2024碳中和背景下我国建筑领域发展的新机遇报告

发布时间:

2024-10-12 16:37

本文旨在支持和推动我国建筑领域的碳中和转型,基于行业经验、政策解读、市场洞察,从建筑用能、建筑材料、建筑产业、公平普惠四个维度全面梳理了碳中和背景下建筑领域面临的新的发展机遇,并提出了针对性的行动建议。报告提出,碳中和背景下,建筑的主要发展趋势和机遇包括:建筑能源系统将通过提升建筑用能灵活性及零碳供暖实现用能脱碳;建筑用材将逐步低碳化,低碳混凝土、低碳钢筋、木材等低碳建材得到推广;建筑产业将形成碳中和驱动的新经济增长点;建筑碳中和将惠及低收入、城镇老旧小区和农村居民。

 

第一章 建筑领域碳中和的意义与进展

 

1.1 建筑领域碳中和的重要意义

 

我国自2020年提出“2030年前碳达峰,2060年前碳中和”的双碳目标以来,建筑一直是双碳行动的主要工作领域之一。据测算,2022年我国建筑领域二氧化碳排放总量达37亿吨,占全国二氧化碳排放总量的32%。其中,来自建筑运行阶段的二氧化碳排放约为22亿吨,来自建材生产运输及建筑施工的二氧化碳排放约为15亿吨(图 1)。过去10年来,随着城市建设的逐渐放缓,我国建筑领域的总碳排放量已经基本处于平台期,自2014年以来未有较大增长(图 2)。但相比于发达国家,我国的人均建筑面积和用能水平仍有增长的空间,因此建筑领域的碳达峰与碳中和还需要兼顾需求的增长与碳排放的下降。

 

 

建筑领域实现双碳目标还对其他相关部门的减排至关重要。首先,建筑是能源需求侧的主要领域之一。我国建筑运行用能占到全国终端能源消费的21%和终端电力需求的四分之一。建筑行业的电气化率达到44.9%,在终端用能部门最高。因此,电力系统的清洁化是建筑碳中和的必要前提,同时建筑也会成为新型电力系统中重要的灵活性资源发挥减排作用。其次,建筑是大宗工业原材料的最主要消费行业,我国建筑钢铁用量占全社会钢铁总产量的约37%,建筑水泥用量占全社会水泥总产量的约55%3。建筑材料在生产运输施工过程中的碳排放隐含在建筑中,被称为隐含碳。建筑领域降低隐含碳的措施将推动上游工业行业减排,培育低碳产品市场,产生协同减排效益。

 

建筑还是关乎民生的重要领域,建筑领域的双碳行动可以将更高效、智能、健康的居住环境惠及更广泛的社会群体。我国拥有全世界规模最大的保障房体系、规模最大的存量建筑以及数量仍然庞大的农村住宅。保障性住房、老旧小区、农村住宅三类住房总面积达到近350亿平米,占全国住房面积比例56.5%,居民总量约7.5亿人。随着保障性住房建设、旧城更新与乡村振兴的推进,碳中和技术在这三类住房中的进一步推广将带动居民生活质量提升,有利推动共同富裕与社会公平。

 

双碳行动还意味着建筑领域从粗放式增长转变为高质量增长,将为行业可持续健康发展带来新的增长点。2000年以来我国建筑业增加值占国内生产总值的比重一直保持在6%以上,建筑业总产值到2023年已达31.6万亿元,并为全社会提供了超过5,000万个就业岗位。但近年来,我国建筑市场的供求关系发生重大变化。我国建筑竣工面积在经历2014–2016年的峰值后已呈现缓慢下降趋势(图 3)。受疫情、房地产市场供求关系变化等因素影响,新开工建筑面积也在近年下降,2023年仅为9.5亿平方米。依靠土地经济和大规模增量的粗放式发展模式将不再适用。双碳目标的出现对建筑提出了低碳、高效、智能等新要求,将促成一批新技术、新模式的应用推广,推动建筑领域向高质量和精细化管理发展。

 

1.2 建筑双碳行动的进展

 

为落实双碳目标,我国加速推动建筑领域节能降碳,国家层面建筑碳中和指导性文件陆续出台。2022年住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会发布了《城乡建设领域碳达峰方案》,成为城乡建设领域高质量碳达峰的指导性文件。同时,围绕建筑领域碳达峰碳中和的重点工作方向,国家出台了建筑节能、可再生能源、建材、零碳建筑等相关方面的政策、标准和路线图,细化了建筑领域的脱碳行动。

 

同时,国家、地方政府及市场主体通过一系列规划、试点、工作方案、激励政策和具体的建筑项目逐步落实建筑领域的降碳行动。其中代表性的如北方地区冬季清洁取暖规划、政府采购支持绿色建材促进建筑品质提升试点、河南省超低能耗建筑奖励政策、北京市装配式建筑实施意见、广州市政府投资公共建筑执行近零能耗建筑标准政策等。这一系列工作方案和支持政策在建筑节能政策的基础上更加关注建筑降碳,推动了建筑领域碳中和进程。

 

第二章 建筑用能灵活性提升与零碳供暖,助力建筑运行阶段脱碳

 

2.1 我国建筑运行阶段用能的现状及脱碳挑战

 

建筑运行阶段是建筑碳排放的最主要阶段之一,建筑运行阶段碳排放约占建筑全生命周期碳排放的59%。建筑运行阶段的碳排放由两部分组成:一是用于分散式供暖、生活热水、炊事的化石燃料燃烧所造成的建筑内的直接碳排放,二是建筑用电和集中供热所造成的间接碳排放。2022年,我国建筑运行阶段的能源消费总量11.7亿吨标煤(tce),占我国能源消费总量的约21%,CO2排放达到22亿吨,占我国CO2排放总量的19.1%。从2010年到2022年,我国建筑运行阶段的能源消费总量增长超过85%,CO2排放总量增长约40%。

 

关于建筑运行阶段的能耗及二氧化碳排放,有三个主要趋势:

 

趋势一:建筑总体用能需求将持续高速增长。在过去的20年中,我国建筑运行阶段能源消费经历了飞速增长,从2000年的约3亿tce 增长至2022年的11.7亿tce,平均年增长率超过6.5%。然而,与欧美发达国家对比,我国的人均建筑用能还处于较低水平,随着经济发展与人民生活水平的提升,建筑用能需求还将面临进一步增长的趋势。

 

 

