一、建筑業(yè)在“雙碳”領(lǐng)域的政策、技術(shù)和市場(chǎng)趨勢(shì)
1、政策方面:以綠色建筑建材等傳統(tǒng)節(jié)能手段為基礎(chǔ)點(diǎn),以清潔能源為支撐點(diǎn),以CCUS為布局點(diǎn),多點(diǎn)齊發(fā),協(xié)同推進(jìn)
2020年7月,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等多個(gè)部委聯(lián)合印發(fā)《綠色建筑創(chuàng)建行動(dòng)方案》,其中明確提出,到2022年,當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積占比達(dá)到70%,星級(jí)綠色建筑持續(xù)增加,裝配化建造方式占比穩(wěn)步提升,綠色建材應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大,綠色住宅使用者監(jiān)督全面推廣。
2020年9月,國(guó)家主席習(xí)近平在第75屆聯(lián)合國(guó)會(huì)議上首次提出“雙碳”目標(biāo):“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”,由此“3060”雙碳發(fā)展目標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生。
2021年2月,國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》,明確了到2025年,綠色產(chǎn)業(yè)比重顯著提升,綠色創(chuàng)新體系更加完善,基礎(chǔ)設(shè)施綠色化水平不斷提高,到2035年,綠色產(chǎn)業(yè)規(guī)模邁上新臺(tái)階。文件同時(shí)要求,通過(guò)堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先、提高可再生能源利用比例,加快儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā),開(kāi)展CCUS試驗(yàn)示范等措施推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型,通過(guò)打造綠色公路、鐵路等提升基礎(chǔ)設(shè)施綠色發(fā)展水平。
2021年10月,中共中央、國(guó)務(wù)院引發(fā)了《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》,標(biāo)志著“雙碳”目標(biāo)指引下的國(guó)家頂層設(shè)計(jì)方案更趨完善,明確了構(gòu)建更完善的綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系、提升能源利用效率、提高非化石能源消費(fèi)比重(風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮埽?、降低二氧化碳排放水平、提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力等五個(gè)方面。
2021年10月,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見(jiàn)》,要求到2035年,城鄉(xiāng)建設(shè)全面實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展,碳減排水平快速提升。其中,重點(diǎn)要求建設(shè)高品質(zhì)綠色建筑,大力發(fā)展裝配式建筑、推動(dòng)智能建造和建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展,加強(qiáng)建筑材料循環(huán)利用,推廣節(jié)能低碳節(jié)水用品,推動(dòng)太陽(yáng)能、再生水應(yīng)用,倡導(dǎo)綠色裝修,鼓勵(lì)選用綠色建材、家具、家電。
2021年10月,《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》發(fā)布,提出了到2025年,非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右,到2030年,非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右。方案還提出了十大行動(dòng)方案,包括:大力發(fā)展新能源;加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能降碳;加快提升建筑能效水平;加快優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu),推進(jìn)農(nóng)村建設(shè)和用能低碳轉(zhuǎn)型;推進(jìn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)化發(fā)展,加強(qiáng)大宗固廢綜合利用,健全資源循環(huán)利用體系。
