水、炊事電氣化/可再生化；

  非集中供暖地區(qū)建筑供暖——利用熱泵替代鍋爐制備熱量（中溫）

  1) 建筑供暖熱源

  · 空氣源熱泵：在北方農(nóng)村“煤改電”中得到廣泛應(yīng)用，運(yùn)行費(fèi)為燃?xì)庖话搿?/span>

  · 污水源熱泵：利用城市污水提取熱量，COP可達(dá)4。

  · 土壤源熱泵：垂直埋管，管內(nèi)水循環(huán)，獲得~10℃熱量，再由熱泵提升。

  · 中深層地源熱泵：垂直~2500米左右深井埋管，管內(nèi)水循環(huán)，取熱不取水。

  2) 炊事：智能變頻電氣灶

  3) 蒸汽全電氣化：

  小型電驅(qū)動(dòng)熱泵蒸汽發(fā)生器（0.5t/h)，針對(duì)醫(yī)院蒸汽消毒、洗衣房等（低壓閃蒸，壓縮機(jī)輔助）；實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷部分壓縮比下的高效調(diào)節(jié)。

  4) 熱泵制備生活熱水（ CO2為工質(zhì)）從空氣中或排水中提取熱量，COP可達(dá)3。

  2）光儲(chǔ)直柔+源網(wǎng)荷儲(chǔ)用

  光儲(chǔ)直柔系統(tǒng)：配置分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用直流電氣系統(tǒng)，且末端設(shè)備具備柔性和智能化用電調(diào)節(jié)能力的建筑新型能源系統(tǒng)。

  目標(biāo)是柔，光伏、蓄電池和直流化都是手段，關(guān)鍵是提升電網(wǎng)柔性。

  《2030碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（國發(fā)〔2021〕23號(hào)）：“提高建筑終端電氣化水平，建設(shè)集光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲(chǔ)直柔”建筑。到2025年，城鎮(zhèn)建筑可再生50%”。

  柔性用能系統(tǒng)

  · 蓄能空調(diào)系統(tǒng)｜Thermal-storage Air-Conditioning System：變頻高性能冷水機(jī)組+冰蓄冷（水蓄能）；

  · 建筑本體蓄能｜ Building Energy Storage：增加建筑本身蓄能，合理平移、削減建筑用能負(fù)荷（雙層幕墻、地板或墻體內(nèi)敷設(shè)水管、蓄熱混凝土或相變材料）；

  · 智能雙向充電樁｜Smart Vehicle-to-Building：充分利用本場(chǎng)地資源，建設(shè)智能雙向充電樁，實(shí)現(xiàn)建筑與電動(dòng)車協(xié)同雙向柔性儲(chǔ)供電，實(shí)現(xiàn)建筑-車輛-電力的協(xié)同；

2、材料高新化

  搭建再生建材節(jié)能的全生命周期體系，關(guān)注高性能新材料如氣凝膠超級(jí)絕熱材料，輻射自然降溫材料，熱電材料（常溫自發(fā)電）等，這在未來的五到十年都有可能實(shí)現(xiàn)顛覆性的發(fā)展。

  （1）推廣低碳結(jié)構(gòu)和高性能建材

  · 減少水泥、鋼筋、玻璃等高碳建材使用；

  · 形成低碳為目標(biāo)導(dǎo)向的建筑設(shè)計(jì)新美學(xué)：竹木材料、利用植物纖維或殘?jiān)瞥傻男滦铜h(huán)保建材；

  · 高性能鋼材、高性能纖維復(fù)材、高性能水泥基材料的高性能結(jié)構(gòu)體系；

  · 基于鋼材、纖維復(fù)材、水泥基材料、竹木材料等復(fù)合應(yīng)用的高性能結(jié)構(gòu)體系。

  （2）低碳建材的高性能結(jié)構(gòu)體系

  公建：剪力墻>框剪>鋼結(jié)構(gòu)>框架>木結(jié)構(gòu)，最高為最低的3倍；

  住宅：框剪>剪力墻>框架>砌體>鋼結(jié)構(gòu)>內(nèi)澆外砌；最高為最低的1.6倍。

  所以，未來需用政策/標(biāo)準(zhǔn)/價(jià)格強(qiáng)化引領(lǐng)低碳結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。

  （3）高性能可調(diào)節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)展望

  · 新技術(shù)墻體——熱二極管、熱穩(wěn)定器、熱開關(guān)基本原理：

  · 新技術(shù)墻體——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱二極管的應(yīng)用：

  · 新技術(shù)墻體——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定器的應(yīng)用：

  · 新技術(shù)墻體——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱開關(guān)的應(yīng)用：

  · 輻射冷卻——原理：

3、設(shè)計(jì)智能化：多目標(biāo)導(dǎo)向綠色建筑智能設(shè)計(jì)方法

  強(qiáng)化乘法效應(yīng)：針對(duì)傳統(tǒng)空間節(jié)能和設(shè)備節(jié)能脫節(jié)的問題，提出“乘法效應(yīng)”優(yōu)化思路，融合了建筑空間/熱工/時(shí)間與設(shè)備節(jié)能：

  例如：東莞生態(tài)園辦公樓：分區(qū)控溫，中庭不控溫，自然通風(fēng)

  利用自然通風(fēng)后，空調(diào)時(shí)間可縮短40天左右；單項(xiàng)技術(shù)可降低空調(diào)耗電量約15%，折合22.3萬kWh/a；榮獲 2017 年國際氣候大會(huì) Construction 21 全球綠色建筑智慧解決方案獎(jiǎng)第 2 名；全國綠色建筑創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；三星級(jí)綠色建筑運(yùn)行標(biāo)識(shí)項(xiàng)目；實(shí)測(cè)能耗：50kWh/平米年，節(jié)能55%；用戶滿意度>85%。

