2020（農(nóng)村住宅）中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告-簡化水印版

中國城市科學(xué)研究系列報告中國城市科學(xué)研究會主編中國工程院咨詢項目2020AnnualReportonchinaBuildingEnergyEfficiency(農(nóng)村住宅專題)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心著建設(shè)資源節(jié)約型社會,是中央根據(jù)我國的社會、經(jīng)濟發(fā)展狀況,在對國內(nèi)外政治經(jīng)濟和社會發(fā)展歷史進行深入研究之后做出的戰(zhàn)略決策,是為中國今后的社會發(fā)展模式提出的科學(xué)規(guī)劃。節(jié)約能源是資源節(jié)約型社會的重要組成部分,建筑的運行能耗大約為全社會商品用能的三分之一,并且是節(jié)能潛力最大的用能領(lǐng)域,因此應(yīng)將其作為節(jié)能工作的重點。不同于“嫦娥探月”或三峽工程這樣的單項重大工程,建筑節(jié)能是一項涉及全社會方方面面,與工程技術(shù)、文化理念、生活方式、社會公平等多方面問題密切相關(guān)的全社會行動。其對全社會介入的程度很類似于一場新的人民戰(zhàn)爭。而這場戰(zhàn)爭的勝利,首先要“知己知彼”,對我國和國外的建筑能源消耗狀況有清晰的了解和認識;要“運籌帷幄”,對建筑節(jié)能的各個渠道、各項任務(wù)做出科學(xué)的規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上才能得到合理的政策策略去推動各項具體任務(wù)的實現(xiàn),也才能充分利用全社會當前對建筑節(jié)能事業(yè)的高度熱情,使其轉(zhuǎn)換成為建筑節(jié)能工作的真正成果。從上述認識出發(fā),我們發(fā)現(xiàn)目前我國建筑節(jié)能工作尚處在多少有些“情況不明,任務(wù)不清”的狀態(tài)。這將影響我國建筑節(jié)能工作的順利進行。出于這一認識,我們開展了一些相關(guān)研究,并陸續(xù)發(fā)表了一些研究成果,受到有關(guān)部門的重視。隨著研究的不斷深入,我們逐漸意識到這種建筑節(jié)能狀況的國情研究不是一個課題通過一項研究工作就可以完成的,而應(yīng)該是一項長期的不間斷的工作,需要時刻研究最新的狀況,不斷對變化了的情況做出新的分析和判斷,進而修訂和確定新的戰(zhàn)略目標。這真像一場持久的人民戰(zhàn)爭。基于這一認識,在國家能源辦、建設(shè)部、發(fā)改委的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)術(shù)界許多專家的倡議和支持下,我們準備與社會各界合作,持久進行這樣的國情研究。作為中國工程院“建筑節(jié)能戰(zhàn)略研究”咨詢項目的部分內(nèi)容,從2007年起,把每年在建筑節(jié)能領(lǐng)域國情研究的最新成果編撰成書,作為《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》,以這種形式向社會及時匯報。清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心今年這本書是在全國人民抗擊新型冠狀病毒、支援武漢的這樣一場全民戰(zhàn)爭中完成的?？箵粜滦凸跔畈《境蔀楫斍暗牡谝淮笫?建立起科學(xué)、有效的全面公共安全防范體系、提高社會治理能力,應(yīng)該是度量中國社會發(fā)展水平的重要標志之一,也是實現(xiàn)中國夢的重要內(nèi)容。聯(lián)想到這幾年農(nóng)村清潔取暖工程進展中的方方面面,問題的癥結(jié)最后也都回到了社會治理能力和管理水平上。希望中華民族通過這樣的大災(zāi)難提高全民族的防范意識,提高整個社會的治理能力與管理水平,戰(zhàn)勝疫情上的付出會在全民族素質(zhì)的進步上得到回報。按照計劃,今年《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》的主題是農(nóng)村建筑節(jié)能。這一主題已出版的年度報告有2012和2016兩版。2016年出版以農(nóng)村建筑為主題的節(jié)能報告時尚處在全國范圍內(nèi)大規(guī)模開展清潔取暖工程的醞釀期。2016年12月習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議上的講話推動了北方地區(qū)清潔取暖工程改造的全面展開。四年來,北方農(nóng)村建筑用能狀況可以說是出現(xiàn)了翻天覆地的變化。為什么要在農(nóng)村開展清潔取暖工程?第一,這是建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)人民所向往的美好生活的重要內(nèi)容。改革開放以來,中國農(nóng)村有了巨大變化,老百姓基本解決了吃飯、穿衣和看病問題,但在解決“溫飽”問題的“溫”字上,多年來卻進展緩慢,城鄉(xiāng)差別仍在顯著拉大。怎樣讓農(nóng)民冬天也有溫度適宜、空氣清潔、居住健康的家,已經(jīng)成為實現(xiàn)中國社會和諧發(fā)展中的重要問題。所以,改善農(nóng)民冬季室內(nèi)環(huán)境是這一清潔取暖工程的首要任務(wù)。第二,是中國能源革命的需要。能源革命的根本任務(wù)是改變目前以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu),建成以可再生能源為主的低碳能源系統(tǒng),從而應(yīng)對氣候變化的威脅,減少我國能源對外依存度,實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)村建筑用能是發(fā)展可再生能源的最佳場合,但面臨傳統(tǒng)的利用生物質(zhì)能的方式正在迅速被燃煤替代的困境。在農(nóng)村率先開始能源革命,再來一場“農(nóng)村包圍前言7城市”,正是時機。第三,是大氣環(huán)境治理的需要。盡管北方農(nóng)村直接消耗的燃煤量不到北方燃煤總量的五分之一,但這是以散煤方式燃燒,幾乎沒有排煙凈化措施,所排放的大氣污染物接近北方燃煤排放的大氣污染物總量的一半,且是在冬季集中排放,所以成為構(gòu)成北方冬季霧霾現(xiàn)象的主要污染源。四年來的農(nóng)村清潔取暖改造,使北方冬季大氣質(zhì)量有了明顯改善,這是四年來清潔取暖工程最明顯的成果。列出上面的三大目標,是為了強調(diào)我們開展農(nóng)村清潔取暖的“初心”,應(yīng)該從這三方面來選擇農(nóng)村建筑用能改造的路徑,考核、評價我們的清潔取暖改造工作。建立未來新的低碳能源結(jié)構(gòu),就要把延續(xù)百年的以化石能源為基礎(chǔ)的能源供給和消費體系改為可再生能源為基礎(chǔ)的完全不同的能源體系,這也是能源革命的核心內(nèi)容。目前技術(shù)與經(jīng)濟可行的可再生能源主要是風(fēng)電、水電、光電和生物質(zhì)能,我國廣大農(nóng)牧林區(qū)是生物質(zhì)材料的主要來源地,同時也具備發(fā)展風(fēng)電、光電最主要的資源條件:空間場地,生物質(zhì)更是可再生能源體系中最主要的燃料型能源形式。所以,中國的能源革命很可能應(yīng)該從農(nóng)村開始。充分采集利用各種廢棄的生物質(zhì)材料,走出清潔高效地利用生物質(zhì)能源的新路;充分利用好農(nóng)牧林區(qū)空間場地資源,走出發(fā)展分布式風(fēng)光電發(fā)展的新路。這種分布式能源的生產(chǎn)系統(tǒng)一定首先解決當?shù)剞r(nóng)民的生活用能,而不是先納入傳統(tǒng)上以工業(yè)和城鎮(zhèn)用能為主要服務(wù)對象的商品能系統(tǒng),然后再按照傳統(tǒng)模式通過商品能源供給網(wǎng)絡(luò)回饋農(nóng)村。這就是為什么稱之為能源革命,就是要改變能源結(jié)構(gòu):由化石能源十電力變?yōu)樯镔|(zhì)能源十電力;改變能源的生產(chǎn)與輸送方式:由集中生產(chǎn)輸送煤、氣、油和電變?yōu)楦鶕?jù)資源狀況分布式采集生產(chǎn)生物質(zhì)能與電力;改變能源的終端消費方式:由燒煤、燒氣和從網(wǎng)上取電的方式變?yōu)闊镔|(zhì)能十末端蓄電與需求側(cè)響應(yīng)的用電方式。這將是人類用能的未來,這將真正實現(xiàn)人類在能源上的可持續(xù)發(fā)展。從資源與環(huán)境條件看,中國的這一偉大革命很可能先在農(nóng)村發(fā)生。中國農(nóng)村為中國的民主革命邁出了第一步,為中國的改革開放邁出了第一步,現(xiàn)在還將為中國的能源革命再邁出這偉大的第一步!從這個角度看,農(nóng)村清潔取暖方式上的各種爭論就可以很清楚地辯出是非了。鋪設(shè)燃氣管網(wǎng),把大燃氣送到農(nóng)村?