趋势二:建筑电力消费增长迅速,建筑用电负荷占电网峰值负荷比例越来越高。2021年,我国建筑运行阶段电力消费达到7.27亿tce,是2010年的近2.5倍(图 5)。从全社会用电量占比来看,建筑用电比例也稳步攀升,达到了25%左右。建筑整体用能需求的增加以及公共建筑和农村住宅的电能替代是建筑运行阶段电力消费增长的主要原因。建筑电力消费增长的同时,以空调负荷为主的建筑用电峰值负荷也显著增长。浙江、湖北、四川等多个省份空调制冷负荷占最高用电负荷比重达到40–50%。部分省级电网负荷曲线在冬夏季节呈现“双高峰”的形态,冬季用电负荷主要与供热设备电气化相关。由于气候变化的影响,极端高温、严寒天气增加,由制冷和供热导致的电力尖峰负荷更为突出。以上因素造成电网冬夏保供压力增大、调峰困难的问题。

 

 

趋势三:建筑化石能源消费已实现达峰,但城镇居住建筑及集中供暖的直接化石能源消费仍持续增长。建筑领域的整体化石能源消费在2017年达到峰值,随后有缓慢下降的趋势(图6)。公共建筑与农村建筑的电气化转型是我国建筑运行阶段化石能源消费达峰并下降的主要原因。城镇的居住建筑以及集中供暖的化石能源消费仍保持增长势头。建筑供暖是建筑化石能源消费最主要的来源,仅北方集中供暖占建筑化石能源消费的比例达到44%(图 6)。随着城镇化进程的推进和散煤替代,北方城镇集中供暖覆盖面积持续增长,但目前集中供暖的热源仍以燃煤/燃气热电联产、区域燃煤/燃气锅炉为主,对燃煤和燃气的依赖度约为90%,导致北方城镇集中供暖碳排放占建筑运行碳排放的22.2%。南方夏热冬冷地区的居民供暖需求也由于生活水平提高迅速增长,目前也大量依赖燃气锅炉等化石能源设备。

 

 

建筑运行阶段脱碳的具体实施面临着两大挑战:

 

• 建筑用电量与用电负荷双增长加剧电力系统保供和调峰压力,但建筑作为灵活性资源的潜力尚未充分挖掘。目前大多数建筑仍遵循“源随荷动”的传统思维,用能灵活性较差,在用电负荷高的时间发电侧需要增加化石能源电力满足建筑保供需求;由此导致的煤电发电量的增加会延后电力系统的脱碳时间,也会抬高建筑的间接碳排放。由于民用建筑供电优先级高且用能灵活性未得到充分挖掘,近年来,电力保供措施也影响到生产活动,造成了一定的经济损失。

 

• 北方集中供暖和南方城镇居民供暖高度依赖化石能源设备,置换成本高成为减碳最大挑战。我国的北方集中供暖属于城镇基础设施,目前仍以燃煤和燃气热电联产为主,已经拥有较完备的基础设施和成本经济性,目前仍缺乏具备经济性且技术成熟的热源置换方案;在以长三角地区为代表的夏热冬冷地区,大量居民采用燃气壁挂炉作为家庭供暖设备,在没有额外经济激励的情况下,供暖设备的锁定效应vi使得该地区居民选择更低碳的供暖设备时存在选择上的延迟。因此供暖的低碳转型需要结合现有基础设施和市场情况,集中解决低碳技术的经济性问题。

 

2.2 建筑运行阶段脱碳的路径

 

建筑运行阶段脱碳的整体思路宜遵循“高效电气化+电网热网清洁化”。“高效电气化”即通过高能效的电气化设备取代建筑中的化石燃料,“电网热网清洁化”指使用零碳电力取代化石燃料发电,以及通过余热资源利用等手段实现热力系统的脱碳。

 

降低建筑用能需求、采用高能效的用电设备替代化石能源设备、发展多能互补的零碳供热系统、结合智能控制与分布式能源设施提升建筑用能的灵活性,将是未来建筑运行阶段脱碳的主要发展方向。

 

• 使用被动式设计降低建筑用能需求:我国建筑中超过50%的能源消耗与暖通空调及照明相关,部分地区的夏季空调负荷超过电网峰值负荷的40%。降低建筑用能需求的主要手段为应用被动式技术:1)使用自然采光、自然通风以及热回收等技术;2)提高建筑外围护结构性能,例如提升墙体和窗户的保温隔热性能、更好的气密性等。被动式技术可以降低建筑的冷暖用能需求和用电需求,还能够帮助建筑应对极端天气的影响,降低建筑的峰值负荷,缓解极端气候条件下电力供给紧张的情况。

 

• 采用高能效的用电设备替代化石能源设备:指采用热泵等能源利用效率高的电气化设备满足建筑的供暖制冷、生活热水、蒸汽、烹饪和衣物烘干等需求,一方面利用电气化降低化石燃料需求,另一方面高效的用电设备能减少建筑的用电增量,降低对电网的影响。据落基山研究所的估算,相比于燃气壁挂炉、电地暖等供暖设备,长三角地区居民采用热泵设备供暖可实现30%–70% 的CO2排放降低。

 

• 发展多能互补的零碳供热系统:北方城镇集中供暖占我国建筑运行阶段能耗的近1/4,也需要创新的技术和模式实现零碳转型。由于需求量巨大且涉及的供暖场景较复杂,北方城镇集中供暖无法通过单一的技术方案实现零碳。应因地制宜利用多种低碳技术,包括热电联产、工业余热、集中式热泵、生物质锅炉、跨季节蓄热、低温热网等技术实现。

 

• 结合智能控制与分布式能源设施提升建筑用能灵活性:伴随着电力系统的零碳转型以及建筑用电量与用电负荷的同步增长,建筑用能灵活性的提升愈发重要,不仅关乎建筑自身的运行阶段脱碳,也将减轻以可再生为主的新型电力系统的运行压力,从而助力电力系统的零碳转型。通过提升建筑用能灵活性措施的规模化落地,建筑将逐步实现从电力消费者向电力生产者与电力调节者的角色转变。

 

2.3 建筑运行阶段脱碳的机遇

 

2.3.1 挖掘建筑作为新型电力系统中灵活性资源的巨大潜力

 

挖掘建筑作为灵活性资源的潜力对于在新能源系统中应对电力的供需波动以及建筑运行阶段脱碳都至关重要。建筑作为灵活性资源意味着建筑可以调节其用电负荷总量与分布情况,对于全国的能源转型有两方面意义。一方面,新型电力系统的核心特征是高比例新能源接入,由此对电力系统提出了更高的灵活调节能力的要求。在发电侧可调节资源有限的情况下,电力需求侧灵活性资源的开发势在必行。另一方面,随着建筑用电量和负荷的增长,在发电侧需要增加化石能源电力满足建筑保供需求;由此带来的额外煤电供应会延后电力系统的脱碳时间,抬高建筑的间接碳排放。

 

建筑负荷是最优质的灵活性资源之一,与抽水蓄能、电化学储能电站等灵活性措施相比,其优势体现在三方面。

 

