建筑运行能耗实现碳达峰碳中和的挑战与对策

关键词：碳达峰；碳中和；建筑运行能耗；近零能耗建筑；电气化；清洁供热

建筑运行产生的二氧化碳能否尽早达峰和实现碳中和，不仅关系到经济社会可持续发展、能源低碳转型等宏观经济走势，也与人民大众对美好生活的向往紧密相关，更要满足共同富裕这一社会主义的本质要求。社会上有观点认为，只要建筑运行实现高电气化率、电源和热源结构清洁低碳化，建筑运行能耗就可实现碳中和。建筑部门真的只需在全国碳达峰、碳中和行动中被动等待吗？

一、建筑运行能耗实现碳达峰碳中和面临的挑战及应对基本思路

（一）能耗和碳排放现状

1、建筑运行能耗现状

据《中国建筑节能年度发展研究 告2021》数据显示，2019年我国建筑面积总量约644亿平方米，其中：城镇住宅建筑面积为282亿平方米，农村住宅建筑面积为228亿平方米，公共建筑面积为134亿平方米。根据《中国能源统计年鉴（2020年）》数据显示，2019年居民生活、批发零售住宿餐饮业和其他行业的终端能源消费量为6.34亿吨标准煤（不包括除LPG以外的油品，包含了交通运输邮政业、建筑业、农业的部分热力和煤炭等）。其中，煤炭2.24亿吨，天然气623亿立方米，LPG 3063万吨，热力16.4亿百万千焦，电力2.06万亿千瓦时，其他能源2921万吨标准煤。如果电力按发电煤耗折算，2019年建筑运行一次能源消耗约为10.2亿吨标准煤。

2、建筑运行碳排放现状

根据2020 年生态环境部发布的《省级二氧化碳排放达峰行动方案编制指南》中国家温室气体清单排放因子，2019年建筑运行能耗二氧化碳排放量为21.5亿吨，占全国总量的五分之一左右，其中直接排放4.7亿吨，占建筑运行总排放量的21.7%。2019 年我国建筑运行人均二氧化碳排放为1.54吨，单位面积建筑运行二氧化碳排放为33.4 kg/㎡。建筑运行的减碳，成为我国实现碳达峰、碳中和目标的关键一环，对我国经济实现高质量发展、全方位迈向低碳社会具有重要意义。

（二）建筑运行不属于难减排领域，但面临极大挑战

从减碳技术角度看，尽管建筑运行不属于二氧化碳难减排领域，但仍然面临极大挑战，主要表现在以下几个方面：

一是既有建筑存量大，节能建筑占比不大。我国是世界上既有建筑面积最大的国家，2019年全国建筑面积约644 亿平方米。在新建建筑中，城镇新建建筑基本达到节能建筑设计标准，但农村建筑达标率很低。2019 年，在城镇既有建筑面积中节能建筑面积仅占56%。截至2020年9月更节能的近零能耗建筑示范面积仅1200万平方米，只占城镇建筑面积的0.03%。在既有建筑面积中能耗较高的传统建筑占比还很大，而既有建筑节能低碳改造又面临投资大、成本高等巨大市场障碍。

二是我国建筑面积总规模尚未达到峰值且持续保持快速增长。我国人均住宅建筑面积已接近发达国家水平，2017年英国、法国人均居住面积只有35平方米，德国大约为44平方米，而2019年我国城镇人均住房建筑面积已达39.8平方米，农村住房建筑面积更是高达48.9平方米。尽管如此，近年来我国每年新增建筑竣工面积仍超过40亿平方米。

三是对加快发展近零能耗等节能低碳建筑的认识和重视不足。建筑系统长期以来以规模化建设为主要业务内容，对于年竣工面积、建筑质量、建筑安全等有明确目标和要求，但面对碳达峰、碳中和的新要求，对于是否要加速发展近零能耗建筑还未形成统一认识。加上近零能耗建筑在传统能源供应形式上发生革命性转变，对建筑材料、部品、施工工艺、人才和产业发展等方面都提出更高要求。人们对新节能低碳技术、部品等性能、质量、售价等的怀疑，对能否短时间内形成配套新产业的担忧等，都大大制约了认识的转变。