2022年3月11日,住建部發(fā)布《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》,目標(biāo)是到2025年,城鎮(zhèn)新建建筑全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn),完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上,建設(shè)超低能耗、近零能耗建筑0.5億平方米以上,裝配式建筑占當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑的比例達(dá)到30%,全國(guó)新增建筑太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量0.5億千瓦以上,地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用面積1億平方米以上,城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達(dá)到8%,建筑能耗中電力消費(fèi)比例超過(guò)55%。
2022年6月,《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022-2030)》發(fā)布,文件提出,到2025年實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域低碳關(guān)鍵核心技術(shù)重大突破;到2030年,研究突破一批碳中和前沿和顛覆性技術(shù),形成一批低碳技術(shù)解決方案和綜合示范工程。并形成十大行動(dòng)方案:能源綠色低碳轉(zhuǎn)型;低碳與零碳工業(yè)流程再造;建筑交通低碳零碳技術(shù)攻關(guān);負(fù)碳及非二氧化碳減排技術(shù)能力提升;前沿顛覆性低碳技術(shù)創(chuàng)新、低碳零碳技術(shù)示范行動(dòng)、雙碳管理決策支撐。
梳理國(guó)家政策脈絡(luò),可以看出“雙碳”目標(biāo)下,國(guó)家正在圍繞三條主線全力攻堅(jiān)碳達(dá)峰,其一是在已近具備一定基礎(chǔ)的綠色建筑、綠色建材等方向?qū)崿F(xiàn)碳排放降低;其二是全力發(fā)展清潔能源,實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)化石能源的替代;其三是布局CCUS為碳吸收打下基礎(chǔ)。
2、技術(shù)方面:圍繞減碳、零碳、負(fù)碳技術(shù)來(lái)推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)達(dá)成
減碳技術(shù)主要集中在目前正在積極推進(jìn)的節(jié)能減排領(lǐng)域,包括綠色建筑、裝配式建筑、綠色建材等。其中綠色建筑、電氣化改革正在扮演重要角色。綠色建筑方面,將圍繞節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等方面開(kāi)展;建筑行業(yè)全面電氣化改革也是重點(diǎn),因?yàn)榻ㄖ姎饣瘜?duì)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和貢獻(xiàn)占比達(dá)到30%;值得一提的是節(jié)能建材,其減排難度較大。
零碳技術(shù)主要集中在清潔能源的使用方面,例如光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電、生物質(zhì)能、核電等領(lǐng)域,通過(guò)清潔能源代替化石能源實(shí)現(xiàn)減碳。幾大清潔能源類型中,光伏發(fā)電、風(fēng)電有望成為零碳主力軍,“光儲(chǔ)直柔”有望異軍突起。光伏發(fā)電方面:我國(guó)目前處于世界領(lǐng)先位置,截至2021年9月,我國(guó)光伏裝機(jī)規(guī)模是2.78億千瓦,連續(xù)六年排名世界第一,到2030年將達(dá)到12億千瓦以上,而且全世界太陽(yáng)能組件的85%都是由中國(guó)生產(chǎn)。風(fēng)能發(fā)電方面,由于風(fēng)能主要集中分布在我國(guó)三北地區(qū)(華北、東北、西北),因此無(wú)法經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)的用能需求,因此海上風(fēng)電有可能扮演重要角色,截至2021年6月底,我國(guó)海上風(fēng)電的裝機(jī)容量超過(guò)11GW(吉瓦),位居全球第一。
減碳和零碳技術(shù)主要是聚焦在“減少碳排放”,而負(fù)碳技術(shù)核心在于“增加碳吸收”,就是技術(shù)固碳(CCUS),通過(guò)人工的手段和方法捕捉空氣中的二氧化碳,然后在存儲(chǔ)及再利用。目前CCUS的主要問(wèn)題在于成本較高,技術(shù)還不夠成熟。
此外,大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、人工智能等數(shù)字化技術(shù)也將作為支撐性技術(shù),支持雙碳目標(biāo)的達(dá)成。例如:利用大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)風(fēng)能的變化,進(jìn)而調(diào)整風(fēng)機(jī)參數(shù);涉及建筑全生命周期的碳排放數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);城市基礎(chǔ)設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)等。
3、市場(chǎng)趨勢(shì):綠色經(jīng)濟(jì)前景廣闊,傳統(tǒng)行業(yè)加快并購(gòu)整合