首先,建筑负荷具有较高的灵活性。由于建筑的热惰性,可以在基本不影响建筑室内环境舒适性的前提下,通过负荷转移实现需求侧响应。例如,预冷以及“削峰填谷”策略在小体量办公建筑中可以减少高达35%的高峰时段冷负荷且不影响舒适性,在大体量建筑中尖峰负荷削减更加显著。

 

其次,作为建筑需求侧响应的主要形式,建筑蓄热具备较高的经济性和安全性。与电池储能等需求响应方式相比,储热设备价格更低。美国能源部的研究显示,储热系统的价格通常小于15美元/kWh,而电化学储能尽管已经通过规模化大幅降本,其单位价格仍在100美元/kWh以上,储热的经济性优势明显。

 

第三,建筑屋顶与立面可用面积广阔,在不过分占用土地的情况下为分布式光伏等分布式能源提供了安装场地。当前我国总建筑面积达660亿平方米,仅建筑屋顶就有超过100亿平方米可供安装屋顶光伏,BIPV等技术的发展将继续增加了建筑可安装光伏的面积,进一步提升了建筑光伏潜力。有研究指出,我国有约超过1000GW的建筑光伏装机潜力,约占2050年我国电力总装机量的15%。建筑光伏不仅能降低建筑自身对于网电的需求,还可以向电网反向输出可再生电力,进一步提升建筑用能的灵活性。

 

近年来,我国建筑用能灵活性政策与技术条件经历了快速发展。政策上,需求侧灵活性逐渐成为受到政策关注的领域。2023 年发改委等部门发布的《电力需求侧管理办法(2023年版)》提出了“提升需求响应能力,到2025年,各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%–5%”的明确量化目标13。部分地方政府明确了发掘建筑作为灵活性资源潜力的要求,例如《江苏省电力需求响应实施细则》提出拥有空调、储能、冰蓄冷等具备可调节负荷的用户可通过独立户号、负荷聚合商或虚拟电厂运营商参与需求响应;《深圳市支持虚拟电厂加快发展的若干措施》提出,探索建筑楼宇智能化解决方案,鼓励楼宇积极接入市虚拟电厂管理平台,从而提升建筑楼宇响应能力。技术上,大数据、人工智能、物联网等数字化技术在建筑领域的加速落地应用,光伏、储能、建筑设备智能控制等技术的不断成熟和成本进一步降低,也为建筑用能灵活性的提升奠定了良好的基础。

 

建筑用能灵活性的提升在我国具有巨大的减碳潜力以及经济效益。根据落基山研究所的预计,充分挖掘建筑用能的灵活性潜力能够实现全国至少10%的电网峰值负荷削减。在空调负荷占比更高的南方地区,如深圳,仅公共建筑用电峰值负荷就占电网峰值负荷的35%左右,提升建筑用能灵活性能够在该地区实现20%以上的电网峰值负荷削减,效果更加显著。另外,通过提升建筑用能灵活性的方式降低电网峰值负荷可以避免约5000亿元的电力系统建设额外投资(如新建煤电站),并实现至少2亿吨/年的CO2减排。建筑用能的灵活性的充分挖掘将转变建筑在能源系统中角色,使建筑从传统能源系统中的“消费者”逐渐演变为能源的生产者、调节者和消费者,为整个能源系统的脱碳贡献力量。

 

为了提升建筑用能的灵活性,可以从降低需求、负荷削减、负荷转移、调节、发电五个方面的技术措施着手。通过合理的技术组合能够显著提升建筑的需求响应能力,从而在大幅度降低建筑用电总量的同时降低建筑的峰值用能负荷(图7)。

 

• 降低需求指建筑通过围护结构性能提升、采用高能效设备等措施降低建筑自身的用能(电)需求。建筑自身需求的减少能够直接减少电网的负荷,避免不必要的基础设施建设,是最为经济可行的节能降碳手段。

 

• 负荷削减指直接降低建筑内用电设备的运行功率或直接关停不必要的用电设备,从而实现降低电网负荷的目的。负荷削减的前提应该是不影响建筑的基本功能以及必要的舒适性,因此如何判断可以削减的负荷以及削减的程度是该手段实施需要考虑的关键,而对于对应设备的智能控制是实施该手段的技术基础。

 

• 负荷转移指将建筑内发生在电力供应紧张时段的负荷转移到电力供应充足的时段,建筑预冷及预热是最为常见的负荷转移措施。充分利用建筑自身蓄热能力,以及储能、储热设施配合智能控制是实现该功能的关键。

 

• 调节指利用电池和逆变器等设备对于电网以及负荷的瞬时波动(秒级到毫秒级)进行响应,以应对电网与负荷由于波动造成的不匹配。区别于负荷削减、负荷转移等大时间尺度上对于电力需求的调整,调节更关注极短时间尺度下需求侧对于供给侧的响应。

 

• 发电指充分利用建筑屋顶、立面等空间,安装光伏发电设施,为建筑自身或电网提供电力输出。储能和储热设备与可再生发电设备的智能配合是可以调节,转移负荷和输出多余电力的关键。

 

图片中横坐标为一天中的时间,纵坐标为建筑的用电需求。灰色曲线代表普通建筑(未使用节能减碳措施)的用电需求;其他颜色的曲线与下方罗列的技术对应,表示在应用了该技术后,建筑的用电需求;中间图的虚线代表了建筑分布式光伏的发电量。

 

2.3.2 加速“余热利用+热泵”推广,降低建筑供暖对化石能源的依赖

 

供暖系统的脱碳是建筑用能脱碳的又一重要领域。自2007年能源发展“十一五”规划指出分布式锅炉转变为集中供暖以来,建筑供暖脱碳成为建筑领域用能脱碳成绩最突出的方面之一,尤其是北方供暖的脱碳取得了较大成效。自双碳目标提出以来,国家进一步支持北方清洁取暖行动。据统计,截至2022年底,北方地区清洁供暖行动完成替代散煤(包括低效小锅炉用煤)1.5亿吨,其中农村完成了1.02亿吨的替代量。南方夏热冬冷地区以电动热泵为代表的高能效供暖技术也日趋成熟,满足南方地区不断增长的供暖需求,居民中使用冷暖空调供暖的比例超过60%。

 

北方集中供暖的脱碳机遇主要来自于余热资源利用。一方面,我国具有丰富的余热资源,来自热电厂、核电、工业、数据中心、污水处理的余热可直接利用或者通过热泵升温再利用。据估算,我国各种可利用余热超过200亿GJ,而北方城镇建筑供暖需求约54亿GJ,如果余热资源得到充分利用,将能满足北方城镇供暖的需求。另一方面,我国大部分北方城镇拥有完善的热网基础设施,为余热高效经济地输送至建筑提供了基础条件。在现有集中供暖系统的技术上,结合热泵、储热、远距离输热等技术,能够构建基于余热利用的集中供暖系统,实现集中供暖系统脱碳。

