返回首页
你现在的位置: > 首页 > 行业动态 > 正文

势在必行!让建筑成为新能源电力生产者

发布日期:2021/4/8


      随着城镇化进程加速,建筑业规模不断扩大。目前,我国城乡建筑面积超过640亿平方米,且尚有100亿平方米以上的建筑处于施工阶段。与之相伴的是大量二氧化碳排放——每年,由建筑运行带来的碳排放达到20亿吨以上,盖房子还间接导致钢铁、水泥等制造领域排碳16亿-18亿吨。截至2019年,建筑部门相关碳排放已占到全社会排放总量的38%左右。


      在碳达峰、碳中和目标下,作为仅次于工业的排放大户,建筑部门该如何减碳?带着这一问题,记者采访了中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿。


电力热力供应是碳排放主要来源


      做饭炊事、烧煤取暖、使用燃气热水器……这些看似平常的生活小事,实际上都与碳排放密切相关。燃煤、燃气的直接燃烧,一年带来二氧化碳排放约6亿吨。江亿认为,未来通过全面电气化,可减少这部分化石能源用量,实现零碳不存在技术、经济难题,真正的难题在于建筑运行带来的“间接排放”。


    “2019年,我国建筑运行用电量为1.89万亿千瓦时,约占全社会用电总量的1/4,其中70%左右来自燃煤、燃气发电,因支撑建筑运行所排放的二氧化碳高达11亿吨。随着全面电气化,其他各类燃料的直接应用均转为电力,建筑用电量将持续增加。”江亿表示,若按照未来建筑规模750亿平方米计算,用电总量将在当前的基础上翻倍,“这是建筑领域最主要的排放来源,亦是减排难点。”


       由于北方城镇普遍采用集中供热,热力供应也带来大量排放。江亿指出,我国北方城镇供暖面积现为150亿平方米,其中约40%的热量由燃煤、燃气锅炉提供,热电联产电厂占比50%,其余来自不同的电动热泵。“各类锅炉带来的碳排放量约5.5亿吨,热电联产和热泵供热,也要分摊一部分电厂排放的二氧化碳。未来,北方城镇供暖面积将进一步增加到200亿平方米,减少热力导致的碳排放也是重点。”


       江亿提出,建筑领域要大幅减碳,首先需降低用能需求。在建筑规模不断扩大的基础上,节能是实现低碳的首要条件。“必须提倡节约型生活方式,提高用电效率。美、日、韩等国都曾因需求增长,而出现建筑用电疯涨的现象,我们要提前避免。”


新增建筑用电应全部来自风电光电


       除了“节流”,更重要的是“开源”。江亿表示,能源转型是从以化石能源为基础的碳基能源系统,转为以可再生能源为基础的零碳能源系统,进而带动终端用能方式彻底改变。


    “建筑部门要放弃一些过去曾积极推广、依赖于化石能源的用能方式,比如煤改气,以燃气为主的热电冷三联供等。”江亿认为,以水电、风电、光电及生物质发电作为主要电源,以少量燃煤燃气电力作为补充,同时依靠碳捕集和贮存技术回收发电排放的二氧化碳,建筑行业即有可能实现碳中和。


       面对日益增长的用电需求,这些零碳电力够不够用?从哪里来?江亿坦言,受到种种制约,核电、水电及生物质燃料发电均有发展上限,因此建筑新增用电最好全部由风电、光电来提供。“风电、光电属于低密度能源,需要大量安装空间。这些土地在西北荒漠等地并不难找,但从边远地区集中长途输电到东部负荷密集区,面临巨大调峰难题。因此不必一味舍近求远,利用城乡建筑屋顶空间,以及其他可接受太阳辐射的建筑外表面,发展分布式光伏是很好的选择。”


       江亿给记者算了一笔账:目前,我国城乡建筑可利用的屋顶空间约250亿平方米,另有部分可利用的零星空地。农村建筑层数低、各类屋顶多,风光装机容量可达20亿千瓦,年发电2.5万亿千瓦时是目前生活用电的2.5倍,可满足农民生活、生产、交通用电。城镇建筑安装量约4亿千瓦,每年发电5000亿千瓦时,约占建筑用电的15%。加上东部海上风电、城市周边风光基地等资源,城镇建筑用电也有保障。“关键问题是,如何让建筑有效消纳这些根据天气状况而变化的零碳电力?”


由消费者转为产消储“三位一体”


     江亿进一步称,基于上述减排路径,建筑功能也要相应变化——由单纯的能源消费者,转为支持大规模风光接入的贡献者,集用能、产能、蓄能“三位一体”,从而协助消纳风电、光电,解决风光的间歇性、波动性问题。


     如何实现?江亿提出一种“光储直柔”新型配电系统的概念。具体包括:利用建筑表面,发展光伏发电;连接邻近停车场的智能充电桩,并在建筑内部配置部分蓄电池,形成较大蓄电能力;建筑内部采用直流配电,通过直流电压变化传递对负载用电的需求;变过去刚性用电方式为柔性,使建筑用电与风电光电联动。“风、光发电多即多用,并蓄存多余电力。在发电少、不发电的情况下,则靠蓄电装置、电动汽车的电池和负载调节维持建筑运行。由此,构成一个容量巨大的分布式虚拟蓄能系统,平衡电源与需求变化。”


    “未来,我国至少拥有3亿辆以上电动汽车。统计显示,同时处于行驶状态的车辆一般不超过20%,相当于80%的车辆都在停车场内。按照目前配置,每辆车有50-70千瓦时蓄电池,这些车辆若能与充电桩连接,后者再接入邻近建筑的‘光储直柔’系统,每天拥有200亿千瓦时蓄电能力。”江亿进一步论述该方式的可行性,新建“光储直柔”建筑,只需在原有投资的基础上增加100元/平米,加上充电桩建设、电动汽车补贴等费用,新增投资的静态回收年限约12年,处于经济合理范围内。


      江亿认为,在2030年前,每年对5亿-10亿平方米建筑进行“光储直柔”改造,让其成为带有充电桩的柔性建筑,不仅可有效解决建筑本身用电变化导致的峰谷差,预计还能消纳70%的新增风电、光电。“因建设改造量巨大,必须从现在开始加速,否则建筑行业减排压力更大。”




 来源:中国能源报  作者:朱妍

[←返回]

关于我们   |   关于合作   |   留言板   |   资料下载   |   广告服务  
  版权所有:南京吉诺信息咨询有限公司   苏ICP备12009688号
地址:南京金源路2号绿地之窗南广场D1栋808   
电话:13524183041