在碳中和的發(fā)展背景下,未來(lái)新能源行業(yè),尤其是光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電、核電將迎來(lái)高速發(fā)展期,目前光伏發(fā)電成本已經(jīng)下降了90%以上,風(fēng)電成本下降了70%,到2050年,預(yù)計(jì)70%的電力都將來(lái)自風(fēng)電和光電,同時(shí)由于風(fēng)電和光電受氣候、地域的影響,供電不穩(wěn)定,因此儲(chǔ)能技術(shù)將與其組合使用將形成終極能源提供方案。根據(jù)中金公司預(yù)測(cè),到2060年,國(guó)內(nèi)風(fēng)電、光伏發(fā)電、核電裝機(jī)將較2019年增長(zhǎng)7倍(1660吉瓦)、35倍(7332吉瓦)、7倍(386吉瓦),并催生儲(chǔ)能裝機(jī)達(dá)到電力裝機(jī)的近30%。其中:光伏新增裝機(jī)20萬(wàn)億元,風(fēng)電新增裝機(jī)14萬(wàn)億元,核電新增裝機(jī)5萬(wàn)億元,儲(chǔ)能新增裝機(jī)7萬(wàn)億元,國(guó)內(nèi)清潔能源行業(yè)將受益于總價(jià)值102萬(wàn)億元的綠色能源投資。
綠色建材、節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)的行業(yè)和企業(yè)也將迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇期。其中,建筑節(jié)能玻璃、建筑保溫材料、輕型建筑材料(例如石膏板)預(yù)計(jì)將有突出表現(xiàn)。根據(jù)賽迪咨詢的預(yù)測(cè),2022-2024年中國(guó)綠色建材產(chǎn)業(yè)規(guī)模將以15.7%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率快速發(fā)展,到2024年產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破17000億元。
根據(jù)2021年中國(guó)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國(guó)CCUS年度報(bào)告》,2030年碳達(dá)峰時(shí),CCUS技術(shù)的年二氧化碳吸收量要達(dá)到0.2~4.08億噸,2060年碳中和時(shí),要達(dá)到10~18.2億噸,而我國(guó)目前示范項(xiàng)目加上實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目,總計(jì)才達(dá)到0.03億噸,與目標(biāo)還有很大差距,因此CCUS技術(shù)的發(fā)展有非常廣闊的市場(chǎng)空間。
同時(shí),對(duì)于傳統(tǒng)的鋼鐵、水泥、電解鋁等碳排放大戶將會(huì)加速行業(yè)整合。污染大、產(chǎn)能低的企業(yè)或者加速轉(zhuǎn)型,或者被市場(chǎng)加速出清,而具備規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)和資本優(yōu)勢(shì)的行業(yè)龍頭將加速收購(gòu)兼并速度,行業(yè)集中度將加快攀升。
二、建筑業(yè)碳中和發(fā)展進(jìn)程
建筑行業(yè)是碳排放“大戶”。2021年我國(guó)建筑行業(yè)碳排放總量49億噸,占全國(guó)碳排放總量的51%,同時(shí),隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化水平的不斷提高以及“3060”雙碳目標(biāo)的時(shí)間緊迫性,建筑行業(yè)的的碳減排任重而道遠(yuǎn),為此,需要明確降碳減碳的行動(dòng)路線圖,根據(jù)目標(biāo)推演以及我國(guó)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》,可看出建筑行業(yè)碳中和大致分為三個(gè)階段:即到2035年,建筑部門的煤炭,天然氣消費(fèi)量達(dá)峰,碳排放在2035年左右達(dá)峰;2035~2050年建筑部門大幅度降低碳排放;2050~2060年實(shí)現(xiàn)深度脫碳。
第一階段(2021~2035年):實(shí)現(xiàn)建筑部門的煤炭、天然氣消費(fèi)量達(dá)峰,實(shí)現(xiàn)建筑部門碳排放的達(dá)峰。
碳中和路徑對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵策略為提升電氣化率,淘汰家庭煤炭和天然氣使用,提高建筑物能效,優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu),大力推廣綠色建材的使用,同時(shí)加強(qiáng)大宗固廢綜合利用。