 

目前,余热资源替代集中供暖热源已经获得明确的政策支持。2022年7月发布的《城乡建设领域碳达峰实施方案》指出推动建筑热源端低碳化,综合利用热电联产余热、工业余热、核电余热,根据各地实际情况应用尽用。2022年8月的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案》提出,研究利用新能源、火电与工业余热区域联网、长距离集中供热技术,发展针对北方沿海核电余热利用的水热同产、水热同供和跨季节水热同储新技术,建立长距离工业余热低碳集中供热示范工程。

 

北方集中供暖的脱碳路径大体思路是短期内以热电联产替代燃煤锅炉,长期则加强余热利用和生物质热电联产替代化石燃料热电联产(图10)。目前热电联产是最具经济性的集中供热方式,近期内仍是集中供暖的主要形式。2030年前主要推动既有建筑节能改造,降低建筑耗热量;充分利用火电厂余热、生物质、垃圾焚烧等热电联产资源,发掘工业余热、核电余热、数据中心余热等的利用潜力,逐步替代集中燃煤、燃气锅炉。远期来看,为了实现余热接入集中供热管网,需要使余热资源与供暖需求在时间、空间及温度参数上匹配,因而跨季节储热、远距离输热及热泵技术的普及是完成北方集中供热零碳转型的主要任务。

 

 

南方夏热冬冷地区供暖的主要脱碳机遇是热泵等清洁供暖技术的推广。由于南方冬季时间短且间歇供暖需求多,以城市热网为基础的集中供热系统不适合在南方大规模发展。近年来,由于气候变化导致的极端天气频发以及夏热冬冷区冬季采暖需求提高,南方夏热冬冷地区供暖将面临规模大、增幅高的实质性转变。

 

以长三角地区为例,到2030年,该地区超2000万居民将实现供暖设备从无到有,供暖需求将较2020年增加约40%;长期来看,超过100亿平方米的居住建筑将面临近乎刚需的供暖条件改善。在供暖设备选择方面,与燃气炉、电暖气等相比,热泵具有高效低碳、兼具冷热功能、节省能源费用的优势,而且伴随电力系统脱碳其低碳优势更加突出。

 

在南方建筑新装供暖设备以及既有供暖设备升级场景中,规模化应用热泵能够最大限度减少南方夏热冬冷地区供暖的碳排放,未来可分阶段逐步推广。近期主要推动新建建筑采用热泵供暖,确保燃气供暖不再进一步增长。中远期主要在既有建筑低碳改造中推广热泵,逐渐降低燃气供暖占比,到远期居民供暖完全“去燃气化”,低能效电气化供暖设备也被热泵取代,实现零碳居民供暖。

 

 

为了推广清洁化供暖设施、降低建筑供暖对化石燃料的依赖,近中期应该做好以下工作:

 

• 加强长距离输热、跨季节储热技术研发。加快长距离输热和跨季节储热技术的研发和应用,解决余热在时间和空间上的不匹配问题,提升余热利用的灵活性和稳定性。在北方城镇开展长距离输热和跨季节储热试点项目,验证技术可行性和经济性。

 

• 建立跨部门的余热利用机制。在规划层面,全面评估余热资源的分布,进行分类管理与利用,根据供暖需求,匹配到最适宜的应用场景和需求端。建立智能化的供热系统,根据供暖需求灵活输送储存余热,充分发挥余热资源的供暖能力。全面综合考虑城镇热力供需平衡,构筑涵盖余热、电、可再生能源等多元能源形式的集中供暖布局。在实施层面,建立跨部门的余热利用协调小组,明确余热利用目标和责任分工,全面调查和评估城市周边的可利用余热资源,包括热电厂、核电、工业、数据中心和污水处理厂的余热,发布余热资源指导价格,协助热电厂与余热资源所有方进行对接,形成覆盖余热利用全流程的工作机制。

 

• 完善供热政策和市场机制。针对余热利用和热泵供暖,制定和完善相关政策与市场机制支持。制定专项财政补贴政策,对采用余热供暖技术和热泵的项目给予资金补助。出台税收优惠政策,对相关企业在税收方面给予一定的减免或优惠。建立用于绿色建筑的绿色金融机制,为相关项目提供低利率贷款等金融支持。制定强制性的余热利用标准和规范,推动行业规范化发展。对使用热泵等高能效供暖设备的开发商或建设单位给予土地审批流程优化、容积率奖励等优惠政策,激励高能效供暖设备的配套应用。

 

第三章 钢筋水泥降碳与竹木结构推广,推动建筑隐含碳降低

 

3.1 我国建筑隐含碳排放现状及脱碳挑战

 

建筑隐含碳排放(即建筑材料生产运输和建筑施工过程产生的二氧化碳排放)是建筑领域脱碳的另一个重点。隐含碳约占建筑全生命周期碳排放的41%。据测算,2022年我国建筑隐含碳排放总量约为15亿tCO2,约占全国总二氧化碳排放的13%。

 

结构材料占建筑隐含碳的比重大于60%,占建筑总碳排放的比重大于12%。降低结构材料的碳排放是降低建筑隐含碳的重要方向。结构材料降碳主要取决于结构材料用量与结构材料选用。结构材料用量的主要决定因素是结构体系的选择和结构设计。建筑工程师可以通过在建筑形体以及结构体系的选择上进行一系列优化设计,减少结构材料用量,从而降低建筑隐含碳。

 

建筑结构材料的选择与结构形式直接相关,不同结构形式的建筑和用材在碳排放、技术成熟度和适用性上存在差异(表 3)。目前在我国,钢筋混凝土结构是最主要的建筑结构形式,相比美国、日本、德国等国家以木结构和钢结构为主,钢筋混凝土结构在我国占比达到民用建筑的80%以上;其次为钢结构,占5%(图 12)。建筑钢材和水泥的碳排放分别占建材碳排放总量的36%和53%,合计约90%的碳排放,是建材碳排放的最主要来源(图 13)。

 

 

从建材生产过程来看,建筑隐含碳的最主要来源是生产过程中化石能源的使用和工艺过程产生的碳排放。

 

水泥生产占建材行业(不含金属类建材)碳排放量80%以上。在水泥生产环节,大约40%的碳排放来自化石燃料的燃烧。我国主要以煤为燃料,一吨熟料生产的煤耗平均约为110千克标准煤,折合约290千克二氧化碳排放;其余60%来源于碳酸盐分解的化学反应。我国生产一吨熟料的过程排放量为538千克二氧化碳。