四是建筑运行能源供给和消费结构离清洁低碳的要求还相差甚远。2019年在建筑运行终端能源消费中，煤炭、天然气、LPG 等化石能源占比达 46.6%；热力在终端能源消费中占8.8%，而目前热源主要来自煤电热电联产和天然气供热；电力在终端能源消费中占40%，而在2019年的电源结构中火电仍占59%。随着生活水平的不断提高，人们对生活环境舒适度的要求也在不断提升，采暖、空调、生活热水、家用电器等终端需求将持续增长。如果能源结构不能清洁低碳化，建筑运行碳排放将呈增长趋势。

（三）建筑运行能耗碳达峰碳中和的基本路径选择

被动应对碳达峰、碳中和是否能成为建筑领域的最终选择呢？从终端用能需求看，中国制造业强国的目标已明确，工业领域即使二氧化碳达峰后仍需较大的能源需求支撑我国实现现代化强国的目标，而化石能源作为工业原料和工业高品位热力需求属难减排领域；交通运输业在电气化进程中，要解决国际航空和远洋航运的能源供给问题也存在技术难点；在非二氧化碳减排领域，更存在技术攻关难题；大规模采用碳捕获和埋存技术（CCS/CCUS）的前景也仍旧不清晰。

在这种形势下，如果建筑面积体量持续增大，能源需求持续增加，必将加大全国实现碳达峰、碳中和的难度。因此，建筑领域必须积极主动行动，一方面降低建筑用能总量，另一方面提高建筑电气化率。只有降低建筑用能总量，才能实现建筑碳排放尽早达峰，也只有提高建筑电气化水平，才能有利于可再生能源等低碳、零碳能源的高比例使用，以实现建筑运行能耗净零排放。

实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，采用传统、常 规手段是难以实现这一战略目标的。要降低建筑用能总量就必须在控制建筑面积规模、推广近零能耗建筑、提高终端用能设备（系统）能效水平、减少不合理能源使用等方面做出超出以往的努力。要实现建筑高电气化率也必须在推广可再生能源和核电余热等零碳热源技术、推广电热泵采暖和空调技术、发展光储直柔建筑等方面取得持续突出成效。为研究实现建筑运行碳达峰、碳中和两条基本路径的工作重点和时间表，本研究采用了情景分析的方法，量化重要技术和政策选择的节点，意为政府决策提供技术支撑。

二、建筑运行碳排放情景分析主要条件和结论

（一）基于LEAP 模型的融合近零能耗建筑技术的情景分析法

本研究在“自下而上”的LEAP模型的基础上，结合2019 年发布的《近零能耗建筑技术标准（GB/T51350-2019）》的分类和指标，并基于清华大学建筑节能研究中心的建筑能耗分类方法，构建了“近零能耗建筑+农村建筑用能+其他用能”的融合情景分析模型，并对能耗数据进行了重新调整和拆分（如图1 所示，以2018年数据为例）。调整后情景分析模块不仅保留了LEAP 在能源结构、效率水平等方面自下而上的特点，同时也突出了近零能耗建筑在实现碳达峰、碳中和的作用，为近零能耗建筑未来的发展及结构变化留出可量化空间。

图1 建筑运行能耗数据调整拆分示意图

（二）情景分析的主要假设条件

本研究基年选择为2019 年，目标年以2025年为起点，每5年为一个节点年，直至2060 年。情景分析设置了两个情景：情景1为高建筑面积/ 低近零能耗建筑占比情景，即“十四五”期间维持目前建筑面积惯性扩张，“十四五”后逐渐减少；近零能耗建筑“十四五”难以提速发展，未来近零能耗建筑占比较少的情景。情景2为控制建筑面积 / 高近零能耗筑占比情景，即从“十四五”开始建筑面积快速扩张的状况得以抑制，同时近零能耗建筑得到快速推进的情景。主要情景和假设条件详见表1。

（三）主要结论

1、不同情景下，建筑运行终端能源需求达峰时间差异较大

情景1条件下，建筑运行终端能源需求在2040 年达到峰值约9 亿吨标准煤，2060 年将减少到约6.8 亿吨标准煤。情景2条件下，建筑运行终端能源需求在2025 年就可达峰，峰值约7.4 亿吨标准煤，2060年建筑运行终端能源需求仅约3.6 亿吨标准煤。

