2022年建筑近零碳升级白皮书

碳中和时代开启01 1.1 实现碳中和的决心与路径：建筑运营是减碳的决定领域21.2 发展近零碳建筑是城市建筑运营的主要方向4 近零碳建筑的挑战02 2.1 我国近零碳建筑行业的现状92.2 调研目的与结论10 建筑近零升级路径探索03 3.1 近零碳建筑的升级路径213.2 新能效管理系统26 案例04 4.1 深圳福田安托山总部大厦园区304.2 深圳国际低碳城354.3 深圳市超大中心城区双碳顶设规划38 未来展望05 5.1 科技创新是迈向净零碳建筑的最佳路径405.2 政策推动是迈向净零碳建筑的可靠保障41 结语06 42 碳中和时代开启 2009 年，在哥本哈根举行的气候大会上，多数国家认为减少碳排放对经济发展是一种负担，这次气候峰会最终并未能出台一份具有法律约束力的协议文本而遗憾落幕。短短几年过去，在 2015年的巴黎气候大会上，几乎所有的国家都认同碳排放事关人类的生死存亡，全球碳中和共识已然形成，不仅发达国家提出近零碳排放目标，以中国为代表的一些发展中国家也提出碳中和目标。碳中和目标的提出，代表着一个旧时代的结束，也意味着一个新时代的开启。实现碳中和目标会带来巨大的市场机遇，也会面临巨大的挑战，包括建筑业在内的各行各业都要面临发展模式的深刻转变。谁能抓住这个历史机遇，谁就能在未来几十年内引领人类发展的奇迹，这个奇迹，不只是经济增长，更重要的是在保证发展质量和人们福祉提高的同时，实现“人与自然和谐共生”的现代化。 1.1实现碳中和的决心与路径：建筑运营是减碳的决定领域 根据国际能源署（IEA）发布的《2019 年全球建筑现状报告》数据显示：在所有与能源相关的行业里，建筑行业二氧化碳排放总量位于首位，占总排放量的 39%。未来几年，建筑行业仍将保持高速增长，这给实现《巴黎协定》提出了严峻的挑战。从国内建筑业来看，这种情况无疑更加严重，根据 2021 年发布的《中国建筑能耗与碳排放研究报告》数据，2019 年建筑全过程碳排放 49.97 亿吨，占全国碳排放比重的 50.6%，其中运营阶段碳排 10.3 亿吨，占当年全国碳排 21.2%。在“碳达峰”、“碳中和”的战略目标下，建筑行业发展节能减排、绿色环保模式的重要性显著提升，其中建筑运营是需要重点关注的领域。 2019 年全国建筑全过程碳排放总量为 49.97 亿 tCO2，占全国碳排放的比重为 50.6%。其中：建材生产阶段碳排放 27.7 亿 tCO2，占全国碳排放的比重为 28.0%。建筑施工阶段碳排放 1.00 亿 tCO2，占全国碳排放的比重为 1.0%。建筑运行阶段碳排放 21.3 亿 tCO2，占全国碳排放的比重为 21.6%。 1.2建筑近零升级是城市建筑走向碳中和的主要方向 今天近零能耗建筑和近零碳建筑等术语逐渐进入建筑节能领域。近零能耗建筑的概念相对成熟，欧盟于 2010 年 7 月 9 日发布了《建筑能效指令》（修订版），要求各成员国确保在 2018 年 12月 31 日起，所有政府持有或使用的新建建筑达到“近零能耗建筑”要求。我国住房和城乡建设部也于 2019 年发布国家标准《近零能耗建筑技术标准》，对推进近零能耗建筑标识评价工作在我国市场的规范化，发挥标识的市场激励作用具有积极影响。建筑的开发商、运营方主动通过近零能耗改造实现建筑的降低能量消耗，提升运营效率。实现近零能耗建筑的核心技术是通过被动式设计、主动式节能、清洁能源替代三种方式，最大限度减少温室气体的排放。 然而近零碳建筑的思维视角和近零能耗建筑是不同的。近零碳建筑是近年来的新兴概念，它是基于《巴黎协议》提出的全球温室气体碳排放目标，通过大力发展运营阶段近零碳排放建筑，以减少使用化石燃料时产生的温室气体排放。从近零能耗建筑向近零碳建筑的升级，是人们由只关心单体建筑本身能耗减少转向关注建筑减碳甚至建筑群、园区的碳管理。