而我国钢铁产业结构特征是以长流程钢为主,基于“高炉-转炉”的长流程产量占到90%左右,高于全球平均的长流程占比(73%)。长流程炼钢的能源消耗以煤炭为主,吨钢综合能耗为550千克标准煤左右,吨钢碳排放约为2.0吨二氧化碳,是短流程钢的3倍多。综上工艺和能源原因造成我国钢铁的碳足迹仍较高。因此,降低建筑隐含碳的根本仍在于从建材生产端降低能耗、使用清洁生产技术。

 

建筑隐含碳的脱碳目前仍面临两大主要挑战:

 

• 以混凝土及钢材为主体结构材料的现状较难改变,而钢铁、水泥的生产降碳仍面临技术成熟度、成本、投资等问题:相比美国、日本、德国等国家以木结构和钢结构为主,钢筋混凝土结构在我国占比达到民用建筑的80%以上,并且成为建筑隐含碳的最主要来源。由于我国建筑密度、人口密度、结构要求、施工体系成熟度、防火及耐久性能的要求、成本等原因,以钢筋混凝土结构为主的局面将持续存在。由此对降低建筑隐含碳带来三方面挑战需要解决:

1)如何提升现有结构的耐久度、增加结构寿命,避免大拆大建带来的不必要隐含碳增加;

2)如何增加对钢铁、水泥等工业行业的减碳投入,解决工业企业减排面临的技术与经济性问题;

3)如何提升低碳混凝土及低碳钢材在建筑中的使用。

 

• 竹木等零碳建材的应用潜力未完全发掘:与传统建材相比,竹木结构建造速度快、接近零排放,但其强度、耐久性、耐火性仍需通过现代工艺改善,因此尚未在大型建筑中广泛使用。我国现行的现代木结构标准体系已经初步构建完成,涵盖了设计、施工验收、产品、技术、测试方法等,但木结构建筑距离广泛应用仍存在挑战。目前建筑领域对木竹结构建筑建材的认知和接受度还有限,应用领域还比较窄。对于现代木结构建筑技术体系及中高层木结构建筑还有待深入研究。同时,我国虽然有丰富的竹材资源,竹结构建筑目前仍主要用于民居、文化建筑、临时建筑等极有限的场景中。现代竹构件生产线、生产工艺对大跨度、大截面尺寸构件的制约,结构的耐久和防火问题等瓶颈问题尚需要破解。

 

3.2 建筑隐含碳降碳路径

 

建筑隐含碳降碳的整体思路宜遵循“减量–替换–循环–固碳”的思路,在建筑全生命周期的各阶段降低隐含碳。“减量”指通过合理的设计减少不必要的材料冗余,通过标准化施工减少材料浪费,以及通过增加材料寿命降低年化的隐含碳排放。“替换”指大力推广碳足迹较低的传统建材(如低碳混凝土、低碳钢材等)和新型零碳建材(例如现代竹木材料等)以替代高碳的传统建材。“循环”指提升建筑固废垃圾的回收利用效率,加大废弃混凝土、废钢、废铝等废弃建材的回收和再利用。“固碳”指发掘建材吸附二氧化碳的能力,例如混凝土固碳、固碳石材等技术,开发将建材作为碳资产的潜力。

 

• 通过合理设计、标准化施工、提升材料寿命减少材料浪费:提升材料利用效率是建材减量化的最重要手段。建筑设计的最初阶段应在满足功能性要求的同时减少隐含碳,包括对既有建筑的适应性再利用、减少项目的总占地面积、使用更高效的结构体系、使用预制系统或组件以及在设计上尽量减少浪费。尽量减少建筑中使用的材料总量,特别是混凝土、钢和石化基保温产品等高隐含碳材料,可以显著减少项目的整体隐含碳。避免大拆大建也是重要策略:研究表明,改造既有建筑相比于新建建筑,其隐含碳的影响低了50%至75%。使用预制构件也能提升材料使用率从而降低碳排放,例如每立方米的预制混凝土相比现浇混凝土能降低碳强度达10%。

 

• 推广使用低碳足迹的建材:一方面,对于传统大宗建材,应通过创新生产路径来降低其产品碳足迹。对于混凝土而言,可以使用掺合料减少水泥用量。通过优化调整混凝土原材料组成及配比、骨料颗粒级配和粒径分布,可以提高粉煤灰、矿渣等矿物掺合料的替代率,有效降低水泥的使用比例,从而降低混凝土的碳足迹。通过能效提升、燃料替代、开发低碳水泥品种、碳捕集技术等,可以实现水泥生产的降碳(图14)。对于钢材而言,在近期阶段内(2020–2030)主要废钢短流程的规模化发展实现碳减排,中期(2030–2040)以后氢冶金技术可以进入商业化阶段,将为市场提供更多的低碳钢材选择(图15)。另一方面,应增加竹木等可再生、零碳建材的推广利用率。研究针对大跨度、中高层的现代竹木结构体系,推广新型低碳、零碳的建材品种的使用。

 

• 提高废旧建材的回收与再利用:随着建筑进入生命周期末端,废旧建材如废钢筋、废铝、废混凝土等建筑固废可以经过回收、筛选、再利用过程形成再生材料,从而降低下一生命周期的材料生产的隐含碳。由废混凝土再生制成的再生骨料可用于公路路基、墙体的填充材料,也可生产多孔砖、空心板、空心砌块、水泥原料等产品;废木材可用于制造合成板材;建筑也是目前我国最大的存量钢铁资源,据估算在2016年长三角地区房屋建筑中钢铁总存量就达到6.77亿吨,在建筑拆除后回收废钢将利于短流程钢的生产,大幅降低钢铁碳足迹。

 

• 挖掘建材固碳潜力:木材和混凝土是两种能在全生命周期内固化空气中二氧化碳的建筑材料,因此,挖掘建材的固碳潜力有利于建筑全生命周期的降碳。竹木材料(如层压竹材、重型木、切割木材)能封存约1.7–2.0吨CO2/吨材料。二氧化碳养护混凝土是通过CO2与混凝土中的钙、镁组分之间的矿化实现混凝土强度和耐久性能的提高,可实现二氧化碳的长期、稳定封存,每立方米混凝土可吸收约70kgCO2。在碳市场成熟后,通过使用具有固碳能力的建材,建筑还能将减碳量变现为碳资产,产生经济效益。

 

 

3.3 建筑隐含碳脱碳的机遇

 

3.3.1 将低碳指标纳入绿色采购体系,实现建筑工程广泛应用低碳建材

 