未來應(yīng)該是由農(nóng)村的生物質(zhì)材料資源產(chǎn)生生物天然氣,在滿足農(nóng)民需求的基礎(chǔ)上,反哺城市燃氣系統(tǒng);煤改清潔煤方式?除非捕捉煙氣中的CO2,否則燃煤不能作為未來的主要能源形式。而農(nóng)村分散方式是不可8前言能實現(xiàn)煙氣碳捕捉的,所以在農(nóng)村無論怎樣使用燃煤也不可能持久。大力發(fā)展農(nóng)村的生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能資源,結(jié)合適當?shù)霓r(nóng)網(wǎng)擴容,以空氣源熱泵等高效取暖設(shè)備替代散煤,發(fā)展分布式風(fēng)電、光電,集中的單向電網(wǎng)就必須改變?yōu)樽园l(fā)、自用和自儲為主,通過電網(wǎng)互通有無,且可雙向輸電的智能電網(wǎng)。這樣一張美好的藍圖看似遙遠,但又是中國能源系統(tǒng)未來必須實現(xiàn)的目標,而農(nóng)村的清潔能源改造正是走向這一目標的最好時機。應(yīng)該這樣來看待中國農(nóng)村的能源問題:這是中國能源革命這一偉大事業(yè)的第一步,也是最重要的一步!本書匯集的內(nèi)容距前面講的這個偉大目標還有不少距離,但事情總有開頭,任何事情都是這樣從頭一步一步走起來的。本書的主要作者楊旭東教授、單明博士等以及他們所帶領(lǐng)的團隊就是看準了這個方向的起步者。算起來他們進行農(nóng)村能源問題研究已超過十年,從本書中可以看到十多年的辛勤努力已經(jīng)開始產(chǎn)生一些令人欣喜的果實。在當前科技界這種唯論文、唯SCI的大環(huán)境下,他們在農(nóng)村能源革命方面的成果是回答科學(xué)工作者怎樣“把論文寫在祖國大地上”的一個很好的答卷。國內(nèi)眾多的企業(yè)、高校、科研院所協(xié)同攻關(guān),在較短時間內(nèi)推出了低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機、低污染高效生物質(zhì)取暖和炊事爐等適合我國農(nóng)村實際的革命性產(chǎn)品。這些成果的出現(xiàn)在一定程度上是搭了國家“清潔取暖工程”的車,所以這里也要對積極指導(dǎo)和組織這一重大工程的各級主管部門領(lǐng)導(dǎo)表示感謝,包括住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、科技部、國家發(fā)展改革委、國家能源局、財政部、生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等多個部門,也要感謝北京市、河南省鶴壁市、山東省商河縣和陽信縣、河北省饒陽縣和安平縣等地方政府領(lǐng)導(dǎo),勇于嘗試和探索符合本地農(nóng)村實際的清潔取暖技術(shù)及創(chuàng)新模式,為我國廣大農(nóng)村地區(qū)真正走出一條可持續(xù)發(fā)展路徑提供了寶貴經(jīng)驗和優(yōu)秀引領(lǐng)。按照慣例,本書第1章是對全國建筑用能狀況和建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展的綜述。緩解氣候變化,大幅度減少用能過程中的碳排放已成為決定能源未來發(fā)展的主要因素,為此這一章對全國建筑用能造成的直接和間接的碳排放狀況也做了定量分析和估算。經(jīng)過多年努力,我們已經(jīng)初步搭建了中國建筑用能和碳排放分析的CBEM模型,這些結(jié)果主要是依靠這一模型,再結(jié)合國家有關(guān)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù),以及越來越多的微觀調(diào)查與實測綜合匯總所得。這一章的作者和本書的統(tǒng)稿者分別為胡姍博士和劉彥青研究助理,感謝她們的辛勤付出。也要在此感謝所有參加本書編寫的清前言9華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的各位作者及多位特邀作者,正是他們的辛勤工作與精益求精,才能在較短時間內(nèi)寫出這本書。本書還是由中國建筑工業(yè)出版社的齊慶梅和張文勝兩位編輯負責(zé)編輯出版,感謝他們一如既往的支持,正是兩位編輯和同事春節(jié)期間的努力工作才使得這本書得以按時出版。本書交稿時中國正處在與新型冠狀病毒戰(zhàn)斗的關(guān)鍵時刻,全國人民共同行動,支持武漢,打贏防疫戰(zhàn)。在本書完成印刷,送到讀者手中時,與新型冠狀病毒的戰(zhàn)斗應(yīng)該結(jié)束了。中國人民又經(jīng)歷了這樣一場重大考驗,到時候天會更藍,人會更美。武漢加油!中國加油!2020年元宵節(jié)于清華荷清苑第1篇中國建筑能耗與溫室氣體排放現(xiàn)狀分析第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放 21.1中國建筑領(lǐng)域基本現(xiàn)狀 21.2全球建筑領(lǐng)域能源消耗與溫室氣體排放 51.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗 101.4建筑領(lǐng)域溫室氣體排放 201.5中國建筑節(jié)能領(lǐng)域政策進展 23第2篇農(nóng)村建筑節(jié)能專題第2章農(nóng)村建筑用能現(xiàn)狀和清潔取暖進展 302.1農(nóng)村相關(guān)概念界定 302.2農(nóng)村建筑能耗總量及其結(jié)構(gòu) 312.3北方農(nóng)村住宅取暖模式及實際需求分析 382.4北方農(nóng)村清潔取暖進展、問題及建議 442.5總結(jié) 64第3章農(nóng)村建筑用能對環(huán)境的影響分析 663.1農(nóng)村生活用能對室內(nèi)空氣質(zhì)量和人體健康的影響 66目錄113.2農(nóng)村取暖對區(qū)域室外空氣質(zhì)量的影響和清潔取暖效果分析 733.3農(nóng)村生活用能的空氣污染物排放總量估算 793.4總結(jié) 83第4章農(nóng)村生物質(zhì)消納路徑與農(nóng)村能源革命 854.1我國農(nóng)村生物質(zhì)資源情況及問題 854.2我國農(nóng)作物秸稈的消納途徑及對大氣排放影響 874.3生物質(zhì)燃料化的應(yīng)用方式及污染排放控制 934.4對農(nóng)村能源革命的深遠意義及發(fā)展建議 1024.5總結(jié) 107第5章北方農(nóng)村清潔取暖合理化模式和原則 1115.1北方農(nóng)村清潔取暖的“四一”模式 1115.2北方農(nóng)村清潔取暖“四一”模式的重點支撐技術(shù) 1145.3不符合“四一”模式的技術(shù)及原因探究 1185.4綠色金融模式支持北方農(nóng)村清潔取暖 119第6章農(nóng)村建筑節(jié)能及新能源利用適宜性技術(shù) 1226.1農(nóng)宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù) 1226.2新能源利用技術(shù) 136第7章農(nóng)村建筑節(jié)能最佳實踐案例 1927.1北京農(nóng)村住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造項目 1927.2山東省商河縣全面實施“四一”模式、創(chuàng)建新能源示范縣項目 2007.3低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機在嚴寒地域應(yīng)用示范項目 2097.4基于智能型生物質(zhì)顆粒燃料取暖爐的北方清潔取暖項目 2167.5河北安平縣生物質(zhì)“氣-電-熱-肥”聯(lián)產(chǎn)近零碳利用模式 2247.6倒傾角反射鏡太陽能集熱器供暖項目 227第1篇中國建筑能耗與溫室氣體排放現(xiàn)狀分析第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放1.1中國建筑領(lǐng)域基本現(xiàn)狀近年來,我國城鎮(zhèn)化高速發(fā)展。2018年,我國城鎮(zhèn)人口達到8.31億人,城鎮(zhèn)居民戶數(shù)從2001年的1.55億戶增長到約2.99億戶;農(nóng)村人口5.64億人,農(nóng)村居民戶數(shù)從2001年的1.93億戶降低到約1.48億戶,城鎮(zhèn)化率從2001年的37.7%增長到59.6%,如圖1-1所示。圖1-1我國逐年人口發(fā)展(2001~2018年)大量人口由鄉(xiāng)村向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移是城鎮(zhèn)化的基本特征,在我國城鎮(zhèn)化過程中人口的聚集主要在特大城市和縣級城市兩端。根據(jù)中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院原院長李曉江的相關(guān)研究,2000~2010年城鎮(zhèn)人口增長的41%在超大、特大、大城市,37%在縣城和鎮(zhèn)U。