具體策略主要包括:持續(xù)提高建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),完善家電能效標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)簽計(jì)劃;推廣光伏發(fā)電與建筑一體化;推廣風(fēng)能、水電、熱泵、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⑻?yáng)能等,尤其提高分布式光伏發(fā)電和高效生物質(zhì)利用技術(shù)在農(nóng)村建筑中的應(yīng)用。提高建筑終端電氣化水平,建設(shè)集光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲(chǔ)直柔”建筑。大規(guī)模翻新老舊建筑。推廣綠色低碳建材,其中在傳統(tǒng)建材方面,嚴(yán)禁新增水泥熟料、平板玻璃產(chǎn)能;提高電力、天然氣應(yīng)用比重,鼓勵(lì)使用粉煤灰、工業(yè)廢渣、尾礦渣等作為原料或水泥混合材;加強(qiáng)新型膠凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用;大力發(fā)展裝配式建筑,推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅,強(qiáng)化綠色設(shè)計(jì)和綠色施工管理。提升建筑與基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平,推廣供熱計(jì)量收費(fèi)和合同能源管理,開(kāi)展公共建筑能耗限額管理。推動(dòng)固廢物質(zhì)再利用,推廣廢棄路面材料原地再生利用。推進(jìn)秸稈高值化利用,完善收儲(chǔ)運(yùn)體系,嚴(yán)格禁燒管控。
預(yù)計(jì)該階段,農(nóng)村住宅煤炭使用將逐步被禁止,建筑材料行業(yè)最早在2025年前全面實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,水泥等行業(yè)在2023年前率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。預(yù)計(jì)到2025年裝配式建筑新增面積達(dá)到10.69億平米,建筑部門整體的電氣化率達(dá)到50%以上。到2025年,城鎮(zhèn)新建建筑全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。到2025年,城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達(dá)到8%,新建公共機(jī)構(gòu)建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭(zhēng)達(dá)到50%。到2025年,大宗固廢年利用量達(dá)到40億噸左右,到2030年,年利用量達(dá)到45億噸左右。2030年綠色建筑面積在新建面積中的占比達(dá)90%以上。
第二階段(2036~2050年):大幅度降低碳排放。
以生物質(zhì)、不產(chǎn)生額外碳排放的工業(yè)余熱以及太陽(yáng)能熱等替代建筑部門的電力需求,繼續(xù)推進(jìn)建筑行業(yè)電氣化率的提升。
具體策略包括:實(shí)現(xiàn)因地制宜的開(kāi)發(fā)高效的熱泵技術(shù)提高供暖電氣化率;進(jìn)一步提升新建建筑中光伏一體化建筑和被動(dòng)式建筑比例;繼續(xù)推廣太陽(yáng)能熱水技術(shù)和分布式光伏技術(shù)在農(nóng)村和城市建筑中的應(yīng)用等。預(yù)計(jì)該階段,2050年北方城市集中供暖系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)完全脫碳,新增建筑實(shí)現(xiàn)零碳排放;此外,2050年,建筑部門整體的電氣化率將達(dá)到85%。住宅和商用建筑的烹飪將實(shí)現(xiàn)100%的電氣化。
第三階段(2051~2060年):深度脫碳,實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
深度脫碳的關(guān)鍵在于電力的脫碳和負(fù)排放技術(shù)(CCUS、BECCS、DACCS)。對(duì)于無(wú)法實(shí)現(xiàn)零碳排放的部分,通過(guò)碳匯和負(fù)排放技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑部門的碳中和目標(biāo)。
三、碳中和技術(shù)路徑
總體而言,碳中和技術(shù)發(fā)展路線是按照減碳,零碳、負(fù)碳來(lái)漸次展開(kāi)。即按照節(jié)能減排技術(shù)(減碳)、綠色能源技術(shù)(零碳)、新興技術(shù)(負(fù)碳)和數(shù)字化技術(shù)來(lái)展開(kāi)。但值得一提的是:這三個(gè)發(fā)展階段并不是按照時(shí)間先后順序嚴(yán)格區(qū)分的,例如:發(fā)展綠色建筑和太陽(yáng)能發(fā)電是并行的,而綠色建筑本身也包含太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。
1、節(jié)能減排技術(shù)
(1)電氣化應(yīng)用
電氣化代替化石燃料的使用是節(jié)能減排的重要手段,到2050年,使用電氣化的減排量預(yù)計(jì)會(huì)占到總減排量的20%,所以建筑行業(yè)全面電氣化改革勢(shì)在必行,從手段上來(lái)看,取代空調(diào)采暖的分散式的電動(dòng)熱泵、全電氣化爐灶、電動(dòng)熱泵熱水器等都是可選方案。
(2)建筑節(jié)能(綠色建筑技術(shù))
主要通過(guò)采取綠色建筑的相關(guān)技術(shù)和材料實(shí)現(xiàn)節(jié)能。主要包含:
1)場(chǎng)地的可重復(fù)利用技術(shù)
