2021年公共建筑能耗系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變與趨勢一

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人氣：發(fā)表時間：2021-01-26 16:19:50【大中小】

我國正處于城市化快速發(fā)展階段，人民生活水平顯著提高，第三產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2001-2018年間，城鎮(zhèn)居民的消費支出增長了4倍，城鎮(zhèn)空調(diào)擁有量每百戶增加3倍，第三產(chǎn)業(yè) GDP增長9倍。但是，城鎮(zhèn)人均建筑能耗強度從0.54噸/平方米增加到0.94噸/平方米，增幅僅為60%；單位面積建筑能耗從18.9 kgce/㎡增加到21.1 kgce/㎡，增幅僅為12%。與此相反，建筑能耗強度的“緩慢”增長反映出建筑節(jié)能工作成效顯著。
變化一：電能占建筑能耗比例增長了近一倍

近幾年，我國建筑能源消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，化石燃料所占比重略有上升，低檔供熱所占比重基本保持不變，電能所占比重大幅上升，農(nóng)村生物質(zhì)能源所占比重下降。在這些指標中，2001-2017年間建筑用電年均增長率為9.4%，建筑總能耗占總能耗的比重從23%上升到43%，幾乎翻了一番。這就是建筑電氣化的顯著增長趨勢。
將來，建筑電氣化還會繼續(xù)。內(nèi)因驅(qū)動方面，電能作為二次能源，不會對室內(nèi)造成污染，用戶越來越多地使用電熱水器和電炊具，以減少室內(nèi)燃料燃燒，電能替代仍在繼續(xù)；同時，電氣化數(shù)字化、智能化設備的數(shù)量增加，也帶動建筑物新增電力需求。另一種則是外因驅(qū)動，在城市能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下，許多機構(gòu)都對我國未來能源轉(zhuǎn)型情景作了預測，為實現(xiàn)巴黎協(xié)定的減碳目標，適應高比例風光水核的低碳能源供給結(jié)構(gòu)，未來終端能源消費結(jié)構(gòu)中電能的比重需大幅提高至60%以上，其中建筑領域的上述比重將達到70%以上，遠高于當前水平。因此，建筑電氣化在未來仍有巨大的發(fā)展空間，電能將是未來建筑能源的主要類型。

圖1 建筑能源消費結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)來源：清華大學建筑節(jié)能研究中心《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》）

變化二：采暖空調(diào)能耗和其他能耗之比例逐漸由2:1向1:2轉(zhuǎn)變

過去建筑節(jié)能的工作重點主要在于暖通空調(diào)的能耗降低和能效提升。以建筑節(jié)能標準為例，自上世紀90年代起，我國建筑節(jié)能經(jīng)歷了“30%-50%-65%”的三步式發(fā)展，目前建筑節(jié)能65%的設計標準已經(jīng)基本普及，越來越多省市逐步實施節(jié)能75%、80%節(jié)能設計標準，甚至近（凈）零能耗的、零能耗標準。然而，從30%->50%->65%->75%，通過圍護結(jié)構(gòu)提升所帶來的節(jié)能收益正在逐步減弱，且實際上建筑節(jié)能標準提升也未能抵消建筑日益增長的用能需求，建筑能耗總量及其在全社會能耗中的占比反而增加。未來隨著采暖空調(diào)能耗和電器設備能耗的比例逐漸由2:1向1:2轉(zhuǎn)變，單純提高圍護結(jié)構(gòu)性能對建筑節(jié)能的整體貢獻將會越來越有限。

圖3 終端電器數(shù)量增長和數(shù)字化發(fā)展（數(shù)據(jù)來源：IEA《Energy Efficiency 2019》）

變化三：關注點從kWh/㎡到同時關注kW/㎡

建筑節(jié)能面臨挑戰(zhàn)不僅僅在用電量增加，更要考慮峰值負荷增長。以零能耗建筑為例，按照通常的理解當年光伏發(fā)電量等于年用電量時，即為零能耗建筑，但由于光伏發(fā)電與負荷需求時間不同步，在不采用儲能技術的情況下，仍需要從電網(wǎng)購買38%的用電量（案例模擬數(shù)據(jù)）。進一步從城市尺度考慮，以深圳市為例，根據(jù)《深圳市能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，2015-2020年全社會用電量和最高電力負荷分別預計增長22%和33%，城市電力峰值負荷增速高于用電量增速。峰值負荷的快速增長一方面導致電網(wǎng)持續(xù)大量的投資為城市供配網(wǎng)設施增容，而另一方面這些城市供配電設施的利用率進一步降低，經(jīng)濟性變差。在建筑中，目前建筑配電設備利用率不到20%，年用電量÷建筑入口配電容量僅為500-1600小時，但是仍大量面臨著配網(wǎng)容量不足尤其是電動車接入問題，其根源就在于峰值負荷問題沒有得到有效解決。因此，未來建筑節(jié)能關注重點迫切地需要從kWh/㎡到同步關注kW/㎡。

在建筑用電負荷（kW/㎡）方面，需要解決兩個問題，一個是如何降低峰值負荷以實現(xiàn)電網(wǎng)供配電設施的投資節(jié)省和利用率提升；而另一個是如何增強負荷靈活調(diào)節(jié)能力以促進可再生能源的電網(wǎng)集中接入和建筑分布式開發(fā)。研究建筑柔性用電技術，在建筑分布式能源得到充分利用的同時，使建筑成為電網(wǎng)的柔性需求，對于減小電網(wǎng)配電設施容量和電源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型都有重要意義。

變化四：電源從集中到分布，配電從單向到雙向

城市電力系統(tǒng)的電源形式正在從以集中為主的形式向集中與分散并存的形式轉(zhuǎn)變。在大型集中電廠（能源基地）和長輸通道構(gòu)成基本格局上，城市分布式能源+儲能迅速發(fā)展。
分布式光伏方面：2013-2018年分布式光伏的累計裝機容量從不到500萬kW增長到1.2億kW。2018年分布式光伏占光伏累計裝機容量的比例達28%，占當年新增容量的比例達50%。與此同時，隨著分布式光伏的規(guī)模化發(fā)展，其成本也在迅速下降。2008年光伏系統(tǒng)價格約50元/Wp，而目前甚至已降至4元/Wp以下，十年間降幅超過90%。分布式光伏發(fā)電在電力市場中的競爭力越來越強。
分布式儲能方面：截至2018年底我國已投運儲能項目累計達3130萬kW，其中電化學儲能達到107萬kW，位列第二。從電化學儲能技術、電網(wǎng)需求等方面分析，電化學在未來五年內(nèi)將迎來爆發(fā)增長階段，延續(xù)超過70%的年增長速度，到2023年儲能規(guī)模接近2000萬kW。與此同時，儲能電池的成本也在快速降低。在2009年至2013年期間，每千瓦時電池的成本降低了65%以上。

未完待續(xù)。。

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