近年來,由于大型城市人口過度聚集,進入門檻過高,使得這些城市U李曉江,鄭德高,人口城鎮(zhèn)化特征與國家城鎮(zhèn)體系構(gòu)建。31.1中國建筑領(lǐng)域基本現(xiàn)狀3的人口增速都顯著降低,2017年北京、上海的常住人口數(shù)甚至出現(xiàn)了下降U。農(nóng)村人口向縣城和小城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移是我國城鎮(zhèn)化進程的另外一極。目前,我國約有1/4的人口居住在小城鎮(zhèn),截至2016年,我國共有縣城1483個,建成區(qū)總?cè)丝?.55億人;建制鎮(zhèn)20883個,建成區(qū)總?cè)丝?.95億人,自2001年至今,建制鎮(zhèn)實有住宅面積從28.6億m2增長到53.9億m2,規(guī)模翻倍@。在新型城鎮(zhèn)化背景下,我國將持續(xù)加大對小城鎮(zhèn)的支持力度。目前,受制于經(jīng)濟發(fā)展水平和發(fā)展理念,目前我國小城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施、能源系統(tǒng)無論從規(guī)劃設(shè)計還是管理運行層面相對還較為落后,在未來為促進人口城鎮(zhèn)化的均衡和實現(xiàn)經(jīng)濟的持續(xù)增長,需要重視小城鎮(zhèn)在我國城鎮(zhèn)化過程中的重要地位,加強其規(guī)劃建設(shè)?？焖俪擎?zhèn)化帶動建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展,我國建筑業(yè)規(guī)模不斷擴大。從2006~2018年,我國建筑營造速度增長迅速,城鄉(xiāng)建筑面積大幅增加。分階段來看(圖1-2),2006~2013年,我國民用建筑竣工面積快速增長,從每年14億m2左右穩(wěn)定增長至2014年圖1-2中國各類民用建筑竣工面積及城鎮(zhèn)建筑拆除面積(2006~2018年)ΘU國家統(tǒng)計局,2017、2018年中國統(tǒng)計年鑒。@數(shù)據(jù)來源:住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2006~2017年《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》。Θ數(shù)據(jù)來源:竣工面積來源于《中國統(tǒng)計年鑒2017》,由于2017、2018年未分布固定資產(chǎn)投資口徑下的竣工面積,此兩年竣工面積參考建筑業(yè)企業(yè)竣工面積折算,拆除面積來源于模型估算。4第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放的超過25億m2;自2014年至今,我國民用建筑每年的竣工面積基本穩(wěn)定在25億m2左右;并且自2015年起已經(jīng)連續(xù)多年小幅下降。伴隨著大量開工和施工,全國拆除面積從2006年的3億m2快速增長,最終穩(wěn)定在每年15億m2左右。2018年我國的民用建筑竣工面積約為25億m2,竣工面積中住宅建筑約占67%,非住宅建筑約占33%。根據(jù)建筑功能的差別,可以將公共建筑分為辦公、酒店、商場、醫(yī)院、學(xué)校以及其他等類型,這其中各類型公共建筑在2001~2017年期間的竣工面積比例變化不大,以辦公、商場及學(xué)校為主,2017年三者竣工面積合計在公共建筑中的占比超過75%,其中商場占比31%,辦公建筑占比27%,學(xué)校占比17%。在其余類型中,醫(yī)院和酒店的占比較小,分別占5%和3%(圖1-3)。圖1-3各類公共建筑竣工面積占比(a)2001年;(b)2017年每年大量建筑的竣工使得我國建筑面積的存量不斷高速增長,2018年我國建筑面積總量約601億m2,其中:城鎮(zhèn)住宅建筑面積為244億m2,農(nóng)村住宅建筑面積為229億m2,公共建筑面積為128億m2,北方城鎮(zhèn)供暖面積為147億m2。對比我國與世界其他國家的人均建筑面積水平,可以發(fā)現(xiàn)我國的人均住宅面積已經(jīng)接近發(fā)達國家水平,但人均公共建筑面積與一些發(fā)達國家相比還相對處在低位,如圖1-5所示。在我國既有公共建筑中,人均辦公建筑面積已經(jīng)較為合理,但人均商場、醫(yī)院、學(xué)校的面積還相對較低。隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展,商場的規(guī)模很難繼續(xù)增長,但醫(yī)院、學(xué)校等公共服務(wù)類建筑的規(guī)模還存在增長空間,因此可能1.2全球建筑領(lǐng)域能源消耗與溫室氣體排放5圖1-4中國總建筑面積增長趨勢(2001~2018年)數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心估算結(jié)果。是我國下一階段新增公共建筑的主要分項。此外,其他建筑中包括交通樞紐、文體建筑以及社區(qū)活動場所等,預(yù)計在未來也將成為主要發(fā)展的公共建筑類型。圖1-5中外建筑面積對比(2017年)數(shù)據(jù)來源:odysseeMure數(shù)據(jù)庫,美國EnergyInformationAgency數(shù)據(jù)庫,日本國土交通省數(shù)據(jù)庫,印度全國抽樣調(diào)查組織調(diào)研報告,Satishkumar(2019)U1.2全球建筑領(lǐng)域能源消耗與溫室氣體排放建筑領(lǐng)域的用能和排放涉及建筑的不同階段,包括建筑建造、運行、拆除等,USatishkumaretal..EstimatingIndia》scommelenge.BuildingResearch&Information,2019,47:24-37.6第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放建筑領(lǐng)域相關(guān)的絕大部分用能和溫室氣體排放都是發(fā)生在建筑的建造和運行這兩個階段,因此本書所關(guān)注的是建筑的建造和建筑運行使用兩大階段,如圖1-6所示。圖1-6建筑領(lǐng)域能耗及碳排放的邊界從能源消耗的角度來講,建筑領(lǐng)域能源消耗包含建筑建造能耗和建筑運行能耗兩大部分。建筑建造階段的能源消耗指的是由于建筑建造所導(dǎo)致的從原材料開采、圖1-7建造能耗與排放的邊界建材生產(chǎn)、運輸以及現(xiàn)場施工所產(chǎn)生的能源消耗。在一般的統(tǒng)計口徑中,民用建筑建造與生產(chǎn)用建筑(非民用建筑)建造、基礎(chǔ)設(shè)施建造一起歸到建筑業(yè)中,如圖1-7所示。本書基于清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的估算,提供了我國建筑業(yè)建造能耗/排放和我國民用建筑建造能耗/排放兩套數(shù)據(jù)。建筑運行用能指的是在住宅、辦公建筑、學(xué)校、商場、賓館、交通樞紐、文體娛樂設(shè)施等建筑內(nèi),為居住者或使用者提供供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、炊事、生活熱水,以及其他為了實現(xiàn)建筑的各項服務(wù)功能所產(chǎn)生的能源消耗。許多國際能源研究機構(gòu)在研究全球各國建筑用能時,通常將建筑運行階段能耗劃分為居住建筑用能和非居住建筑用能兩大部分。但是這種劃分無法體現(xiàn)我國建筑能耗的真實類型及特點?；趯ξ覈ㄖ媚艿拈L期研究,本書將我國建筑用能分為城鎮(zhèn)住宅能耗、農(nóng)村住宅能耗、公共建筑能耗和北方采暖能耗這四大類,具體定義詳見本書第1.3節(jié)。1.2全球建筑領(lǐng)域能源消耗與溫室氣體排放7從溫室氣體排放的角度來看,建筑領(lǐng)域溫室氣體排放分為建筑建造和運行相關(guān)二氧化碳排放,以及建筑運行相關(guān)的非二氧化碳溫室氣體排放。建筑建造相關(guān)二氧化碳排放包含建材生產(chǎn)過程中的直接CO2排放和建造使用能源相關(guān)的間接CO2排放。類似的,建筑運行階段,也會導(dǎo)致能源使用帶來的直接CO2排放,例如供暖鍋爐燃煤、燃氣導(dǎo)致的直接排放,以及建筑用電所對應(yīng)的間接CO2排放。除二氧化碳排放以外,建筑運行階段使用的制冷產(chǎn)品,包括冷機、空調(diào)、冰箱等,由于所使用的制冷劑泄露,也是導(dǎo)致全球溫升的一種溫室氣體,因此建筑運行階段還會帶來這部分非CO2溫室氣體排放。根據(jù)國際能源署(InternationalEnergyAgency,IEA)對于全球建筑領(lǐng)域用能及排放的核算結(jié)果(圖1-8):2018年全球建筑業(yè)建造(含房屋建造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))和建筑運行相關(guān)的終端用能U占全球能耗的35%,其中建筑建造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的終端用能占全球能耗的比例為6%,建筑運行占全球能耗的比例為30%;2018年全球建筑業(yè)建造(含房屋建造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))相關(guān)二氧化碳排放占全球總CO2排放的11%,建筑運行相關(guān)二氧化碳排放占全球總CO2排放的28%。