例如在建筑密度較高的城市或場(chǎng)所,通過(guò)將建筑屋頂種植成綠色花園,建筑體外立面由爬藤植物組成,將整個(gè)建筑體“綠色化”。
2)節(jié)約用水技術(shù)
在建筑體內(nèi)采用雨水回收與再利用構(gòu)建系統(tǒng)化的建筑體節(jié)水系統(tǒng),降低了市政給排水的壓力。除了建筑體內(nèi),建筑體外也可以考慮設(shè)計(jì)下凹式綠地、雨水?dāng)嘟雍途坝^水體。例如:對(duì)于下凹式綠地,可做好豎向設(shè)計(jì),使屋面、地面、廣場(chǎng)的雨水能夠通過(guò)重力流的形式進(jìn)入綠地,最大限度地收納雨水。對(duì)于雨水?dāng)嘟?,就是把雨水管接入地面生態(tài)設(shè)施,利用這些設(shè)施進(jìn)行入滲;對(duì)于景觀水體,除了利用水生動(dòng)植物對(duì)水體進(jìn)行凈化,還可以通過(guò)人工施氯的方式對(duì)水體進(jìn)行凈化。
3)節(jié)能技術(shù)
采用自然通風(fēng)、自然采光、太陽(yáng)能輻射等節(jié)能技術(shù)。比如我國(guó)徽派建筑、嶺南建筑通過(guò)小天井、閣樓圍合形成通風(fēng)廊道來(lái)實(shí)現(xiàn)避暑,中東的建筑通過(guò)風(fēng)塔實(shí)現(xiàn)空氣對(duì)流來(lái)降溫解暑;使用LED燈代替白熾燈實(shí)現(xiàn)節(jié)能;家庭空調(diào)使用變頻空調(diào)代替定頻空調(diào);公共建筑空調(diào)采用調(diào)適技術(shù),包括磁懸浮高效冷機(jī)、變頻螺桿高效冷機(jī)和高效制冷機(jī)房系統(tǒng)等。
4)節(jié)能建材
綠色低碳節(jié)能建材具備低能耗、環(huán)保、耐用等特點(diǎn),目前應(yīng)用較多的是綠色墻體材料、保溫隔熱材料和綠色裝飾材料。舉例來(lái)說(shuō),水泥是建筑材料里資源消耗量非常大的建筑材料,而隨著現(xiàn)代材料技術(shù)的快速發(fā)展,生態(tài)水泥應(yīng)運(yùn)而生,生態(tài)水泥是由火山灰以及鋼鐵渣等廢棄物組成,與傳統(tǒng)水泥材料相比,它能夠在制備過(guò)程中減少40%的二氧化碳排放量;玻璃也是主要的建筑裝飾材料,但傳統(tǒng)玻璃既不能隔熱又不能保溫,而真空玻璃就具備隔熱、保溫、降噪的功效,綠色真空玻璃還能夠利用太陽(yáng)光對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而減少空調(diào)和取暖設(shè)備的使用;漢麻混凝土可以用生物纖維等綠色環(huán)保材料替代石灰石原料,降低水泥熟料系數(shù);高延性混凝土(HDC)與超高性能混凝土(UHPC)可以通過(guò)加入不同新型材料提高混凝土硬度,提高耐久度。目前,綠色建材已經(jīng)在廣泛推廣使用,預(yù)計(jì)2025年綠色建材應(yīng)用比例約將達(dá)到60%。發(fā)展方向上,能源節(jié)約型的綠色建筑材料(生產(chǎn)過(guò)程中降低能耗)和資源節(jié)約型的綠色建材(資源與材料的減少使用)將是節(jié)能建材應(yīng)用主流。
(3)裝配式建筑
裝配式建筑因?yàn)椴扇☆A(yù)制部件集成的建筑,因此可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化大生產(chǎn),可以節(jié)省大量腳手架、木材、模板等資源的使用,并大幅度減少建筑廢棄物的產(chǎn)生,全生命周期減碳目標(biāo)相對(duì)于常規(guī)性的施工方式,減碳排放超過(guò)40%,預(yù)計(jì)到2025年,裝配式建筑相較于現(xiàn)澆建筑可減少碳排放2663萬(wàn)噸。
(4)建筑垃圾回收再利用
對(duì)于建筑物拆除產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行回收與再利用,例如:對(duì)于碎石類、土石方類建筑垃圾,可采用地基填埋、鋪路等方式提高再利用率。對(duì)于混合類建筑垃圾,比如水泥硬塊和房屋拆除物等,可以通過(guò)顎式移動(dòng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分(水泥硬塊、鋼材等),再用于混凝土生產(chǎn)的原材料或道路基礎(chǔ)回填骨料等。
(5)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系
通過(guò)材料的節(jié)約使用、回收再利用等手段實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展道路。例如:采用抗沖切剪刀釘系統(tǒng)技術(shù),使得建筑樓層更薄但更安全可靠,并能夠減少混凝土的使用量。
此外,建筑行業(yè)如果能和其他行業(yè)互通互聯(lián),共同發(fā)展,也將帶來(lái)更多的低碳發(fā)展空間,例如:服裝行業(yè)里部分廢舊的紡織品(棉、麻、毛類紡織品、混紡類紡織品、單一成分的合成纖維類廢舊紡織品等)通過(guò)物理、化學(xué)再利用技術(shù),可應(yīng)用于制造地板,防水卷材,保溫材料等建筑材料。
2、綠色能源技術(shù)
(1)建筑光伏發(fā)電