图2 2019年–2060年建筑运行终端能源需求情景

2、建筑运行能耗的直接碳排放将在2025年达峰

情景分析结果显示，无论情景1还是情景2，建筑运行二氧化碳直接排放尚未达峰，达峰时间均在2025年，但峰值有所不同。情景1直接排放峰值在 5.13 亿吨二氧化碳，情景2的直接排放峰值为4.95亿吨二氧化碳。情景1和情景2直接排放清零时间分别为2060 年和2055 年。

3、建筑运行能耗全部二氧化碳排放的最早达峰时间为2025 年，最晚不超过2030 年

通过两个情景的分析可以看到，情景1将在2030 年完成碳排放达峰，峰值约24 亿吨二氧化碳。情景2的达峰时间可以提前到2025年，峰值约22亿吨二氧化碳。

图3 2019年–2060年建筑运行能耗的二氧化碳排放情景

4、在电力2040年零碳排放、热力80%零碳能源供给条件下，建筑运行能耗基本实现碳中和

由于北方城镇地区2000年以后建造的房屋在2060年仍在使用，即使通过节能低碳改造达到超低能耗建筑标准要求，但还将需要集中或分散采暖，且集中采暖较难做到100% 都采用零碳能源供给。因此，到2060年全国实现碳中和时，情景2 建筑运行碳排放约3600万吨二氧化碳，基本实现碳中和。

5、如果不能有效控制建筑总面积，且近零能耗建筑得不到较快发展，将增加建筑运行能耗实现碳中和的风险

由于两个情景在建筑面积规模和近零能耗建筑占比上的不同假设，导致两个情景碳排放量在各时间结点上差异较大。情景1与情景2相比，2035年碳排放量相差约6.1 亿吨二氧化碳，2040年相差6.6亿吨二氧化碳，2050年相差 3.6 亿吨二氧化碳，到2060 年也将有1.9 亿吨二氧化碳的差异。如果建筑总面积不能控制在760亿平方米以内，且近零能耗建筑在2030年后才能起步发展，建筑运行碳排放在2060年仍将达到约2.3亿吨二氧化碳。

6、提高电气化率是实现碳中和目标的必要途径

无论情景1还是情景2，建筑运行终端用能中电的比例都不断提高。到 2060年，情景1和情景2的电气化率分别为81.8% 和95.1%。建筑终端高电气化率将使可再生电力、核电等零碳能源的大规模使用成为可能。

三、建筑运行实现碳达峰碳中和的主要技术路径和政策选择

（一）合理控制建筑面积规模是建筑运行实现碳达峰碳中和必不可少的举措

只有打破现有建房惯性，“十四五”期间年新增竣工面积不超过30亿平方米，“十五五”期间不超过20 亿平方米，2050年以后不超过7.5亿平方米；同时2035年前年均拆除面积小于15亿平方米，2040年后年均拆除面积≤10亿平方米，把建筑总面积总量于2030 年控制在760亿平方米以内，才有可能在2060年建筑运行基本实现碳中和。

改进和调整政策是合理控制建筑面积的必要支撑。首先要出台约束地方政府建房卖地冲动的政策，对于人均新增竣工建筑面积超过全国人均水平的省级地方政府，停止二年土地招拍挂出让的政策。其次要建立建筑企业修房获利机制，给建筑业找到发展出路，才能实现城镇房屋建造从以“修建并举、新建为主”向“修大于建”的转变。根据清华大学建筑学院专家估算，拆除+新建的综合碳排放在0.6 t/㎡-0.7 t/㎡，而改造延长建筑寿命的碳排放约0.3 t/㎡。

（二）发展近零能耗建筑是实现建筑运行能耗碳达峰碳中和的首要任务

必须统一认识，把发展近零能耗建筑作为实现碳中和的首要任务。建筑建造要做到从传统建筑→节能建筑→超低能耗建筑→近零能耗建筑→零能耗建筑的转变。从“十四五”开始，增加超低能耗建筑和近零能耗建筑在新建建筑面积中的比重，根据模型理论测算超低能耗建筑面积在新建建筑中的占比要从2019年的0.25% 提高到2025年的35.5%，到2030 年新增建筑面积中28.9% 应是零能耗建筑。2035年后新增建筑面积100% 都应是近零能耗建筑。