圖1-8全球建筑領(lǐng)域終端用能及CO2排放(2018年)(a)能耗;(b)CO2排放注:建筑業(yè),包含民用建筑建造、生產(chǎn)性建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建造。數(shù)據(jù)來源:InternationalEnergyAgency,2019Globalstatusreportforbuildingsandconstruction.根據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心對我國建筑領(lǐng)域用能及排放的核算結(jié)果:2018U終端用能,將供暖用熱、建筑用電與終端使用的各能源品種直接相加合得到。采用終端用能法表示的建筑運行用能、建筑業(yè)用能與采用一次能耗折算方法得到的數(shù)值和比例均偏小。8第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放年我國建筑建造和運行用能U占全社會總能耗的37%,與全球比例接近。但我國建筑建造占全社會能耗的比例為14%,建筑運行占中國全社會能耗的比例為23%。從CO2排放角度看,2018年我國建筑建造和運行相關(guān)二氧化碳排放占我國全社會總CO2排放量的比例約為42%,其中建筑建造占比為22%,建筑運行占比為20%(圖1-9)。圖1-9中國建筑領(lǐng)域用能及CO2排放(2018年)(a)能耗;(b)CO2排放注:建筑業(yè),包含民用建筑建造,生產(chǎn)性建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建造。數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心模型估算。由于我國處于城鎮(zhèn)化建設(shè)時期,因此建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建造能耗與排放仍然是全社會能耗與排放的重要組成部分,建造能耗占全社會的比例高于全球整體水平,也高于已經(jīng)完成城鎮(zhèn)化建設(shè)期的經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OrganizationforEconomicCo-operationandDevelopment,OECD)國家。但與OECD國家相比,我國建筑運行能耗與碳排放占比仍然較低。隨著我國逐漸進入城鎮(zhèn)化新階段,建設(shè)速度放緩,建筑的運行能耗和排放將成為更大的部分。比較其他國家人均能耗與單位建筑面積能耗(圖1-10),可以看出我國建筑能耗強度目前還低于各OECD國家,但差距近年來迅速縮小,但高于印度?？紤]我國未來建筑節(jié)能低碳發(fā)展目標,我國需要走一條不同于其他國家的發(fā)展路徑,這對于我國建筑領(lǐng)域發(fā)展將是極大的挑戰(zhàn)。同時,目前還有許多發(fā)展中國家正處在建筑能耗迅速變化的時期,我國的建筑用能發(fā)展路徑將作為許多國家路徑選擇的重要參U按照一次能耗方法折算,將采暖用熱、建筑用電折算為一次能源消耗之后,再與終端使用的各能源品種加合。1.2全球建筑領(lǐng)域能源消耗與溫室氣體排放9考,從而進一步影響全球建筑用能的發(fā)展。圖1-10中外建筑能耗對比(2017年)注:1.圓圈大小表示建筑能耗總量。2.各國消耗的電力按照我國發(fā)電煤耗系數(shù)折算為一次能耗。數(shù)據(jù)來源:IEA各國能源平衡表,世界銀行WDI數(shù)據(jù)庫,odysseeMure數(shù)據(jù)庫,美國ERI數(shù)據(jù)庫,日本國土交通省數(shù)據(jù)庫,韓國用能調(diào)研報告,印度全國抽樣調(diào)查組織調(diào)研報告,Satishkumar(2019)U。從碳排放來看,各國人均總碳排放與建筑部門碳排放占比如圖1-11所示。從圖中可得,目前我國人均總碳排放顯著高于全球水平,建筑部門略高于全球水平,顯著高于印尼、印度等國家,顯著低于絕大部分發(fā)達國家。近年來,我國應(yīng)對氣候變化的壓力不斷增大,建筑部門也需要實現(xiàn)低碳發(fā)展、盡早達峰。如何實現(xiàn)這一目圖1-11各國人均碳排放情況(2017年)數(shù)據(jù)來源:IEA,2019,Co2EmissionsfromFuelCombustion2019Highlights。USatishkumaretalBuildingResearch&Information,2019,47:24-37.10第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放標,是建筑部門發(fā)展的又一巨大挑戰(zhàn)。1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗隨著我國城鎮(zhèn)化進程不斷推進,民用建筑建造能耗也迅速增長。大規(guī)模建設(shè)活動的開展使用大量建材,建材的生產(chǎn)進而導(dǎo)致了大量能源消耗和碳排放的產(chǎn)生,是我國能源消耗和碳排放持續(xù)增長的一個重要原因。根據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的估算結(jié)果,我國民用建筑建造能耗從2004年的2億tce增長到2018年的5.2億tce,如圖1-12所示。在2018年民用建筑建造能耗中,城鎮(zhèn)住宅、農(nóng)村住宅、公共建筑分別占比為42%、14%和44%。圖1-12中國民用建筑建造能耗(2004~2018年)注:僅包含民用建筑建造。數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心估算。實際上,建筑業(yè)不僅包括民用建筑建造,還包括生產(chǎn)性建筑建造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),例如公路、鐵路、大壩等國的建設(shè)。民用建筑的建造能耗約占建筑業(yè)能耗清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心對全國建筑業(yè)的建造能耗進行了估算U,2004~U估算方法見《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2019》附錄。1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗112018年,我國建筑業(yè)建造能耗從接近4億tce增長到12億tce,2018年建筑業(yè)建造能耗(房屋建造與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))占全社會一次能源消耗的百分比高達29%,如圖1-13所示。建材生產(chǎn)的能耗是建筑業(yè)建造能耗的最主要組成部分,其中鋼鐵和水泥的生產(chǎn)能耗占到建筑業(yè)建造總能耗的80%以上。圖1-13中國建筑業(yè)建造能耗(2004~2018年)U注:建筑業(yè),包含民用建筑建造,生產(chǎn)性建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建造。數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心估算。我國快速城鎮(zhèn)化的建造需求不僅直接帶動能耗的增長,還決定了我國以鋼鐵、水泥等傳統(tǒng)重化工業(yè)為主的工業(yè)結(jié)構(gòu),這也是導(dǎo)致我國目前單位工業(yè)增加值能耗高的主要原因。目前世界主要發(fā)達國家如日本、法國、德國、英國以及其他OECD國家工業(yè)部門的單位增加值能耗都在0.1kgce/2010年不變價美元之下,全球平均的工業(yè)部門單位增加值能耗在0.18kgce/2010年不變價美元左右,而我國則超過0.3kgce/2010年不變價美元,是多數(shù)發(fā)達國家的3倍以上,全球平均水平的近2倍@。而在我國的工業(yè)用能中,鋼鐵、有色、化工、建材生產(chǎn)用能占到了工業(yè)總用能的67%,多數(shù)發(fā)達國家鋼鐵、建材、化工的用能之和都低于50%,部分國家如英國、美國僅在30%左右。另一方面,重化工業(yè)單位增加值能耗要遠高于其他輕工業(yè),例如冶金業(yè)、石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建材制造業(yè)單位增加值能耗分別為5.5tce/萬元、2.8tce/萬元、2.6tce/萬元、2.1tce/萬元,而食品制造業(yè)、紡織業(yè)、U由于《中國建筑業(yè)統(tǒng)計年鑒2019》截至本書成稿暫未出版,故2018年各類建材消耗量為推算結(jié)果。