是將建筑體與光伏發(fā)電相結(jié)合的能源利用方式,太陽(yáng)能電池連接并封裝在不同的基材上構(gòu)成組件,組件經(jīng)串并聯(lián)方式組成光伏方陣,光伏方陣輸出的直流電經(jīng)經(jīng)過(guò)直流匯流、逆變,轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⑷腚娋W(wǎng)。光伏發(fā)電技術(shù)可以分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),而并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是分布式光伏發(fā)電的重要形式,并按照與建筑的結(jié)合方式,分為光伏建筑集成(BIPV)和光伏建筑附加(BAPV),光伏發(fā)電是21世紀(jì)最具前途的綠色清潔能源,節(jié)能效益非常明顯,尤其是BIPV更是市場(chǎng)熱點(diǎn)。
(2)風(fēng)能
建筑體可以消納周邊的風(fēng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)。例如廣州的珠江城大廈,在建筑體內(nèi)設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī),借助于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電,珠江城大廈每年可實(shí)現(xiàn)發(fā)電10萬(wàn)度。風(fēng)力發(fā)電在偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用更為適宜,通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī),并借助儲(chǔ)電系統(tǒng)將風(fēng)能儲(chǔ)存起來(lái),在用電量超負(fù)荷時(shí)啟用風(fēng)能發(fā)電。
(3)生物質(zhì)能
主要用在供熱和供電,包括沼氣、生物質(zhì)發(fā)電、燃料乙醇、生物柴油等。生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)有兩類:一是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電力,二是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)燃料,比如油和氫等。生物質(zhì)能分布分散,來(lái)源廣泛,但在整個(gè)建筑市場(chǎng)中針對(duì)生物質(zhì)能的應(yīng)用率并不高,因此其未來(lái)應(yīng)用潛力很大。目前有應(yīng)用生物質(zhì)天然氣為建筑體供氣,生物質(zhì)能冷熱電聯(lián)產(chǎn)為建筑體供電、供熱和制冷等。
(4)地?zé)崮?/span>
地?zé)崮苁谴鎯?chǔ)于地球內(nèi)部的巨大清潔能源。目前我國(guó)地?zé)豳Y源可采儲(chǔ)量是煤炭的2.5倍,因此地?zé)崮苷找媸艿礁鹘?jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重視,其中也包括建筑行業(yè),尤其是地源熱泵技術(shù),能開(kāi)發(fā)利用蘊(yùn)藏在淺層地下的地?zé)崮茉匆詽M足建筑體的供暖和供電需求。
(5)光儲(chǔ)直柔
有望成為零碳能源的重要支柱。“光”是指利用建筑表面發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng);“儲(chǔ)”是用電低谷時(shí)將剩余電量進(jìn)行儲(chǔ)存、用電高峰時(shí)釋放電量;“直”是采用直流供電系統(tǒng)來(lái)代替交流供電系統(tǒng);“柔”是指柔性調(diào)節(jié)建筑體的用電需求?!肮鈨?chǔ)直柔”實(shí)現(xiàn)了建筑用電的自主調(diào)節(jié),降低了用電量,促進(jìn)了綠色減碳。2021年6月,首個(gè)“光儲(chǔ)直柔”示范項(xiàng)目——中建綠色產(chǎn)業(yè)園辦公樓投入運(yùn)營(yíng),該項(xiàng)目每年節(jié)約用電超過(guò)10萬(wàn)千瓦時(shí),相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約33噸,減少碳排放超47%。
(6)氫能建筑
利用氫能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、供熱等能源需求,其本質(zhì)是基于燃料電池?zé)犭娐?lián)系統(tǒng)的綠色氫能的高效利用,其中儲(chǔ)氫技術(shù)是關(guān)鍵。日本開(kāi)發(fā)了一種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),通過(guò)天然氣制取氫氣,再將氫氣注入燃料電池中發(fā)電,發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱能還可以供應(yīng)熱水和供電,資源利用率可達(dá)90%。我國(guó)株洲高新區(qū)動(dòng)力谷自主創(chuàng)新園,以“基于合金儲(chǔ)氫的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)”為核心,實(shí)現(xiàn)能源利用率85%。
(7)儲(chǔ)能技術(shù)