在建筑工程中优先采购使用低碳建材是建筑降低隐含碳的重要机遇。近年来我国将绿色低碳建材采购作为公共采购推动绿色低碳转型的重要抓手。2003年颁布的《政府采购法》中便提到政府采购应当实现保护生态环境的政策目标,2020年10月财政部、住建部等部门在南京等6个城市开展“绿色建材促进建筑品质提升试点工作”,两年试点期内共开展209个试点工程项目,总金额达1025亿元。2022年,六部门继续开展绿色建材下乡活动,并开展第二批绿色建材试点项目,试点城市扩展到44个,推动建立绿色建筑和绿色建材政府采购标准、激励政策和实施工具。2024年5月6日,财政部发布消息,2024年试点城市将由48个扩大到100个,绿色建材政府采购需求标准涵盖的产品由75种增加至100种,进一步加大对绿色建筑和绿色建材推广应用的支持力度。

 

同时随着市场主体社会责任意识与绿色采购需求的不断提升,建筑建造以及房地产开发作为绿色建材的最主要下游用户,近年来也在不断从供应链端推进市场化绿色采购。例如阿拉善SEE生态协会等机构与企业共同发起的“中国房地产行业绿色供应链行动”,由第三方独立机构提供技术支持,推选环境表现良好的供应商进入推荐采购名单。房地产企业将根据制定的一系列绿色采购方案进行采购。得到了企业的积极响应与良好的社会效益。

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通过建筑行业带动低碳建材的推广应用具有很大的减碳和市场潜力。据落基山研究所估算,我国建筑行业每年约消费钢3.5亿吨,水泥9.6亿吨。仅以低碳混凝土为例,如果在政府工程项目中广泛推动使用低碳混凝土,即混凝土中低碳掺合料的总体比例不低于30%,可以使混凝土碳排放降低22.5%,每年共减少1.9亿吨二氧化碳排放。如果低碳混凝土在所有建筑类工程中广泛推广,到2035年,会带来每年5.92亿吨二氧化碳减排的效益。同时,使用掺合料降低混凝土碳足迹还能带来降本的协同效果(图18)。如果混凝土的复合掺合料掺入比例能从30%进一步提高至50%,则每立方米混凝土还能实现5.5%的成本下降和14.4%的碳排放下降;在无筋混凝土或大体积混凝土等应用场景下,如果实现60%的掺入比例,则每立方米混凝土能进一步实现7.7%的成本下降和21.9%的碳排放下降。

 

 

3.3.2 加强现代竹木结构的技术研发、标准创新和市场化推广

 

竹木结构建筑的全生命周期碳排放和对环境的影响远优于钢结构和混凝土结构。研究表明,我国现代木结构建筑在50年使用期内,每年每平方米单位建筑面积碳排放24.6–31.1千克二氧化碳当量,每年每平方米平均28.8千克二氧化碳当量。相较于仅使用钢筋和混凝土的基准建筑,现代木结构建筑在建材生产阶段碳排放减少48.9%–94.7%,全生命周期碳排放减少8.6%–13.7%。树木在生长期通过光合作用吸收二氧化碳起到固碳的作用,木基建材和构件的加工和运输过程能耗也更少。在使用过程中,木材保温隔热性能佳,还可降低运行阶段碳排放。而竹材具有较高的纤维素含量,可以长期储存大量的碳,竹林生态系统的碳储量为每公顷94–392吨。同时,竹木结构建筑还具有取材方便、梁架适用性强、较强抗震性能、加工方便、施工速度快等优点。

 

从竹木资源的角度看,我国拥有支撑现代竹木结构体系发展的林木资源。在合理控制采伐量和生长量平衡的条件下,木材可以成为可持续的低碳建材。2018年,我国森林蓄积量达到175.6亿立方米,森林面积达到2.2亿公顷,森林资源面积和蓄积量持续“双增长”。目前初步形成了国有林以公益林为主、集体林以商品林为主、木材供给以人工林为主的合理格局,为未来我国全面推广木结构建筑奠定了坚实资源基础。而竹子生长速度相较于普通木材更快,3–4年就可成材,并且每年都可以进行多次收割。2018年,我国竹林面积641.2万公顷,约占全球竹林面积的20%。在保护天然林的基础上,国家同时进口俄罗斯落叶松和樟子松、北美的SPF规格材等木材。因此整体来看,原材料供给不会成为约束我国木结构建筑发展的主要条件。

 

目前我国已发布了工程木制品相关的国家和行业标准,实现了一定规模的工业化生产,胶合木和正交胶合木构件已经在国内外中高层、大跨度木结构建筑中应用。我国现有胶合木生产线105余条,年产能累计达50万–70万立方米,年产量在20万–30万立方米;圆柱胶合木和弯曲胶合木生产线20余条,多轴加工中心30台(套)。2020年,我国颁发了第一张胶合木产品质量认证证书,标志着我国胶合木产品认证体系基本形成。

 

随着现代竹结构工艺的创新发展,近年来我国加快了现代竹木结构的标准制定与项目实践。我国现行的现代木结构标准体系已经初步构建完成,涵盖了设计、施工验收、产品、技术、测试方法等。20世纪90年代中后期,我国引进一批低层轻型木结构住宅,将现代木结构建筑引入我国市场。随后的20多年间,我国相继建成一批现代木结构示范性建筑。2017年,住房和城乡建设部发布国家标准《装配式木结构建筑技术标准》(GB/T51233),标志着我国木结构建筑走向现代化、工业化。同时,在工程项目层面涌现了一批工程竹结构建筑,如昭君博物馆、牛背山青年旅社等。此外竹缠绕复合管道也已经应用于市政管道中,实现产业化。

 

 

现阶段我国木建筑中文旅类型项目占80%以上,公共建筑与居住建筑比例为7∶1,木结构建筑市场规模不到200亿元,而2022年全球木结构建筑市场规模达到了215.8亿美元(1500亿元);未来,竹木结构建筑有望在新农村住宅、文旅建筑、商业综合体、高档住宅区等项目中产生更大的市场。

 

例如随着2021年五大国家公园设施建设,木结构建筑将迎来机遇,新开工面积预计在400万平方米左右38。中国每年约有76万个自然村、约500万套农房新建或者重建,按平均每套30万造价计算,自建房可以构成一个万亿规模的市场。据落基山研究所估算,如果每年新建的农房中10%为现代木结构建筑,将形成约1500亿元的木结构农宅市场;如果农房(以120平米砖混结构作为基准)采用木结构施工,可以降低隐含碳约18.24吨CO2/套农房,在全国范围可以避免456万吨CO2/年的排放。

 

为加快现代竹木结构建筑的推广,还需要行业内部加快对材料特性的研究,进而制订相关工艺标准,致力于构建完善的标准和激励体系。

 

• 加强技术研发,重点推进木竹建筑建材定向培育、组装配套、技术创新、检验认证等关键技术提升。研究制定满足大跨度、高密度、耐久性和防火性等现代建筑需求的竹木结构建筑设计、施工、验收标准体系,加快竹木建筑标准规范体系的制修订,加快建立和完善竹木结构建筑及建筑工程材料质量认证体系。同时吸收国外多层及高层木结构建筑技术经验,发展先进的木结构建筑部件的生产技术和机械装备,加快推进建筑材料加工机械装备的国产化。