@能耗數(shù)據(jù)來源為國際能源署數(shù)據(jù)庫[OL].http://www.iea.org,其中各國工業(yè)用能為按照電熱當量法統(tǒng)計的終端用能,且工業(yè)能耗中未包含能源加工轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié);工業(yè)增加值數(shù)據(jù)來源為世界銀行數(shù)據(jù)庫[OL].https://data.worldbank.org。12第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放專業(yè)設(shè)備制造業(yè)、計算機通信及電子設(shè)備制造業(yè)的單位增加值能耗僅為0.30tce/萬在我國,有70%的鋼鐵、90%的建材、20%的有色金屬用于建筑與基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中,建設(shè)耗材生產(chǎn)用能約占我國工業(yè)總用能的42%。可見,我國快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的大量建設(shè)用材需求,使得鋼鐵、建材、有色、化工等重化工業(yè)在我國現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占比很高,進而導(dǎo)致了我國工業(yè)單位增加值偏高。目前,我國城鎮(zhèn)化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已初步完成,今后大規(guī)模建設(shè)的現(xiàn)狀將發(fā)生轉(zhuǎn)變。2018年我國城鎮(zhèn)地區(qū)的人均住宅面積是29m2/人,已經(jīng)接近亞洲發(fā)達國家日本和韓國的水平,但仍然遠低于美國水平。我國在城鎮(zhèn)化過程中已經(jīng)逐漸形成了以小區(qū)公寓式住宅為主的城鎮(zhèn)居住模式,因此不會達到美國以獨棟別墅為主模式下的人均住宅面積水平。而從城市形態(tài)來看,我國高密集度大城市的發(fā)展模式使公共建筑空間利用效率高,從而也無必要按照歐美的人均公共建筑規(guī)模發(fā)展。在未來,只要不“大拆大建”,維持建筑壽命,由城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)拉動的鋼鐵、建材等高能耗產(chǎn)業(yè)也就很難再像以往那樣持續(xù)增長。因此,在接下來的城鎮(zhèn)化過程中,避免大拆大建,發(fā)展建筑延壽技術(shù),加強房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的修繕,維持建筑壽命對于我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和用能總量的控制具有重要意義。本書所關(guān)注的建筑運行能耗指的是民用建筑的運行能源消耗,包括住宅、辦公建筑、學(xué)校、商場、賓館、交通樞紐、文體娛樂設(shè)施等非工業(yè)建筑。基于對我國民用建筑運行能耗的長期研究,考慮到我國南北地區(qū)冬季供暖方式的差別、城鄉(xiāng)建筑形式和生活方式的差別,以及居住建筑和公共建筑人員活動及用能設(shè)備的差別,本書將我國的建筑用能分為四大類,分別是:北方城鎮(zhèn)供暖用能、城鎮(zhèn)住宅用能(不包括北方地區(qū)的供暖)、公共建筑用能(不包括北方地區(qū)的供暖),以及農(nóng)村住宅用能,詳細定義如下。(1)北方城鎮(zhèn)供暖用能指的是采取集中供暖方式的省、自治區(qū)和直轄市的冬季供暖能耗,包括各種形式的集中供暖和分散供暖。地域涵蓋北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆的全部城鎮(zhèn)地區(qū),以及四川的一部分。西藏、川西、貴州部分地區(qū)等,冬季寒 1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗13冷,也需要供暖,但由于當?shù)氐哪茉礌顩r與北方地區(qū)完全不同,其問題和特點也很不相同,需要單獨考慮。將北方城鎮(zhèn)供暖部分用能單獨計算的原因是,北方城鎮(zhèn)地區(qū)的供暖多為集中供暖,包括大量的城市級別熱網(wǎng)與小區(qū)級別熱網(wǎng)。與其他建筑用能以樓棟或者以戶為單位不同,這部分供暖用能在很大程度上與供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和運行方式有關(guān),并且其實際用能數(shù)值也是按照供暖系統(tǒng)來統(tǒng)一統(tǒng)計核算,所以把這部分建筑用能作為單獨一類,與其他建筑用能區(qū)別對待。目前的供暖系統(tǒng)按熱源系統(tǒng)形式及規(guī)模分類,可分為大中規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)、小規(guī)模熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域燃煤鍋爐、區(qū)域燃氣鍋爐、小區(qū)燃煤鍋爐、小區(qū)燃氣鍋爐、熱泵集中供暖等集中供暖方式,以及戶式燃氣爐、戶式燃煤爐、空調(diào)分散供暖和直接電加熱等分散供暖方式。使用的能源種類主要包括燃煤、燃氣和電力。本書考察一次能源消耗,也就是包含熱源處的一次能源消耗或電力的消耗,以及服務(wù)于供熱系統(tǒng)的各類設(shè)備(風(fēng)機、水泵)的電力消耗。這些能耗又可以劃分為熱源和熱力站的轉(zhuǎn)換損失、管網(wǎng)的熱損失和輸配能耗,以及建筑的最終得熱量。(2)城鎮(zhèn)住宅用能(不包括北方城鎮(zhèn)供暖用能)指的是除了北方地區(qū)的供暖能耗外,城鎮(zhèn)住宅所消耗的能源。在終端用能途徑上,包括家用電器、空調(diào)、照明、炊事、生活熱水,以及夏熱冬冷地區(qū)的冬季供暖能耗。城鎮(zhèn)住宅使用的主要商品能源種類是電力、燃煤、天然氣、液化石油氣和城市煤氣等。夏熱冬冷地區(qū)的冬季供暖絕大部分為分散形式,熱源方式包括空氣源熱泵、直接電加熱等針對建筑空間的供暖方式,以及炭火盆、電熱毯、電手爐等各種形式的局部加熱方式,這些能耗都歸入此類。(3)商業(yè)及公共建筑用能(不包括北方地區(qū)供暖用能)這里的商業(yè)及公共建筑指人們進行各種公共活動的建筑,包含辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑、以及交通運輸類建筑,既包括城鎮(zhèn)地區(qū)的公共建筑,也包含農(nóng)村地區(qū)的公共建筑。2014年之前的《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》在公共建筑分項中僅考慮了城鎮(zhèn)地區(qū)公共建筑,而未考慮農(nóng)村地區(qū)的公共建筑,農(nóng)村公共建筑從用能特點、節(jié)能理念和技術(shù)途徑各方面與城鎮(zhèn)公共建筑有較大的相似之處,因此從2015年起將農(nóng)村公共建筑也統(tǒng)計入公共建筑用能一項,統(tǒng)稱為公共建筑用能。除了北方地區(qū)的供暖能耗外,建筑內(nèi)由于各種活動而產(chǎn)生的能耗,包括空調(diào)、照明、插座、電梯、炊事、各種服務(wù)設(shè)施,以及夏熱冬冷地區(qū)城鎮(zhèn)公共建筑的冬季供14第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放暖能耗。公共建筑使用的商品能源種類是電力、燃氣、燃油和燃煤等。(4)農(nóng)村住宅用能指農(nóng)村家庭生活所消耗的能源,包括炊事、供暖、降溫、照明、熱水、家電等。農(nóng)村住宅使用的主要能源種類是電力、燃煤、液化石油氣、燃氣和生物質(zhì)能(秸稈、薪柴)等。其中的生物質(zhì)能部分能耗沒有納入國家能源宏觀統(tǒng)計,但是農(nóng)村住宅用能的重要部分,本書將其單獨列出。本書考察建筑運行的一次能耗。對于建筑使用的電力,本書根據(jù)全國平均火力供電煤耗系數(shù)轉(zhuǎn)化一次能耗。對于建筑運行導(dǎo)致的對于熱電聯(lián)產(chǎn)方式的集中供熱熱源,根據(jù)《民用建筑能耗標準》GB/T51161—2016的規(guī)定,根據(jù)輸出的電力和熱量的值來分攤輸入的燃料。本章的建筑能耗數(shù)據(jù)來源于清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心建立的中國建筑能耗模型(ChinaBuildingEnergyModel,CBEM)的研究結(jié)果,分析我國建筑能耗現(xiàn)狀和從2001~2018年的變化情況。