儲(chǔ)能技術(shù)就是通過(guò)設(shè)備將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來(lái),在需要時(shí)再進(jìn)行釋放的技術(shù),儲(chǔ)能技術(shù)是解決可再生能源間歇性和不穩(wěn)定性的重要舉措,對(duì)實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。儲(chǔ)能技術(shù)有很多種:抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、化學(xué)電池(鋰電子電池、鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池儲(chǔ)等)、超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。目前除了抽水儲(chǔ)能,其他儲(chǔ)能技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,主要原因在于技術(shù)不成熟和成本過(guò)高。因此未來(lái)的儲(chǔ)能技術(shù),將采用智能化系統(tǒng)控制、儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)化、復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)組合應(yīng)用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如:將超級(jí)電容器和蓄電池組合使用的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)高功率和高儲(chǔ)能容量。根據(jù)2021年7月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局下發(fā)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,到2025年,我國(guó)將實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變,累計(jì)裝機(jī)規(guī)模30GW以上,2030年實(shí)現(xiàn)全面市場(chǎng)化發(fā)展。
3、新興技術(shù)
(1)碳捕捉、利用、封存CCUS
CCUS按照技術(shù)流程分為為二氧化碳的捕集、輸送、利用與封存。捕集是將CO2分離出來(lái),輸送是將CO2運(yùn)送到可利用或封存場(chǎng)地的過(guò)程;利用是指資源化的利用過(guò)程(地質(zhì)利用、化工利用、生物利用等);封存是指將捕集的CO2注入深部地質(zhì)儲(chǔ)層,實(shí)現(xiàn)CO2與大氣隔絕。CCUS是實(shí)現(xiàn)化石能源低碳化唯一技術(shù)選擇,是鋼鐵水泥低碳化可行性技術(shù)選擇。總體來(lái)看,CCUS是未來(lái)實(shí)現(xiàn)碳吸收的終極趨勢(shì),有海外機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),CCUS有望解決全球62%的二氧化碳排放。
從技術(shù)發(fā)展成熟度來(lái)看,目前CCUS的技術(shù)發(fā)展瓶頸主要在碳捕捉階段,而該階段的核心問(wèn)題是技術(shù)水平要求高、成本高,解決碳捕捉的成本問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)CCUS的商業(yè)化的關(guān)鍵因素。目前我國(guó)CCUS技術(shù)能力相對(duì)落后,只有一個(gè)大型CCUS項(xiàng)目在投資建設(shè),就是內(nèi)蒙古包鋼集團(tuán)的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ?,該?xiàng)目總投資25億元,有望成為我國(guó)的CCUS發(fā)展的樣本工程。
從技術(shù)發(fā)展階段來(lái)看,針對(duì)碳捕捉,第一代技術(shù)(燃燒后捕集技術(shù)、燃燒前捕集技術(shù)、富氧燃燒技術(shù))發(fā)展較快,但缺乏廣泛應(yīng)用的示范性工程經(jīng)驗(yàn);第二代技術(shù)(如新型膜分離技術(shù)、新型吸收技術(shù)、新型吸附技術(shù)、增壓富氧燃燒技術(shù)等)仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)或小試階段,技術(shù)成熟后其能耗和成本會(huì)比成熟的第一代技術(shù)降低30%以上,有望于2035年前后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。針對(duì)碳輸送技術(shù),罐車和和船舶運(yùn)輸已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用階段,海底管道運(yùn)輸尚處于研究階段;針對(duì)碳利用和封存技術(shù),地浸采鈾技術(shù)已經(jīng)達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段,EOR(強(qiáng)化石油開(kāi)采)已處于工業(yè)示范階段,EWR(強(qiáng)化咸水開(kāi)采)已完成先導(dǎo)性試驗(yàn)研究,ECBM(驅(qū)替煤層氣)已完成中試階段研究,礦化利用已經(jīng)處于工業(yè)試驗(yàn)階段,強(qiáng)化天然氣、強(qiáng)化頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)尚處于基礎(chǔ)研究階段。
