中国建筑节能的技术路线图

1/14中国建筑节能的技术路线图时间:2012-09-2110:18来源:编辑部作者:admin点击:516次清华大学建筑节能研究中心江亿彭琛燕达【摘要】从“十二五”开始，中国的能源政策从提高能效逐步转向总量控制。在总量控制体系下，建筑节能的路线和节能管理措施也逐渐从单纯讲节能百分比，逐渐向总量控制，分量控制过渡。本文首先通过分析全球碳减排的目标和我国可获得的能源量，明确我国可以使用的能源总量的约束，结合我国能源消费结构得出未来建筑运行用能上限。然后在考虑未来人口、城镇化率和建筑总量的情况下，结合我国各类建筑用能特点，自下而上的推算出在落实可实现的技术和措施的前提下，如何使我国建筑用能总量能符合用能总量控制的要求，从而提出适合我国国情的建筑节能技术路线。【关键词】建筑节能，用能总量，能耗强度，技术路线图ChinaRoadMapforBuildingEnergyReductionJiangYi,PengChen,YanDa[Abstract]:Theenergypolicygraduallyshiftedfromimprovingenergyefficiencytototalquantitycontrolsincethebeginningof12thfive-yearplan.Inthiscase,energysavingpercentageisnolongertheonlyevaluationstandard,andmoreattentionwasturnedtothebuildingenergyusecontrolinbuildingenergysavingrouteandmanagementmeasures.BasedontheanalysisoftheglobalgoalofreductioncarbonemissionandthetotalobtainableenergyresourcesofChina,theupperlimitofnationalenergyusewasfound;andtheupperlimitofnationalbuildingenergyusewasascertainedwhilecomprehensivethenationalenergyconsumptiontoanalysis.Consideringthepopulation,theurbanizationrateandthetotalbuildingfloorspace,thisresearchanalysisthefeasibletechnologiesandmeasuresbottom-upbasedonthecharacterofChinabuildingenergyuse;andthebuildingenergysavingroadmapwasdesignedtoconformthetotalbuildingenergyusecontrolrequirements.[Keywords]:buildingenergysaving,totalenergyuse,energyintensity,technologyroadmap一、前言近年来在社会各界的共同努力下，我国在建筑节能领域取得了许多成绩，尤其是北方城镇单位面积采暖用能，已有了明显的下降。建筑节能工作在一定程度的减缓了我国建筑能耗随城镇建设发展而持续高速增长的趋势。然而，我国建筑总能耗还在不断攀升：2000年到2010年，建筑年运行商品用能从2.89亿tce（吨标准煤）增到了6.77亿tce[1]。在今后持续“城镇化”发展的背景下，中国建筑能耗可能会达到什么样的程度？我国建筑节能的目标是什么？怎样从现在起，为实现这一目标而努力？这些都是迫切需要回答的问题。这一问题也是2/14国内外能源和气候变化领域的研究者非常关注的问题。国内外有大量的研究，通过各种预测模型试图对中国未来的建筑能耗进行预测：世界能源组织（IEA）发布的世界能源展望(WorldEnergyOutlook)[2]指出，到2030年，中国总能耗将达到58.1亿tce，其中建筑能耗将达到15.2亿tce，政府的节能减排政策和能源价格将是影响能源消耗的主要因素，要实现全球碳减排目标，未来中国建筑能耗应该控制在11亿tce以内。而另一份报告（EnergyTechnologyPerspectives2010）[3]则指出，提高技术水平是中国实现建筑节能的主要解决途径。美国能源情报署（EIA）研究则指出，中国未来（2030年）能耗将达到64.04亿tce，建筑能耗达到12.93亿tce[4]，总能耗高于IEA的预测结果，而建筑能耗则低于后者。美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）长期研究中国的建筑能耗，他们认为目前中国建筑用能在总能耗的比例还较低，仅为20%左右，未来将增长到30%。周南等指出到2020年，中国建筑能耗总量将达到10亿tce，而城镇化是引起住宅能耗增长的主要因素，建筑面积和设备拥有量的增长将带来非住宅类城镇建筑能耗的增加[5]。国内一些机构也做了分析：《2020中国可持续能源情景》研究指出，到2020年，中国能源总需求将在23.2~31.0亿tce之间，建筑能耗在4.7~6.4亿tce之间[6]。实际上，2010年我国社会能源消耗已经达到了32.5亿tce，建筑能源消耗6.77亿tce，也已经超过其预期目标。还有文献指出，未来中国建筑总量将达到910亿m2[7]，甚至1180亿m2[8]，相当于在目前建筑量的基础上增长1~2倍，由此也将导致建筑运行能耗大幅度提高。已有的这些研究试图预测中国未来能耗发展状况，给出政策或技术方面的建筑节能建议。实际上，未来建筑能耗水平取决于我们目前和今后一段时间的工作。我们的任务不是去预测未来，而是从我国未来可以获得的能源总量和环境容量条件出发，从社会经济发展各方面对能源的需求出发，得到未来我国可以用于建筑运行的能源总量。