近零碳建筑以单位建筑面积碳排放量的稳步下降为主要目标，近零碳建筑与国家、城市以及行业的温室气体减排目标直接挂钩，建筑的开发商及运营方受地方相关部门的管制，对于建筑的年排碳量由明确要求限制。 近零碳建筑的减碳路径不仅包含近零能耗建筑减少建筑能耗的被动式节能、主动式节能等技术理念，更注重建筑整体的智能化、人性化改造，加大对于新能源系统的建设力度，也会应用购买国家核证自愿减排量等碳交易方式，达到满足碳排配额的目的。其中新能源 +ICT 的融合技术对于近零碳建筑的落地起到了重要作用： 1. 优化节能系统 在建筑设计和施工阶段，智能系统可以结合建筑自身设计和运营方案，基于地理位置信息，一键生成最大化利用新能源的组网方案和节能建议。而在建筑运行阶段，楼宇智能节能系统通过末端的物联感知，构建起“人 - 设备 - 空间”信息融合的数字孪生，在云端通过先进的智能群控策略，提高系统能效比，为楼宇的业主、居住者和管理者在节能减排等方面带来新的洞察。提高建筑运营效率、最大程度提升资产价值。 2. 新能源技术 AI、云等新 ICT 技术将与光伏、储能等技术进一步深度融合，借助逆变器、路由器、控制器、储能等核心功能组件，基于分布式、组串式系统架构，组件级优化，全模块化设计，数字智能化管理等创新技术，实现更高发电和放电、更优投资、极简运维、安全可靠、电网友好等价值。 3. 智能化微能网 通过智能化微能网 (Smart Microgrid) 的“源 - 网 - 荷 - 储 - 充”一体化协同调度，不但集成光伏发电、储能、充电桩等设备的灵活组合，即插即用，而且进一步实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济。通过 AI 对电网和用电侧的预测仿真和态势感知，大数据辅助决策下的智能调度，基于用户实际应用场景，提高新能源生产和消纳比例，提供备用电源，削峰填谷等电网辅助服务功能。 4. 碳能管理平台： 未来的智慧能源管理系统将全面地掌握园区内的能源生产、使用和碳排放情况，实现在生产、传输、存储和消纳等环节的全程可视和智能分析，自动为园区内企业管理碳资产配额，完成碳汇交易。同时，系统可对“源 - 网 - 荷 - 储 - 端”进行多策略的柔性调控，根据清洁能源发电量、环境因素、电费规律，负荷情况等调配清洁能源、储能和可调节负载，以释能和蓄能的形式实现建筑本体的“虚拟电厂”管理和 “源荷互动”，在解决供需不同步的基础上全面提高能源使用效率，实现清洁能源的最大化就地消纳，以及全周期周期内的投资回报最大化。 5. 体验舒适度管理 随着用户对于用能体验要求越来越高，更适宜的温湿度、通风、室内光环境等将成为建筑的标配。近零碳方案通过智慧化手段管理建筑中居住者的体验要素，让建筑管理者和居住者参与到节能减碳的行动中，通过与园区各项系统的智能协同，实现低碳与体验的双赢，打造以人为本的建筑节能降耗和深度减排，在不降低用户体验的前提下实现整体能源使用需量和碳排放的控制。 随着中国双碳战略不断推进，近零碳建筑受到越来越多的关注。未来中国建筑近零碳改造不断落地，将会逐渐出现近零碳园区、社区。通过构建园区城市组网实现区域近零碳，为远期最终实现区域“碳中和”打下坚实基础。 02 近零碳建筑的挑战 2.1我国近零碳建筑行业的现状 我国近零碳建筑研究发展起步较晚，体量相对较小。但是从发展机遇上来看，目前正处于蓬勃发展的关键时期。 各地纷纷出台各项有力政策推动近零碳建筑发展。以深圳市为例，在推广近零能耗建筑的基础上，全面深化各类低碳试点示范，探索具有深圳特色的“近零碳”建设路径， 2021 年 11 月深圳市生态环境局和深圳市发展和改革委员会联合发布了《深圳市近零碳排放区试点建设实施方案》，方案包括了建筑、园区、校园等六种类型的近零排放区，制定了近零排放主要指标体系、建设路径建议、碳排放核算方法，并组织申报了第一批试点项目，成功申报的 28 个试点项目目前已经完成了近零排放方案设计，从 2021 年开始建设实施，2025 年完成验收，后续每年将组织一批试点项目申报和实施，通过试点项目以点带面，实现全社会节能降碳，进一步促进城市绿色低碳、可持续发展，助力深圳以先行示范标准实现碳达峰、碳中和目标。