 

• 在此基础上,完善和落实竹木结构建筑土地、税收、消防等相关政策,加快推进我国竹木结构建筑商品化、市场化。提升竹木结构建筑和建材产业发展战略,出台竹木结构建筑和建材专项规划,加快推进推广绿色建筑建材的相关政策落地实施,在有条件的地区和允许建设开发的各类自然保护地区率先推广,以及在少数民族地区、地震多发区、旅游景区及发达地区农村重点发展。研究制定相关财政奖补、财税优惠、金融支持、建设用地等支持政策。加大宣传力度,提高公众和行业对竹木结构建筑和建材的认可度。

 

第四章 新产品新技术配合新模式新机制,驱动建筑领域价值增长

 

4.1 新建绿色建筑与既有建筑降碳改造是主要市场驱动力

 

自双碳目标提出以来,低碳发展成为建筑业及其上下游产业链的明确发展方向。由双碳目标带来的新建建筑及既有建筑碳中和发展将成为新的行业增长点。在政策层面,近年来我国已出台一系列政策明确建筑业低碳发展的方向、目标与主要行动,具体表现在:

 

• 新建建筑中进一步加大绿色建筑、装配式建筑、超低能耗建筑等低碳建筑比例。截至2022年上半年,我国新建绿色建筑面积占新建建筑的比例已超过90%,装配式建筑以及超低能耗建筑也在政策等因素的驱动下迅速增长。《城乡建设领域碳达峰实施方案》要求“到2025年,城镇新建建筑全面执行绿色建筑标准,新建政府投资公益性公共建筑和大型公共建筑全部达到一星级以上”。《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》提出“到2025年,新建超低能耗、近零能耗建筑面积比2023年增长0.2亿平方米以上。”

 

• 既有建筑及建筑设备的更新改造中强调节能降碳。2023年我国实施各类城市更新项目6.6万个,完成投资2.6万亿元。《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》提出“到2025年,完成既有建筑节能改造面积比2023年增长2亿平方米以上。”《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》以及《关于开展城市更新示范工作的通知》等政策进一步加大了对于既有设备能效提升以及老旧城区节能降碳改造的重视程度,推动城市基础设施和家电产品的能效更新升级。

 

在双碳目标引领下,新建绿色建筑与既有建筑节能降碳改造将成为未来十年建筑业发展的主要驱动力。

 

新建建筑方面,随着我国疫情后的经济加速复苏以及房地产刺激政策的陆续推出,预计我国新建建筑面积将以每年3%的增长率保持增长,到2035年每年新建建筑面积约为13.8亿平方米,略低于2010年水平;新建建筑将实现100%绿色建筑,其中装配式建筑占比将达到85%,较当前水平增长5倍,超低能耗建筑占比也将增至20%,年新增量大于当前水平的10倍。

 

既有建筑改造方面,考虑到建筑通常在使用年限达到20年即可开展节能降碳改造工作,我们预测,在2015年前建设的大量建筑将在未来十年内逐步到达改造年限,有必要开展节能降碳改造,到2035年,每年将有约10亿平方米的既有建筑节能降碳改造需求。总体来看,到2035年,我国每年新建建筑面积与既有建筑改造面积合计将达近24亿平方米,新建建筑占比从2020年的约95%降低至58%,既有建筑改造占比则显著升至42%,既有建筑改造将占据愈发重要的地位。

 

 

4.2 碳中和相关产品技术将成为建筑领域新的价值增长点

 

在建筑领域脱碳进程中,需要广泛应用低碳、零碳、负碳的技术与产品,这些产品与技术的研发、推广与规模化应用是碳中和背景下建筑产业的新价值增长点。实现建筑全生命周期脱碳需要8大类技术,包括低碳建材生产技术、低碳建造技术、被动式节能技术、建筑设备节能技术、可再生能源和储能技术、建筑数智化技术、建筑废弃物回收技术和固碳技术。8大类技术中最具代表性的76项建筑技术和成熟度如图22所示。

建筑碳中和关键技术的成熟度普遍较高,因此建筑碳中和技术的发展机遇将主要体现在技术的商业化推广与技术体系的集成。在分析的77项技术中,平均成熟度达到4.8分(以6分为完全成熟),关键技术中超过一半已经实现了商业化部署,超过90%达到商业化试点及以上的成熟度(图 23)。

 

其中,被动式节能技术、可再生能源和储能技术的成熟度较高,而低碳建材、低碳建造、建筑废弃物回收和固碳技术的成熟度相对较低。有56%的技术已经达到早期商业化阶段,即已经实现商业化应用但应用场景有限、竞争力仍不足,达到完全市场化的技术只有16%,因此拓宽技术应用场景、提高成本竞争力是建筑碳中和技术未来发展的一大课题。此外,建筑碳中和需要多种技术的协同应用,例如,数字化信息模型(BIM)配合装配式、围护结构升级、高能效建筑设备及可再生能源设施才能综合发挥降碳价值,因此,技术集成也是建筑碳中和技术未来发展的重要课题。

 

 

在8大技术类别中,低碳建材、被动式节能、建筑设备节能和可再生能源应用是对于建筑领域脱碳贡献最显著的四大类措施。我们分别选取低碳钢材和混凝土、节能窗户、高能效空调和热泵、建筑光伏四类产品对其未来的市场规模增长做进一步分析:

 

• 低碳钢材以及低碳混凝土的规模化是降低建筑隐含碳的关键。在建筑的结构材料中,钢材和混凝土造成的碳排放最高。考虑到建筑密度、技术成熟度、用材来源等因素,混凝土结构和钢结构建筑仍将是未来最为主要的建筑结构材料。当前低碳钢材与低碳混凝土的应用仍处于规模化的初期,在生产路径、低碳产品认证、产品溢价、可得性、性能对比等方面仍有很多工作需要开展。2023年11月,国家发展改革委等部门发布《加快建立产品碳足迹管理体系的意见》,明确提出“适时将碳足迹管理相关要求纳入政府采购需求标准,加大碳足迹较低产品的采购力度”。2024年5月,生态环境部等部门发布《关于建立碳足迹管理体系的实施方案》,要求“到2027年,碳足迹管理体系初步建立。制定出台100个左右重点产品碳足迹核算规则标准。”绿色建材中碳指标的制定工作也正在开展。从现有绿色建材政策向低碳建材发展已经成为逐步明晰的方向。随着废钢、工业废弃物掺合料等资源在建筑用材中推广使用,低碳建材将逐步解决可得性问题,在降低生产成本的同时降低产品碳足迹。落基山研究所预计2035年低碳钢材和低碳混凝土将分别实现较当前市场规模约2倍和8倍的增长,总市场规模达到约3500亿元。