(2)生物質(zhì)能碳鋪集、封存BECCS
屬于CCUS的細(xì)分類,該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的問(wèn)題也是成本較高,目前技術(shù)水平也不成熟。但從碳潛力和碳成本綜合來(lái)看,其未來(lái)有較大的發(fā)展?jié)摿Γ型蔀闇p碳的關(guān)鍵性技術(shù)。據(jù)國(guó)際能源署預(yù)計(jì),到2050年和2070年,BECCS技術(shù)將抵消全球能源碳排放的7%(10億噸二氧化碳)和30%(27億噸二氧化碳)。技術(shù)方面,目前很多先進(jìn)的生物質(zhì)能利用技術(shù),如纖維素乙醇、F-T合成生物燃料和生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù),都屬于研發(fā)示范階段,大規(guī)模使用還有待時(shí)日。
(3)直接空氣碳捕獲與封存DACCS
屬于CCUS的細(xì)分類,成本高于BECCS。目前DACCS的一噸二氧化碳的封存成本約200美元,而CCUS只有約70美元,因此降本是DACCS廣泛使用的最大障礙。技術(shù)方面,DAC需要兩個(gè)過(guò)程:吸收/吸附大氣中的二氧化碳,以及從吸收/吸附劑中分離CO2。而開(kāi)發(fā)出高效、低成本、耗能少的過(guò)濾器/過(guò)濾溶液/吸附材料是關(guān)鍵(目前尚屬研發(fā)階段),此外,改進(jìn)空氣捕集裝置,提高CO2捕集率也是技術(shù)突破與降低成本的關(guān)鍵。目前全球只有15家DACCS工廠,例如:加拿大的CarbonEngineering公司通過(guò)使用堿性溶液捕獲CO2,然后將該混合溶液加熱至高溫以釋放CO2,以便將其儲(chǔ)存。瑞士Climeworks技術(shù)在小型模塊化反應(yīng)器中使用胺吸附劑來(lái)捕獲二氧化碳,總體來(lái)說(shuō),DACCS的發(fā)展?jié)摿Ψ浅4?,但還有很長(zhǎng)的一段商業(yè)化道路要走。
4、數(shù)字化技術(shù)
建筑產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要,尤其是當(dāng)前前沿的數(shù)字化技術(shù)(5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)在應(yīng)用,將全面改造建筑企業(yè)的發(fā)展模式和運(yùn)行邏輯。例如:通過(guò)數(shù)學(xué)建模、仿真優(yōu)化,同時(shí)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng),全面優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)(節(jié)省材料物資的使用、降低成本、降低能源消耗、降低運(yùn)營(yíng)支出),例如:在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,可以利用人工智能分析和生成總平圖;在施工階段,人工智能可以協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)施工,并進(jìn)行項(xiàng)目管理,比如通過(guò)人工智能進(jìn)行各種材料測(cè)試、材料清單檢查和設(shè)備檢查,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)材料使用,并提示做好安全防護(hù)措施等,龍頭房企碧桂園已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了智能隨動(dòng)式布料機(jī)、混凝土機(jī)器人、外墻噴涂機(jī)器人、外墻錯(cuò)臺(tái)打磨機(jī)器人等多款機(jī)器人及輔助職能設(shè)備,極大的提升了施工作業(yè)效率。
四、結(jié)語(yǔ)
到2030年達(dá)到碳達(dá)峰之際,在不到8年的時(shí)間里,我國(guó)將初步建立清潔能源發(fā)展體系,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)取得重大調(diào)整,一大批綠色低碳技術(shù)將大規(guī)模應(yīng)用推廣,建筑業(yè)等重點(diǎn)耗能行業(yè)的能源利用率將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;到2060年達(dá)到碳中和之際,我國(guó)非化石能源比例將由現(xiàn)在的20%提高到80%,由此可見(jiàn),我國(guó)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著巨大的挑戰(zhàn)性,目前,在國(guó)家層面,“中國(guó)科學(xué)院科技支撐碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)計(jì)劃”的戰(zhàn)略性科技發(fā)展舉措已經(jīng)啟動(dòng),同時(shí)結(jié)合各行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切壓力,相信相關(guān)科技創(chuàng)新和技術(shù)變革將加快突破、發(fā)展和推廣,各行業(yè)人員也會(huì)加快行動(dòng)。相信不久的將來(lái),我國(guó)的雙碳目標(biāo)定會(huì)順利實(shí)現(xiàn)。