從2001~2018年,建筑能耗總量及其中電力消耗量均大幅增長,如圖1-14所示。2018年建筑運行的總商品能耗為10億tceU,約占全國能源消費總量的22%,建筑商品能耗和生物質(zhì)能共計10.9億tce(其中生物質(zhì)能耗約0.9億tce),具體如表1-1所示。圖1-14中國建筑運行消耗的一次能耗和電總電量(2001~2018年)U本書中盡可能單獨統(tǒng)計核算電力消耗和其他類型的終端能源消耗,當必須把二者合并時,2015年以前出版的《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》中采用發(fā)電煤耗法對終端電耗進行換算,從《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2015》起采用供電煤耗法對終端耗電量進行換算,即按照每年的全國平均火力供電煤耗把電力消耗量換算為用標準煤表示的一次能耗,本書第2章中在計算農(nóng)村住宅能耗總量時對于電力消耗也采用此方法進行折算。因本書定稿時國家統(tǒng)計局尚未公布2018年的全國火電供電煤耗值,故選用2017年數(shù)值,為309gce/kwh。 1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗15中國建筑能耗(2018年)表1一1用能分類宏觀參數(shù)(面積或戶數(shù))用電量(億kwh)商品能耗(億tce)一次能耗強度北方城鎮(zhèn)供暖147億m25712.12城鎮(zhèn)住宅(不含北方地區(qū)供暖)2.98億戶244億m254042.41公共建筑(不含北方地區(qū)供暖)128億m280993.32農(nóng)村住宅1.48億戶229億m226232.161460kgce/戶合計14億人601億m21669710將四部分建筑能耗的規(guī)模、強度和總量表示在圖1-15中的四個方塊中,橫向表示建筑面積,縱向表示單位面積建筑能耗強度,四個方塊的面積即是建筑能耗的總量。從建筑面積上來看,城鎮(zhèn)住宅和農(nóng)村住宅的面積最大,北方城鎮(zhèn)供暖面積約占建筑面積總量的四分之一弱,公共建筑面積僅占建筑面積總量的1/5弱,但從能耗強度來看,公共建筑和北方城鎮(zhèn)供暖能耗強度又是四個分項中較高的。因此,從用能總量來看,基本呈“四分天下”的局勢,四類用能各占建筑能耗的1/4左右。圖1-15中國建筑運行能耗(2018年)16第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放近年來,隨著公共建筑規(guī)模的增長及平均能耗強度的增長,公共建筑的能耗已經(jīng)成為中國建筑能耗中比例最大的一部分。2008~2018年,四個用能分項的總量和強度變化如圖1-16所示,從各類能耗總量上看,除農(nóng)村用生物質(zhì)能持續(xù)降低外,各類建筑的用能總量都有明顯增長。而分析各類建筑能耗強度,進一步發(fā)現(xiàn)以下特點。圖1-16建筑用能各分項總量和強度逐年變化(2008~2018年)(a)北方城鎮(zhèn)供暖;(b)公共建筑;(c)城鎮(zhèn)住宅;(d)農(nóng)村住宅(1)北方城鎮(zhèn)供暖能耗強度較大,近年來持續(xù)下降,顯示了節(jié)能工作的成效。(2)公共建筑單位面積能耗強度持續(xù)增長,各類公共建筑終端用能需求(如空調(diào)、設(shè)備、照明等)的增長,是建筑能耗強度增長的主要原因,尤其是近年來許多城市新建的一些大體量并應(yīng)用大規(guī)模集中系統(tǒng)的建筑,能耗強度大大高出同類建筑。(3)城鎮(zhèn)住宅戶均能耗強度增長,這是由于生活熱水、空調(diào)、家電等用能需求增加,夏熱冬冷地區(qū)冬季供暖問題也引起了廣泛的討論;由于節(jié)能燈具的推廣,住宅中照明能耗沒有明顯增長,炊事能耗強度也基本維持不變。(4)農(nóng)村住宅的戶均商品能緩慢增加,在農(nóng)村人口和戶數(shù)緩慢減少的情況下,農(nóng)村商品能耗基本穩(wěn)定,其中由于農(nóng)村各類家用電器普及程度增加和北方清潔取暖 1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗17“煤改電”等原因,用電量近年來提升顯著。同時,生物質(zhì)能使用量持續(xù)減少,因此農(nóng)村住宅總用能近年來呈緩慢下降趨勢。1.北方城鎮(zhèn)供暖2018年北方城鎮(zhèn)供暖能耗為2.12億tce,占全國建筑總能耗的21%。2001~2018年,北方城鎮(zhèn)建筑供暖面積從50億m2增長到147億m2,增加了將近2倍,而能耗總量增加不到1倍,能耗總量的增長明顯低于建筑面積的增長,體現(xiàn)了節(jié)能工作取得的顯著成績———平均的單位面積供暖能耗從2001年的23kgce/m2,降低到2018年的14.4kgce/m2,降幅明顯。具體來說,能耗強度降低的主要原因包括建筑保溫水平提高使得需熱量降低,及高效熱源方式占比提高和運行管理水平提升。(1)建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫水平的提高。近年來,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部通過多種途徑提高建筑保溫水平,包括:建立覆蓋不同氣候區(qū)、不同建筑類型的建筑節(jié)能設(shè)計標準體系,從2004年年底開始的節(jié)能專項審查工作,以及“十二五”期間開展的既有居住建筑改造。這三方面工作使得我國建筑的保溫水平整體大大提高,起到了降低建筑實際需熱量的作用。(2)高效熱源方式占比迅速提高。各種供暖方式的效率不同,總體來看,高效的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖、區(qū)域鍋爐方式取代小型燃煤鍋爐和戶式分散小煤爐,使后者的比例迅速減少;各類熱泵飛速發(fā)展,以燃氣為能源的供暖方式比例增加。同時,近年來供暖系統(tǒng)效率提高顯著,特別是“十二五”期間開展的供暖系統(tǒng)節(jié)能增效改造,使得各種形式的集中供暖系統(tǒng)效率得以整體提高。2.城鎮(zhèn)住宅(不含北方供暖)2018年城鎮(zhèn)住宅能耗(不含北方供暖)為2.41億tce,占建筑總商品能耗的24%,其中電力消耗5404億kwh。2001年到2018年我國城鎮(zhèn)住宅能耗的年平均增長率達到7%,2018年各終端用能途徑的能耗總量增長至2001年的3.4倍。從用能的分項來看,炊事、家電和照明是我國城鎮(zhèn)住宅除北方集中供暖外耗能比例最大的三個分項,由于我國已經(jīng)采取了各項提升炊事燃燒效率、家電和照明效率的政策和相應(yīng)的重點工程,所以這三項終端能耗的增長趨勢已經(jīng)得到了有效的控制,近年來的能耗總量年增長率均比較低。對于家用電器、照明和炊事能耗,最主18第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放要的節(jié)能方向是提高用能效率和盡量降低待機能耗,例如:節(jié)能燈的普及對于住宅照明節(jié)能的成效顯著,對于家用電器,有一些需要注意的:電視機、飲水機等待機會造成能量大量浪費的電器,應(yīng)該提升生產(chǎn)標準,例如加強電視機機頂盒的可控性、提升飲水機的保溫水平,避免待機的能耗大量浪費。對于一些會造成居民生活方式改變的電器,例如衣物烘干機等,不應(yīng)該從政策層面給予鼓勵或補貼,警惕這類高能耗電器的大量普及造成的能耗躍增。而另一方面,夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖、夏季空調(diào)以及生活熱水能耗雖然目前所占比例不高,戶均能耗均處于較低的水平,但增長速度十分快,夏熱冬冷地區(qū)供暖能耗的年平均增長率更是高達50%以上,因此這三項終端用能的節(jié)能應(yīng)該是我國城鎮(zhèn)住宅下階段節(jié)能的重點工作,方向應(yīng)該是避免在住宅內(nèi)大面積使用集中系統(tǒng),提倡目前分散式系統(tǒng),同時提高各類分散式設(shè)備的能效標準,在室內(nèi)服務(wù)水平提高的同時避免能耗的劇增。3.公共建筑(不含北方供暖)2018年全國公共建筑面積約為128億m2,其中農(nóng)村公共建筑約有16億m2。公共建筑總能耗(不含北方供暖)為3.32億tce,占建筑總能耗的33%,其中電力消耗為8099億kwh。公共建筑總面積的增加、大體量公共建筑占比的增長,以及用能需求的增長等因素導(dǎo)致了公共建筑單位面積能耗從2001年的17kgce/m2增長到26kgce/m2,能耗強度增長迅速,同時能耗總量增幅顯著。我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展促使了公共建筑面積大幅增長,2001年以來,公共建筑竣工面積接近80億m2,約占當前公共建筑保有量的79%,即3/4的公共建筑是在2001年后新建的。