 

• 节能窗户的应用能够显著降低建筑的冷热负荷,是提升建筑围护结构热工性能实现节能降碳的关键。美国能源署的数据显示,居住建筑中25%–30%的制冷供暖用能由窗户损失的能量造成44,采用高性能的节能窗户将显著降低建筑的用能需求以及运行阶段的碳排放。根据国家统计局数据推算,2023年节能窗户行业市场规模约2600亿元,双层low-E玻璃在新开工的新建以及改造项目中已经基本实现全面普及。落基山研究所预计近零能耗建筑是高性能节能窗户市场规模迅速增长的关键;到2035年,我国节能窗户市场规模超过4200亿元,其中能效更高的三玻两空窗户市场规模将达到830亿元,较2023年增长超25倍。

 

• 高能效的空调设备以及热泵是提升设备能效最受关注的两种建筑设备。我国家用空调市场已经十分成熟,2023年我国居民每百户空调拥有量达133.9台,每年国内空调市场规模接近2300亿元,一级能效空调销售占比接近80%。我们预测,随着生活水平提高及高温天气的增加,我国人均空调保有量可以在2035年进一步提升至200台/百户。国家对于家电产品以旧换新政策的推出将进一步推动高能效空调设备的市场规模。供暖方面,热泵作为高能效的电气化供暖设备,其普及率在不断上升。我国南方地区居民供暖需求不断上升,以及北方农村地区煤改电政策范围的进一步扩大是热泵市场的主要增长动力。落基山研究所预计,暖通空调行业市场规模将稳步攀升,到2035年将合计超过3200亿元,复合年均增长率约2.2%,合计有超过30%的增长空间,其中高能效空调市场约为2850亿元,热泵市场规模将到达约400亿元。

 

• 建筑光伏是建筑侧可再生能源利用的最主要形式之一,以建筑光伏一体化(BIPV)和屋顶附加式光伏(BAPV)为技术形式。BAPV是当前建筑光伏的最主要形式。中国光伏行业协会的数据显示,2023年我国户用光伏装机量达到43.5GW,总市场规模约1500亿元,较2021年增长大于两倍,占全国分布式光伏比例达45.2%。与之相比,BIPV的发展仍较为初步,需要作为建筑的外围护结构,与建筑同步设计、同步施工、同步验收。未来,农村住宅的屋顶光伏以及BIPV将成为我国建筑光伏市场进一步增长的主要动力。随着整县光伏政策的持续推进、BIPV技术成熟和成本下降,落基山研究所预计,2035年我国建筑分布式光伏市场将接近3500亿元。BIPV由于可应用面积较大,其市场规模将接近2000亿元,较当前实现近5倍的增长。

 

 

4.3 产业链一体化、智能化、标准化和市场机制赋能建筑产业发展

 

发展新模式与新机制对于低碳新产品新技术的规模化应用十分关键。在建筑碳中和与高质量发展双重要求下,我们认为产业链协同一体化、智能化和标准化能够有效整合建筑上下游产业链,实现降碳增效提质:

 

• 产业链一体化主要包括供应链上下游的打通与全生命周期设计。首先是供应链的上下游协同,材料供应商、施工单位与分包单位等企业将形成利益共同体,共享统一的减碳目标,构建供应链良好生态,下游企业可以通过提要求、定标准推动上游建材行业减碳。工程总承包模式EPC在市场需求的演变中应运而生,它是指业主将项目实施的多阶段统一委托给总承包商的一种工程建设项目发包模式,EMPC是在EPC模式的基础上增加制造,实现了建筑工程从研发、设计、生产、物流到装配的全流程贯通。总承包商的统一管理不仅可以大幅提升项目效率,针对整个项目周期的统筹管理更是推动节能降碳的有效手段。其次是设计环节对建筑全生命周期碳排放的考量,在工程项目早期实现碳管理等。比如在工程设计环节开展装配式建筑协同设计以实现建筑全生命周期综合效益最大化,即把装配式建筑视为工业产品来进行全面精细化设计。

 

• 智能化技术的加速应用能够在助力建筑产业链节能降碳的同时带来建筑上下游产业链条的效率提升。2024年8月,国务院发布的《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》强调要“推进产业数字化智能化同绿色化的深度融合,实现数字技术赋能绿色转型”。在设计阶段,以BIM为核心的数字化的设计模式能为建筑全生命周期的能碳管理以及建筑参与碳市场等创新机制提供数据基础;在建造施工阶段,数字化施工管理系统(如BIM和物联网)使得施工过程更加智能和高效,通过实时监控和数据分析优化资源使用,减少能耗;在建筑的运维阶段,智能化能源管理系统(EMS)和物联网技术,可以实时监控和优化建筑的能耗,显著降低运营阶段的碳排放,建筑用能灵活性的提升更是需要通过智能化控制的手段实现对于建筑内外部的信号做出实时响应,并通过虚拟电厂等模式进一步降低建筑的运维成本。贯穿建筑全生命周期的数字化管理还能有效促进行业实现信息的互联互通,推动建筑业低碳发展的信息共享机制形成,进一步促进产业链一体化水平并推动整个建筑业的能碳管理。

 

• 建筑标准化是以规模化生产的形式提供模块化的部件提升建造效率并减少其过程排放,包括产品标准化、设计标准化以及评价体系标准化。建筑低碳产品需不断丰富标准化类别并降低成本;设计方面需坚持减少规格品类、丰富部品组合的原则,注重楼栋单元标准化、功能模块标准化以及部品部件标准化,在不同层级进行集成,形成多样化的建筑成品;评价体系方面需要建立建筑碳排放统计计量标准协调统筹机制,加强建筑领域基础标准的研究并优化标准供给,完善分类型建筑能耗及碳排放限额标准,构建完善的标准实施和监管体系。

 

同时,创新市场机制能有效利用市场杠杆调动企业积极性,激励企业主动增强节能减排的资金和技术投入。我国已逐步探索建筑业碳交易市场的开通,以碳排放权交易将碳排放成本内部化,激励建筑企业加快减排;探索创新绿色金融支持低碳建筑业发展的体制机制,支持星级绿色建筑、装配式建筑、近零能耗建筑、既有建筑节能和绿色化改造项目,灵活应用绿色信贷、绿色债券、绿色基金、绿色保险等产品,在一定程度上解决低碳建筑领域的融资困难问题和期限错配问题,实现良性循环。

 

在碳中和背景下,建筑产业链的各个环节和主体都面临新的发展机遇和主要行动。以碳中和为目标的新产品和新技术的应用以及新模式新机制的落实将驱动包括建筑原材料生产、设计、建造施工、装修装饰、销售租赁、运维管理、改造拆除与回收利用在内的建筑全产业链的价值共同增长(图 25)。