    1) 問題：針對(duì)建筑空間創(chuàng)作設(shè)計(jì)創(chuàng)新性認(rèn)知難題。

  思路：提出設(shè)計(jì)三維建模過程認(rèn)知表征方法和命令物體圖譜，建立了基于事件日志和數(shù)據(jù)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)思維認(rèn)知模式。

  2) 問題：傳統(tǒng)模擬計(jì)算速度慢，機(jī)器學(xué)習(xí)幾何形體參數(shù)受限。

  思路：建立深度學(xué)習(xí)快速性能預(yù)測(cè)代理模型，構(gòu)建住宅平面和街區(qū)體塊數(shù)據(jù)集，增強(qiáng)形體感知通用性，實(shí)現(xiàn)天然采光和自然通風(fēng)性能模擬時(shí)間節(jié)約>95%。

  3) 問題：人工提取耗時(shí)、易出錯(cuò)，亟需低成本、快速提取方法。

  思路：提出了基于OCR和區(qū)域生長的住宅戶型平面圖自動(dòng)識(shí)別算法，構(gòu)件層級(jí)的準(zhǔn)確率達(dá)100%，識(shí)別率>96%。

  研發(fā)了基于智能設(shè)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)算法和基于云端并行技術(shù)的大尺度（城區(qū)尺度）的性能快速算法，成果作為Building Simulation 封面文章發(fā)表。

4、環(huán)境人因化：新型環(huán)境控制方法與產(chǎn)品開發(fā)

  傳統(tǒng)：全空間、全時(shí)間環(huán)境營造方式，存在所供≠所需or所用＞當(dāng)用，能耗高。

  本研究：按需供給，精確匹配，聚焦從動(dòng)態(tài)時(shí)間/空間實(shí)現(xiàn)以人為本（人因工程學(xué)）的健康環(huán)境營造與深度節(jié)能減排策略創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)所供=所需，所用=當(dāng)用。

  我們要從傳統(tǒng)的全空間、滿時(shí)間的設(shè)計(jì)變?yōu)椴糠謺r(shí)間、局部空間的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)營造方式，所供不等于所需，所用會(huì)大于當(dāng)用，我們新的方式要針對(duì)人，以人為核心、以人為本來實(shí)現(xiàn)精確供給，從而實(shí)現(xiàn)所供等于所需，所用等于當(dāng)用。這樣在基于空間可變、環(huán)境可調(diào)，個(gè)性化、自然化、健康化的三化理念來實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、供暖、空調(diào)、照明系統(tǒng)的產(chǎn)品變革。

  問題：非視覺健康光環(huán)境營造缺少國產(chǎn)化的核心技術(shù)和產(chǎn)品。

  思路：開發(fā)新型智能五通道調(diào)節(jié)燈具，提出考慮視覺和非視覺效應(yīng)、天然光和人工光相結(jié)合的調(diào)節(jié)方法，非視覺節(jié)律刺激范圍擴(kuò)大1倍以上，節(jié)能30%。

5、運(yùn)維智慧化

  建筑環(huán)境健康與低碳智慧運(yùn)維（科技變革）：BIM-IoT空間實(shí)測(cè)技術(shù)、多維環(huán)境/能耗場(chǎng)和人體健康關(guān)聯(lián)的海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、 空間流線的AI運(yùn)維技術(shù)等。

  （1）二維/三維室內(nèi)環(huán)境場(chǎng)的構(gòu)建、可視化與智能調(diào)控

  基于室內(nèi)環(huán)境參數(shù)時(shí)空分布特征的環(huán)境健康與安全識(shí)別診斷、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和保障技術(shù)。

  取代傳統(tǒng)靜態(tài)的集總參數(shù)法，可分時(shí)段、分區(qū)域?qū)κ覂?nèi)環(huán)境性能表現(xiàn)進(jìn)行精細(xì)化剖析和靶向診斷。

  （2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的環(huán)境健康與節(jié)能智慧運(yùn)維

  信息反饋在多目標(biāo)環(huán)境群體調(diào)控的作用機(jī)制：

  · 群體+個(gè)性化”的智能調(diào)控新方式（替代“自上而下”）；

  · 消除個(gè)體偏見，科學(xué)引導(dǎo)用戶行為——多目標(biāo)調(diào)控策略。

  提出3類5種適用于建筑環(huán)境控制需求的預(yù)測(cè)優(yōu)化智能算法：基于預(yù)測(cè)結(jié)果開展前饋控制，適用于多場(chǎng)景，預(yù)測(cè)精度提升約15%。

  已應(yīng)用于辦公樓、綜合體等40余個(gè)典型公建，揭示了不同類型建筑室內(nèi)環(huán)境的多參數(shù)、動(dòng)態(tài)耦合規(guī)律；

  研發(fā)了醫(yī)院、監(jiān)獄等場(chǎng)所呼出氣溶膠傳染風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，解決了疫情初期無法實(shí)時(shí)直接測(cè)量新冠病毒的難題。

05總結(jié)——抓住機(jī)遇，推進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展

  1、更好推進(jìn)以人為核心的城鎮(zhèn)化，使城市更健康、更低碳、更宜居，成為人民高品質(zhì)生活的空間；

  2、低碳→碳中和，更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)、科學(xué)，更重視科技創(chuàng)新；

  3、低碳、健康、智能，是未來創(chuàng)新的主題；

  4、搶抓科研范式變革新機(jī)遇，增強(qiáng)源頭創(chuàng)新，注重：場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)、工程服務(wù)、問題驅(qū)使；

  5、跨學(xué)科合作，協(xié)同創(chuàng)新。

-全文完-