這一增長一方面是由于近年來大量商業(yè)辦公樓、商業(yè)綜合體等商業(yè)建筑的新建,另一方面是由于我國全面建設(shè)小康社會、提升公共服務(wù)的推進,相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施需逐漸完善,公共服務(wù)性質(zhì)的公共建筑,如學(xué)校、醫(yī)院、體育場館等的規(guī)模將有所增加。在公共建筑面積迅速增長的同時,大體量公共建筑占比也顯著增長,這一部分建筑由于建筑體量和形式約束導(dǎo)致的空調(diào)、通風(fēng)、照明和電梯等用能強度遠高于普通公共建筑,這也是我國公共建筑能耗強度持續(xù)增長的重要原因。4.農(nóng)村住宅2018年農(nóng)村住宅的商品能耗為2.16億tce,占全國當年建筑總能耗的22%,其中電力消耗為2623億kwh,此外,農(nóng)村生物質(zhì)能(秸稈、薪柴)的消耗約折合0.9億tce。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,2001~2018年農(nóng)村人口從8.0億人減少到5.6億 1.3中國建筑領(lǐng)域能源消耗19人,而農(nóng)村住房面積從人均26m2/人增加到41m2/人U,隨著城鎮(zhèn)化的逐步推進,農(nóng)村住宅的規(guī)模已經(jīng)基本穩(wěn)定在230億m2左右。近年來,隨著農(nóng)村電力普及率的提高、農(nóng)村收入水平的提高,以及農(nóng)村家電數(shù)量和使用的增加,農(nóng)村戶均電耗呈快速增長趨勢。例如,2001年全國農(nóng)村居民平均每百戶空調(diào)器擁有臺數(shù)僅為16臺/百戶,2018年已經(jīng)增長至65臺/百戶,不僅帶來空調(diào)用電量的增長,也導(dǎo)致了夏季農(nóng)村用電負荷尖峰的增長。隨著北方地區(qū)“煤改電”工作的開展和推進,北方地區(qū)冬季供暖用電量和用電尖峰也出現(xiàn)了顯著增長,詳見本書第2.4節(jié)。同時,越來越多的生物質(zhì)能被散煤和其他商品能源替代,這就導(dǎo)致農(nóng)村生活用能中生物質(zhì)能源的比例迅速下降。作為減少碳排放的重要技術(shù)措施,生物質(zhì)以及可再生能源利用將在農(nóng)村住宅建筑中發(fā)揮巨大作用。在《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016~2030年)》中,提出將在農(nóng)村開發(fā)生態(tài)能源農(nóng)場,發(fā)展生物質(zhì)能、能源作物等。在《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中,明確了我國農(nóng)村生物質(zhì)用能的發(fā)展目標,“推進生物質(zhì)成型燃料在農(nóng)村炊事采暖中的應(yīng)用”,并且將生物質(zhì)能源建設(shè)成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)。同時,我國于2014年提出《關(guān)于實施光伏扶貧工程工作方案》,提出在農(nóng)村發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè),作為脫貧的重要手段。如何充分利用農(nóng)村地區(qū)各種可再生資源豐富的優(yōu)勢,通過整體的能源解決方案,在實現(xiàn)農(nóng)村生活水平提高的同時不使商品能源消耗同步增長,加大農(nóng)村非商品能利用率,既是我國農(nóng)村住宅節(jié)能的關(guān)鍵,也是我國能源系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要問題。近年來隨著我國東部地區(qū)的霧霾治理工作和清潔取暖工作的深入展開,各級政府和相關(guān)企業(yè)投入巨大資金增加農(nóng)村供電容量、鋪設(shè)燃氣管網(wǎng)、將原來的戶用小型燃煤鍋爐改為低污染形式,農(nóng)村地區(qū)的用電量和用氣量出現(xiàn)了大幅增長。關(guān)于農(nóng)村地區(qū)電和天然氣消耗量的數(shù)據(jù)詳見本書第2章。農(nóng)村地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整將徹底改變目前農(nóng)村的用能方式,促進農(nóng)村的現(xiàn)代化進程。利用好這一機遇,科學(xué)規(guī)劃,實現(xiàn)農(nóng)村能源供給側(cè)和消費側(cè)的革命,建立以可再生能源為主的新的農(nóng)村生活用能系統(tǒng),將對實現(xiàn)我國當前的能源革命起到重要作用,關(guān)于此內(nèi)容的探討詳見本書第4章和第5章。U中國國家統(tǒng)計局,中國統(tǒng)計年鑒2014.北京:中國統(tǒng)計出版社,2014。20第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放1.4建筑領(lǐng)域溫室氣體排放1●4●1建筑建造能耗相關(guān)二氧化碳建筑與基礎(chǔ)設(shè)施的建造不僅消耗大量能源,還會導(dǎo)致大量二氧化碳排放。其中,除能源消耗所導(dǎo)致的二氧化碳排放之外,水泥的生產(chǎn)過程排放U也是重要組成部分。2018年我國建筑業(yè)消耗水泥約22億t,生產(chǎn)過程導(dǎo)致了約11億tCo2的生產(chǎn)過程碳排放。2018年我國民用建筑建造相關(guān)的碳排放總量約為18億tCo2。在這之中,建材生產(chǎn)運輸階段用能相關(guān)的碳排放以及水泥生產(chǎn)工藝過程碳排放是主要部分,分別占比65%和30%(圖1-17)。圖1-17中國民用建筑建造碳排放(2004~2018年)注:僅包含民用建筑建造。數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心估算。民用建筑建造的碳排放約占我國建筑業(yè)建造相關(guān)碳排放的44%。2018年我國建筑業(yè)建造相關(guān)的碳排放總量約41億tCo2,接近我國碳排放總量的1/2(圖1-18)。U指水泥生產(chǎn)過程中除燃燒外的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的碳排放。1.4建筑領(lǐng)域溫室氣體排放21圖1-18中國建筑業(yè)建造二氧化碳排放(2004~2018年)注:建筑業(yè),包含民用建筑建造,生產(chǎn)性建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建造。數(shù)據(jù)來源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心估算。1●4●2建筑運行能耗相關(guān)的二氧化碳排放建筑能耗總量的增長、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整都會影響建筑運行相關(guān)的二氧化碳排放。建筑運行階段消耗的能源種類主要以電、煤、天然氣為主,其中:城鎮(zhèn)住宅和公共建筑這兩類建筑中70%的能源均為電,以間接二氧化碳排放為主,北方城鎮(zhèn)中消耗的熱電聯(lián)產(chǎn)熱力也會帶來一定的間接二氧化碳排放;而北方供暖和農(nóng)村住宅這兩類建筑,能源消耗中使用煤的比例高于電,在北方供暖分項中用煤的比例超過了80%,農(nóng)村住宅中用煤的比例約為60%,這會導(dǎo)致大量的直接二氧化碳排放。隨著我國電力結(jié)構(gòu)中零碳電力比例的提升,我國電力的平均排放因子U從2001年的771gco2/kwh下降到2018年的553gco2/kwh;而電力在建筑運行能源消耗中比例也不斷提升,這兩方面都顯著地促進了建筑運行用能的低碳化發(fā)展。2018年我國建筑運行的化石能源消耗相關(guān)的碳排放為21億tco2,如圖1-19所示,其中直接碳排放占50%,電力相關(guān)的間接碳排放占42%,熱電聯(lián)產(chǎn)熱力相關(guān)的間接碳排放占8%。2018年我國建筑運行相關(guān)二氧化碳排放折合人均建筑運行碳排放指標為1.5t/人,折合單位面積平均建筑運行碳排放指標為35kg/m2。按照U2015年及之前全國平均度電碳排放因子參考《低碳發(fā)展藍皮書》,2015年之后由于《低碳發(fā)展藍皮書》的數(shù)據(jù)未繼續(xù)更新,本書根據(jù)藍皮書中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及近3年來零碳電力比例提升和火力發(fā)電效率提升情況折算。