以这一总量为天花板，探讨如何分配各类建筑运行能耗，从而为我们建筑节能工作明确具体的定量目标和约束上限，并进一步研究如何在这些用能上限的约束下，实现城乡建设发展和社会进步对建筑环境不断提高的需求，给出我国建筑节能工作的技术路线图。本文试图从这一思路出发，给出了我们的初步研究成果。二、未来我国建筑用能总量的上界能源消耗总量受到全球资源和环境容量的限制，从地球人拥有同等的碳排放和能源使用的权力出发，可以得出未来全球人均碳排放量和化石能源利用量的上限；而从我国的能源资源、经济和技术水平以及可能从国外获得的能源量等情况来分析，也可以得到我国未来发展可以利用的能源上限。从这一总量出发，进一步结合我国社会与经济发展用能状况，可以得出我国未来能为建筑运行提供的能源总量。本节分别从这样几个分析角度出发，“自上而下”地对我国未来可以容许的建筑能耗上限进行估计。这应该是我们建筑节能工作要实现目标的用能上限。1、碳排放总量的限制碳排放的主要来源是化石能源的使用，IEA研究表明[9]，由于化石能源使用产生的碳排放量约占人类活动碳排放总量的80%。减少化石能源使用量，是减少碳排放的重要途径。2010年，世界能源使用形成的碳排放总量为304.9亿吨，中国碳排放占22.3%，人均碳排放量已超过世界平均水平[9]。我国温室气体排放的大量增加，已经引起世界各国的关注，要求我3/14国尽快控制碳排放的呼声越来越高。“碳减排”的目标是多少？IPCC组织指出，为保护人类生存条件需控制地球平均温度升高不超过2K[10][11]。为达到这一目的，应逐步控制二氧化碳排放量：（1）到2020年，CO2排放总量达到峰值400亿吨，由于能源使用产生的碳排放约为320亿吨，按照目前的化石能源结构，约为156亿tce化石能源的碳排放；根据联合国预测，2020年全球人口将达到76.6亿计算[12]，人均化石能源消耗约为2tce。而目前美国人均化石能源消耗为9.8tce，为该值的5倍，中国为人均化石能源消耗为2.2tce，也已超过了这个值。（2）到2050年，CO2排放总量应减少到2000年的48%~72%，这就意味着，除非调整能源结构，大量使用可再生能源或核能，否则化石能源使用量还要必须大幅度不断降低。中国是以煤炭为主要一次能源的国家，煤的碳排放系数是化石燃料中最高的，更应该严格控制化石能源使用总量。根据全球碳排放控制目标，如果未来中国人口达到14.5亿[12]，化石能源消耗总量应控制在29.5亿tce；除化石能源外，当前常用的能源类型还包括核能、太阳能、风能、水能以及生物质等可再生能源资源，根据中国工程院研究，通过大力发展核能和可再生能源，未来核能有可能占一次能源的10%左右，可再生能源占到20%左右[8]。考虑到这些非碳能源的贡献，从碳排放总量的限制推算，未来我国一次能源消耗总量上限应该是42亿tce。2、我国可获取能源总量限制2010年，我国一次能源消费总量已达到32.5亿tce。其中煤炭约占68%，石油占19%，天然气占4.4%，核电、水电和风电占8.6%[13]。其中石油的对外依存度已经超过50％[14]。水电、核电、风电的发展受资源、技术和经济水平的限制，很难在短期内替代化石能源成为主要能源。我国传统化石能源资源总量丰富，但人均能源资源占有量少，煤炭、石油、天然气人均占有量分别为世界的2/3，1/6和1/15[15]。在我国城镇化进程中，能源供应量成为发展的瓶颈。一方面，受能源资源赋存量、生产安全、水资源和生态环境、土地沉降、技术水平和运输条件的限制，我国煤、石油和天然气等化石能源年生产量有限；另一方面，国内生产难以满足快速增长的消费要求，能源供应对外依存度逐步提高。然而，能源进口量受能源生产国、运输安全和能源市场价格等多方面因素的制约，进口量很容易受到冲击，因而不能通过扩大进口满足国内能源需求。我国用能量超快增长的发展势头难以持续，必须进行重大调整，必须对化石能源进行总量控制。根据中国工程院研究，到2020年，我国有较大可靠性的能源供应能力为39.3~40.9亿tce，各类能源供应量如下表[8]：表1我国未来能源可能的供应能力（亿tce）煤炭天然气石油水电核电风电太阳能发电太阳能热生物质国内生产212.83~3.213~3.293.271.63~1.860.62~0.930.046~0.0920.31~1.454/14进口能源-1.294.28------如果考虑对我国温室气体排放和环境制约的因素，我国能源供应能力还将受到很大的影响，多数非化石能源，水电和核电供应能力已经难以再扩大，其他可再生能源的发展仍然面临多方面未决的技术障碍。因此，从我国能源供应能力来看，2020年，我国能源消耗量不应超过40亿tce。3、中国建筑用能总量上限受碳排放和可获得的能源量的共同约束，未来我国能源消耗总量的应该在40亿tce以下。这不是一个暂时的约束，而将是长远发展要求的目标：从全球碳减排目标来看，未来碳排放量要逐年减少，化石能源用量也应逐年减少；我国能源赋存有限，能源技术短期内难以取得重大突破，因而难以支持不断增长的能源需求。为履行大国义务，同时保障我国能源安全和可持续发展要求，控制能源消耗总量势在必行。在国家能源消耗总量的约束下，建筑能源使用也应该实行总量控制。目前，我国建筑能源消耗约占社会总能耗的20%，而发达国家建筑能耗占社会能耗的30%~40%[16][17]。是不是中国的建筑能耗也能占到总能耗的30%以上呢？从我国社会经济结构来看，工业（特别是制造业）是中国发展的动力（2000以来，第二产业占GDP的比例在45%~48%[13]），生产和制造加工对能源的需求量大，工业用能量约占国家总能耗的65%以上。在未来很长一段时间内，制造业还将是支撑我国发展的重要经济部门，工业用能还将占我国能源消耗量的主要部分，逐年增长的态势短期内不会改变(近年来工业用能增长率持续在5%[13])。另一方面，我国目前交通用能仅占全社会总能耗的10%左右，无论从用能比例还是人均交通用能，都远低于OECD国家水平。随着现代化发