文献阅读 | 中国建筑部门能效提升和碳减排潜力的情景分析

题目

Scenarios of energy efficiency and CO2 emissions reduction potential in the buildings sector in China to year 2050

作者

Nan Zhou, Nina Khanna, Wei Feng , Jing Ke, Mark Levine

期刊

Nature Energy

时间

2018年12月

一作

单位

China Energy Group, Energy Analysis and Environmental Impacts Division, Energy Technologies Area, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA.

链接

https://doi.org/10.1038/s41560-018-0253-6

研究导读

建筑部门是中国目前重要的能源消耗和碳排放部门，能源使用量占全国能源使用总量的20%。随着中国快速城镇化、城镇居民收入提高，建筑部门的能源消耗将进一步增加，这将对中国在2030年左右实现碳排放达峰造成挑战。本研究探索至2050年中国建筑部门能源消耗和碳排放的发展路径，进一步评估在技术、经济性上可行的技术以及可再生能源对中国建筑部门节能减排的影响。

研究方法

本研究使用伯克利实验室的中国2050资源能源需求分析模型（Demand Resource Energy Analysis Model, DREAM）分析中国居民建筑部门、商业建筑部门的能源使用情况。这个模型是LEAP模型的一个应用，模型框架如图1所示，考虑了居民和商业建筑两种主要建筑类型，北方、南方、过渡带三种气候区域，农村居民、城镇居民、办公、零售、医院、学校、酒店等细分建筑类型，以及是否新建建筑、建筑围护结构、末端能源用途等不同建筑特征。

图1. 研究模型框架

本研究采用情景分析法并设置了四个情景。（1）HI高能源需求情景，中国在2010年后不制定新的节能政策或可再生能源政策；（2）BAU情景，政策照常情景，这是对未来政策强度的最佳估计；（3）AP激进政策情景，更乐观的政策情景，该情景下2050年的政策有效性为80%、技术的市场渗透率为75%、从而政策效果达到60%；（4）TEP“技术-经济”潜力情景，政策效果为100%的理想情景，2050年所有建筑均采用最具成本效益的技术和可再生能源设施。

研究结果

1. 中国建筑部门的能源使用和碳排放情况

中国建筑部门在不同情景下的能源使用和碳排放情况如图2a和2b所示。由于快速城镇化、人口增长、建筑面积增长等原因，2030年之前中国建筑部门的能源使用量在所有情景中均呈现上升趋势。在无激进政策的HI和BAU情景中，2010-2050年间能源使用的年均增长率分别为2.9%和2.5%，但低于经济增长速度；在AP和TEP情景中，该增长率降低至1.6%和0.8%，且能源使用趋势在2030年后进入平台期，随后下降。在碳排放方面，电力系统脱碳有利于碳排放提前达峰，AP和TEP情景下中国建筑部门在2030年左右实现碳达峰，而BAU和HI情景下的碳达峰时点分别为2040和2050年。

图2. 中国建筑部门的能源使用（2a）和碳排放（2b）情况

图3显示了HI情景和TEP情景下建筑部门不同最终用途的一次能源使用情况。建筑部门的节能潜力来自居民供热、制冷、热水、烹饪，商业供热、制冷、照明等多种用途。

图3. HI(a)和TEP(b)情景下建筑部门的能源使用情况

2. 中国建筑部门的节能途径

图4展示出TEP情景相比HI情景，中国建筑部门在2050年的节能途径。改善空间调节系统和建筑围护结构的措施能降低48%的能源使用，而改善照明、高效家用电器和商业设备、现有建筑改造四项措施能降低33%的能源使用。城市和农村建筑的燃料转换，特别是从化石燃料发电转向可再生能源发电，电力系统脱碳将贡献剩下19%的节能潜力。从建筑类型的视角，城市住宅建筑、商业建筑、农村住宅建筑分别贡献49%、45%和6%的节能潜力，主要原因是城市化导致的农村住宅存量减少。

图4. 2050年TEP情景相比HI情景的节能途径

        进一步地，本研究分析了关于空间制冷、照明、家用电器和商业设备、现有建筑改造、燃料转换等方面的具体节能措施。以空间制冷为例，本研究分析了办公建筑制冷系统节能的具体技术及潜力（表1），其中改善自然通风和夜间通风可能为制冷系统贡献10%-50%的节能潜力。

表1. 办公建筑制冷系统节能的具体技术情况

研究结论

      中国建筑部门的能源需求情况在长期最可能介于BAU情景和AP情景之间。在BAU情景中，2050年的能源使用和碳排放分别比2010年增加170%和100%；在AP情景中，2050年的能源使用和碳排放分别比2010年增加90%和20%。此外，中国建筑部门在BAU和AP情景下的碳达峰时间节点分别是2040年和2030年左右。

改善空间调节系统、建筑围护结构、照明系统、使用更高效的设备、现有建筑改造等措施是主要的节能途径。但需要注意，建筑系统的节能潜力比节能技术大得多，因此建筑节能的重点更应该是改善建筑系统。此外，风电、核电、太阳能光伏发电等低碳电力技术的快速发展是建筑部门碳减排的关键。

编辑：马腾

排版：马腾 江琴

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