22第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放四個建筑用能分項的碳排放占比分別為:農(nóng)村住宅23%,公共建筑30%,北方供暖26%,城鎮(zhèn)住宅21%o圖1-19建筑運行相關(guān)二氧化碳排放量(2001~2018年)將四部分建筑碳排放的規(guī)模、強度和總量表示在圖1-20中的方塊圖中,橫向表示建筑面積,縱向表示單位面積碳排放強度,四個方塊的面積即是碳排放總量o可以發(fā)現(xiàn)四個分項的碳排放呈現(xiàn)與能耗不盡相同的特點:公共建筑由于建筑能耗強度最高,所以單位建筑面積的碳排放強度也最高,為49.7kgco2/m2;而北方供暖分項由于大量燃煤,碳排放強度次之,為37.3kgco2/m2;農(nóng)村住宅和城鎮(zhèn)住宅單圖1-20中國建筑運行相關(guān)二氧化碳排放量(2018年) 1.5中國建筑節(jié)能領(lǐng)域政策進展23位面積的一次能耗強度相關(guān)不大,但農(nóng)村住宅由于電氣化水平低,燃煤比例高,所以單位面積的碳排放強度高于城鎮(zhèn)住宅:農(nóng)村住宅單位建筑面積的碳排放強度為21kgCo2/m2,而城鎮(zhèn)住宅單位建筑面積的碳排放強度為17.5kgCo2/m2。1●4●3建筑領(lǐng)域非二氧化碳溫室氣體排放除二氧化碳排放以外,建筑運行階段使用的制冷產(chǎn)品,包括制冷機、空調(diào)、冰箱等,由于所使用的制冷劑泄露,也是導(dǎo)致全球溫升的一種溫室氣體,因此建筑運行階段還會帶來這部分非Co2溫室氣體排放。氫氟碳化物HFCs類物質(zhì)由于其臭氧損耗潛值為零的特點,曾被認為是理想的臭氧層損耗物質(zhì)替代品,被廣泛用做冷媒。但其全球變暖潛值(GlobalWarmingPerformance,GWP)較高,目前也成為建筑領(lǐng)域非二氧化碳溫室氣體排放的主要來源。HFCs在建筑領(lǐng)域主要用于空調(diào)制冷設(shè)備制冷劑的制造,由此所導(dǎo)致的溫室氣體排放也是我國占比最大的非二氧化碳溫室氣體排放。根據(jù)北京大學(xué)胡建信教授的研究結(jié)果,2017年我國由于家用空調(diào)和商業(yè)空調(diào)造成的HFC溫室氣體排放約為0.8億~1億tCo2-eqU,而且近幾年快速增長。值得注意的是,空調(diào)制冷裝置充灌的冷媒量并不等于當年冷媒的排放總量,這是由于中國30%以上的空調(diào)制冷產(chǎn)品出口,冷媒隨之出口;而安裝在國內(nèi)的空調(diào)制冷設(shè)施的當年冷媒泄漏量也小于當年的總充灌量。這是由于我國建筑的空調(diào)制冷裝置安裝量仍在逐年增加,泄漏量應(yīng)為總安裝量達到平衡之后的年充灌總量。但隨著我國家用空調(diào)和冰箱增量的減少和更新?lián)Q代率的降低,以及使用期制冷劑泄漏問題的改善,未來建筑領(lǐng)域非二氧化碳溫室氣體排放有較大的下降空間。1.5中國建筑節(jié)能領(lǐng)域政策進展近年來,能源對外依存度高、氣候變化以及環(huán)境污染是我國能源領(lǐng)域所面臨的U胡建信,中國氫氟碳化物(HFCs)減排情景分析。24第1章中國建筑能耗與溫室氣體排放重要問題,亟需改變能源的供給與消費結(jié)構(gòu)來減小能源對外依存,破解霧霾問題,實現(xiàn)低碳發(fā)展。在此背景下,我國基于對于能源革命形勢的精準判斷以及指導(dǎo)方針,出臺各類政策及工作方案,穩(wěn)步推進我國能源革命工作的進程。2014年6月13日,中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議,研究國家能源安全戰(zhàn)略。習(xí)近平強調(diào),能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題,對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關(guān)重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢,保障國家能源安全,必須推動能源生產(chǎn)和消費革命。在會議上,習(xí)近平就推動能源生產(chǎn)和消費革命提出五點要求,即:推動能源消費革命,推動能源供給革命,推動能源技術(shù)革命,推動能源體制革命,以及全方位加強國際合作。在上述方針的指導(dǎo)下,國家發(fā)展改革委以及國家能源局在2016年12月印發(fā)《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016~2030)》,其中細化了能源“四個革命,一個合作”的戰(zhàn)略目標和具體任務(wù),提出了重點領(lǐng)域的十三項重大戰(zhàn)略行動,例如全民節(jié)能行動,能源消費總量和強度控制行動,煤炭清潔利用行動,非化石能源跨越式發(fā)展行動,農(nóng)村新能源行動等為能源革命具體規(guī)劃體系和實施方案的制定奠定了基礎(chǔ)。2019年國家發(fā)展改革委以及國家能源局等也相繼出臺多項意見以及行動方案,在能源供給和消費領(lǐng)域推動能源革命的深入落實。2019年3月國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于深入推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革進一步淘汰煤電落后產(chǎn)能促進煤電行業(yè)優(yōu)化升級的意見》,提出七類需實施淘汰關(guān)停的燃煤機組,促進煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2019年5月國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》,對各省級行政區(qū)域設(shè)定可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重,并提出十三項具體政策措施,促進我國對可再生能源的開發(fā)和利用。2019年6月國家發(fā)展改革委等7部委聯(lián)合發(fā)布《綠色高效制冷行動方案》提出強化標準引領(lǐng)大幅度提高制冷產(chǎn)品能效水平,提升綠色高效制冷產(chǎn)品供給,促進綠色高效制冷消費,推進節(jié)能改造,深化國際合作五項主要任務(wù)。2019年10月國家發(fā)展改革委印發(fā)《綠色生活創(chuàng)建行動總體方案》,提出通過開展節(jié)約型機關(guān)創(chuàng)建行動,綠色家庭創(chuàng)建行動,綠色學(xué)校創(chuàng)建行動,綠色社區(qū)創(chuàng)建行動,綠色出行創(chuàng)建行動,綠色商場創(chuàng)建行動,以及綠色建筑創(chuàng)建行動廣泛宣傳推 1.5中國建筑節(jié)能領(lǐng)域政策進展25廣簡約適度綠色低碳文明健康的生活理念和生活方式。減小能源對外依存,破解霧霾問題,實現(xiàn)低碳發(fā)展,需要徹底改變目前的能源供給結(jié)構(gòu),從碳基的燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)變?yōu)榭稍偕茉礊橹鲗?dǎo)的低碳能源供給結(jié)構(gòu),以消除污染物和溫室氣體排放。另一方面,新的能源供給結(jié)構(gòu)需要有新的能源消費模式,需要徹底改變目前對應(yīng)于以化石能源為主的能源消費模式,提高電力占比,以適應(yīng)低碳能源的供給結(jié)構(gòu)。同時,還需要盡可能提高電力系統(tǒng)的靈活性,以實現(xiàn)電力供需之間的匹配?；趯ξ覈茉垂┙o消費現(xiàn)狀以及資源稟賦的深入分析(詳見《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2019》第3章),針對能源供給側(cè)以及工業(yè)、交通、建筑三大領(lǐng)域能源消費變革途徑的判斷如下。1.我國未來能源供給側(cè)變革途徑“缺油少氣”是我國能源資源的基本現(xiàn)狀,同時我國具有世界領(lǐng)先的可再生能源利用技術(shù)和煤的清潔利用技術(shù),因而我國不應(yīng)該按照西方發(fā)達國家六十年前的路徑通過煤改油氣來改善大氣環(huán)境,再到目前由油氣逐漸向低碳能源轉(zhuǎn)型,而應(yīng)該直接由煤炭跨越到大比例可再生能源與核能的低碳能源結(jié)構(gòu),從現(xiàn)在開始大力發(fā)展可再生能源與核能為主的能源供給系統(tǒng)。發(fā)展以可再生能源與核能為主的能源供給系統(tǒng),電在終端用能占比要達到60%以上(按照發(fā)電煤耗核算),化石能源約占20%,生物質(zhì)能源約占20%,其中非化石能源電力占比要達到60%以上。可再生電力主要是風(fēng)電、光電和水電,水電大發(fā)展靠水力資源,目前我國待開發(fā)的水力資源主要集中在西部青藏高原;而光電、風(fēng)電則需要大量的土地空間資源,按照我國人口分布狀況,胡煥庸線以西才是土地空間資源富足的發(fā)展風(fēng)電光電的區(qū)域。在這種情況下,發(fā)展可再生能源需要通過發(fā)展大功率長距離輸電,解決可再生電力在供給側(cè)與需求側(cè)之間空間上的不匹配問題;發(fā)展多種儲能技術(shù)和柔性用電技術(shù),解決可再生電力在時間上與需求的不匹配問題,即電源側(cè)和負荷側(cè)的調(diào)峰問題?；谏鲜雠袛?能源供給側(cè)變革應(yīng)著重解