2021年公共建筑能耗系统的转变与趋势一

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人气：发表时间：2021-01-26 16:19:50【大中小】

我国正处于城市化快速发展阶段，人民生活水平显著提高，第三产业蓬勃发展。据统计，2001-2018年间，城镇居民的消费支出增长了4倍，城镇空调拥有量每百户增加3倍，第三产业 GDP增长9倍。但是，城镇人均建筑能耗强度从0.54吨/平方米增加到0.94吨/平方米，增幅仅为60%；单位面积建筑能耗从18.9 kgce/㎡增加到21.1 kgce/㎡，增幅仅为12%。与此相反，建筑能耗强度的“缓慢”增长反映出建筑节能工作成效显著。
变化一：电能占建筑能耗比例增长了近一倍

近几年，我国建筑能源消费结构发生了明显变化，化石燃料所占比重略有上升，低档供热所占比重基本保持不变，电能所占比重大幅上升，农村生物质能源所占比重下降。在这些指标中，2001-2017年间建筑用电年均增长率为9.4%，建筑总能耗占总能耗的比重从23%上升到43%，几乎翻了一番。这就是建筑电气化的显著增长趋势。
将来，建筑电气化还会继续。内因驱动方面，电能作为二次能源，不会对室内造成污染，用户越来越多地使用电热水器和电炊具，以减少室内燃料燃烧，电能替代仍在继续；同时，电气化数字化、智能化设备的数量增加，也带动建筑物新增电力需求。另一种则是外因驱动，在城市能源转型战略下，许多机构都对我国未来能源转型情景作了预测，为实现巴黎协定的减碳目标，适应高比例风光水核的低碳能源供给结构，未来终端能源消费结构中电能的比重需大幅提高至60%以上，其中建筑领域的上述比重将达到70%以上，远高于当前水平。因此，建筑电气化在未来仍有巨大的发展空间，电能将是未来建筑能源的主要类型。

图1 建筑能源消费结构（数据来源：清华大学建筑节能研究中心《中国建筑节能年度发展研究报告》）

变化二：采暖空调能耗和其他能耗之比例逐渐由2:1向1:2转变

过去建筑节能的工作重点主要在于暖通空调的能耗降低和能效提升。以建筑节能标准为例，自上世纪90年代起，我国建筑节能经历了“30%-50%-65%”的三步式发展，目前建筑节能65%的设计标准已经基本普及，越来越多省市逐步实施节能75%、80%节能设计标准，甚至近（净）零能耗的、零能耗标准。然而，从30%->50%->65%->75%，通过围护结构提升所带来的节能收益正在逐步减弱，且实际上建筑节能标准提升也未能抵消建筑日益增长的用能需求，建筑能耗总量及其在全社会能耗中的占比反而增加。未来随着采暖空调能耗和电器设备能耗的比例逐渐由2:1向1:2转变，单纯提高围护结构性能对建筑节能的整体贡献将会越来越有限。

图3 终端电器数量增长和数字化发展（数据来源：IEA《Energy Efficiency 2019》）

变化三：关注点从kWh/㎡到同时关注kW/㎡

建筑节能面临挑战不仅仅在用电量增加，更要考虑峰值负荷增长。以零能耗建筑为例，按照通常的理解当年光伏发电量等于年用电量时，即为零能耗建筑，但由于光伏发电与负荷需求时间不同步，在不采用储能技术的情况下，仍需要从电网购买38%的用电量（案例模拟数据）。进一步从城市尺度考虑，以深圳市为例，根据《深圳市能源发展“十三五”规划》，2015-2020年全社会用电量和最高电力负荷分别预计增长22%和33%，城市电力峰值负荷增速高于用电量增速。峰值负荷的快速增长一方面导致电网持续大量的投资为城市供配网设施增容，而另一方面这些城市供配电设施的利用率进一步降低，经济性变差。在建筑中，目前建筑配电设备利用率不到20%，年用电量÷建筑入口配电容量仅为500-1600小时，但是仍大量面临着配网容量不足尤其是电动车接入问题，其根源就在于峰值负荷问题没有得到有效解决。因此，未来建筑节能关注重点迫切地需要从kWh/㎡到同步关注kW/㎡。

在建筑用电负荷（kW/㎡）方面，需要解决两个问题，一个是如何降低峰值负荷以实现电网供配电设施的投资节省和利用率提升；而另一个是如何增强负荷灵活调节能力以促进可再生能源的电网集中接入和建筑分布式开发。研究建筑柔性用电技术，在建筑分布式能源得到充分利用的同时，使建筑成为电网的柔性需求，对于减小电网配电设施容量和电源结构低碳转型都有重要意义。

变化四：电源从集中到分布，配电从单向到双向

城市电力系统的电源形式正在从以集中为主的形式向集中与分散并存的形式转变。在大型集中电厂（能源基地）和长输通道构成基本格局上，城市分布式能源+储能迅速发展。
分布式光伏方面：2013-2018年分布式光伏的累计装机容量从不到500万kW增长到1.2亿kW。2018年分布式光伏占光伏累计装机容量的比例达28%，占当年新增容量的比例达50%。与此同时，随着分布式光伏的规模化发展，其成本也在迅速下降。2008年光伏系统价格约50元/Wp，而目前甚至已降至4元/Wp以下，十年间降幅超过90%。分布式光伏发电在电力市场中的竞争力越来越强。
分布式储能方面：截至2018年底我国已投运储能项目累计达3130万kW，其中电化学储能达到107万kW，位列第二。从电化学储能技术、电网需求等方面分析，电化学在未来五年内将迎来爆发增长阶段，延续超过70%的年增长速度，到2023年储能规模接近2000万kW。与此同时，储能电池的成本也在快速降低。在2009年至2013年期间，每千瓦时电池的成本降低了65%以上。

未完待续。。

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