在既有建筑改造中，2025 年超低能耗建筑改造面积应占0.16%，2035年占39.7%，2040年占78.7%，2045年后所有既有建筑改造都应满足超低能耗建筑标准。为此，地方政府示范项目应先从政府投资类项目入手，研究出台特定地区、特殊新区强制性推广政策和配套标准，推动近零能耗建筑的率先推广应用。尽快研究制定适合夏热冬冷、夏热冬暖地区的标准或规范，尽快研究解决北方采暖地区既有建筑超低能耗建筑改造方案，并及时开展示范和推广。

（三）清洁供热是近中期减少建筑运行化石能源消耗的必要路径

实现清洁供热不仅顺应绿色低碳发展的潮流，更是利用好既有集中供热系统，在近中期降低建筑运行化石能源消耗和减少相应碳排放的必要路径。

在近期，要以工业余热为主的低品位热源取代燃煤，实现近零碳供热，不再建以天然气为热源的集中供热基础设施。在中期，一是要尽快提高采暖终端的电气化比重，增加电驱动热泵（空气源、水源、地源热泵等）技术市场占有率，特别是要以电热泵技术为主解决南方地区日益增加的采暖需求问题，避免南方地区使用天然气壁挂炉采暖方式。

2035年，采用热泵技术的电采暖比重要达到30%以上，到2050年以后比重要达到近60%。二是要尽快研发、示范和推广清洁供热新技术、新装备，如：北方沿海地区核电余热利用、利用季节差和夜间谷电蓄热的供热源等。三是要在农村地区加快推广利用可再生能源的被动房技术，优先做好农宅外墙、门窗、屋顶保温改造，从根本上解决北方农村房屋热损失大、不节能的问题。到2060年，采暖热力供应中含清洁电在内的无碳能源比重要达到80%以上。

（四）实施建筑电气化工程是高比例利用可再生能源、核电等零碳电力的重要行动

为实现建筑高电气化目标，有必要尽快组织实施建筑电气化工程。一是在有条件地区、在新建建筑中开展光储直柔新型供配电系统建筑的示范，并适时推广；二是结合城市更新在城镇既有建筑改造中推广电炊、电卫生热水、热泵技术补充采暖；三是不断提高农村居住建筑终端用能的电气化比重，推广电炊、电卫生热水、空气源热泵技术补充采暖；四是研究探索在城镇集中供热管 中采用电驱动热泵技术的可行性。

（五）持续提高建筑内设施、设备、系统的能源利用效率

要把提高建筑内空调、照明、电热水器、其他家用电器和办公电器、电梯等用电系统及终端设备的能源利用效率，作为长期努力的目标。为了持续提高能源利用效率，要及时修订空调、热水器、冰箱、炊具等主要家用电器能效标准，提高市场准入门槛，增强能效先进值对市场的引导作用，发挥好能效标识、绿色节能认证的作用。在“十四五”“十五五”乃至相当长的阶段，要保证主要家用电器、办公电器能效水平每五年提升5%；2030 年后LED等高效照明电器产品市场占有率达100%。

（六）引导健康、 低碳的消费方式和行为选择

针对推广近零能耗建筑的难点，应对新建建筑实施更高要求的强制性节能标准，鼓励北方采暖地区将目前推荐性的国家标准《近零能耗建筑技术标准》提升为强制性地方标准，促进近零能耗建筑率先在北方采暖地区推广。同时，尽快研究出台对新建和既有建筑改造在土地出让、容积率计算、商品房预售等政策上向近零能耗建筑倾斜的政策。

针对实施建筑电气化工程的难点，为引导建筑用能进一步向电气化转变，应在现有天然气阶梯价格的基础上，实行更大差别的天然气阶梯价格政策，鼓励居民炊事、卫生热水、采暖等以电代气。

对建筑领域既有建筑节能改造市场机制不足的弱项，应加大绿色金融对节能和低碳型建筑材料、部品等生产企业和大宗消费者的支持，推动绿色节能低碳技术、部品的市场化、产业化。研究建立建筑碳统计、碳审计、碳监测、碳公示制度，探索增设基于建筑能耗限额制度的碳交易市场。

基于建筑能耗持续刚性增长的现实，建筑节能减排工作已经越来越重要，作为管理庞大不动产的物业管理行业也肩负着在物业管理与服务中开展节能减排工作的重大责任。

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