同时，四川省制定了《四川省近零碳排放园区试点建设工作方案》，上海市草拟了《上海市低碳发展实践区（近零碳排放实践区）申报创建指标体系》，杭州市推出七大举措助力建筑领域绿色低碳发展，“十四五”建设 2.5 亿平方米绿色建筑，其中包括 13 个近零能耗示范建筑。 在此目标之上，选取减排潜力较大或低碳基础较好的区域、园区、社区、校园、建筑及企业，有序推进近零碳排放区试点建设，总结形成可复制可推广经验，以点带面，多领域多层次推动“近零碳”发展，形成示范带动效应，到 2025 年，完成首批试点项目建设与验收。 2.2调研目的与结论 随着零碳排放社区、园区逐渐受到相关部门的关注和重视，零碳园区相关政策相继发布，现有建筑的近零碳升级迫在眉睫。在建筑数字化转型的背景下，为更好地推动中国各大城市科学有序地开展既有建筑的减碳，我们对中国目前建筑能耗管理的现状、存在的问题、减碳的需求及面临的挑战进行了调查分析。 我们的调研对象包括国企、民营 / 私企、中外合资企业，选取的建筑覆盖了夏热冬冷、夏热冬暖、寒冷几个主要气候带，建筑类型包括大型集团工业园区及企业、商用写字楼、公共事业建筑、政府办公建筑等，建筑面积均大于 10 万平方米。 2.2.1调研发现 2.2.1.1 能耗成本、安全性和政策要求是企业减碳的主要驱动力，26% 的受访者对于减碳现状完全不满意 此次调研发现，企业建筑运维的主要考核还是在能耗及安全性上，虽然外部减碳政策趋严，目前只有 26% 的企业对于当前减碳现状完全不满意。大部分对企业对于减碳的紧迫性还显不足。 2.2.1.2 投资成本高、缺乏高层支持是阻碍企业进行减碳的主要因素 此次调研发现，接近 80% 的企业为自己拥有或管理的建筑设置了减碳预算，预算超过 100 万的企业比例接近 74%。建筑减碳这一业务前期投资大、项目周期长，部分企业可能面临项目融资困难，ROI 过低等问题，导致在资金上面临着较大压力。 另外有超过 66% 的企业认为，管理层转型意识弱，对减碳工作的支持力度不足，这导致缺乏必要的人力、资金等，工作进展慢、成效低。而在具体实施过程中，主要面临的问题是技术、整体解决方案、专业人才方面的短缺。 2.2.1.3 在实施减碳过程中，受访企业对于新能源管理系统，智慧能源管理系统及碳能管理系统投入不如传统能源管理系统 90% 左右的企业都部署了智能制冷或制热系统、新风系统、电力监测或监控系统等传统能源管理系统，但部署光伏的企业占比不足 50%，部署有碳排放监测系统的企业仅 15%。未来 1-2 年，计划部署光伏和建排放监测系统的企业也不足 30%，该比例远远低于传统能源管理系统。 作为可再生能源，光伏发电能有效降低建筑碳排放，在节约能源、保护环境方面起至关重要的作用。但 60% 的受访企业所在的政府，对光伏等新能源装机量没有明确要求，在没有部署计划的企业中，超过 50% 是因为对光伏的技术、价值、行业案例等缺乏了解。缺乏政策引导，加上企业对新能源管理系统的认知度不高，导致使用率偏低。 2.2.1.4 企业当前各能源管理系统相对割裂，缺少相应的专业人才，使用体验不佳 能源管理系统的使用者主要是运维主管、专业工程师、监控人员、维修人员、物业经理和设施经理，他们大多对电力电子、硬件类产品熟悉，但缺少数字化运维经验，在使用系统过程中也遇到了很多体验问题，比较突出的有系统割裂管理不便、系统不智能、用语太专业不容易理解，操作引导不够简单清晰等等。 在受访企业中，所有系统统一运行的只占 40%，另外 60% 的企业系统处于不同程度的割裂状态。管理多个独立系统不仅耗时耗力，并且由于无法实现系统之间的联动，导致效率低下，不少企业也因此面临着局部节能但整体不节能的尴尬。另一方面，独立系统也导致 AI 算法等技术无法发挥价值。未来，更多