建筑将成为未来新能源电力的生产者

  前男友        2021-04-08 17:30:20

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”。


建筑将成为未来新能源电力的生产者


“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。


建筑将成为未来新能源电力的生产者


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。”


建筑将成为未来新能源电力的生产者


“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。”


希腊复苏计划将投入100亿欧元用于清洁能源


希腊政府公布了新冠大流行后的经济复苏计划。这项战略旨在为绿色能源行业筹资至少100亿欧元,并有望获得欧盟的进一步贷款。


希腊总理Kyriakos Mitsotakis概述了一项国家经济复苏计划,旨在通过现代化转变“国家的经济和体制模式”。


希腊疫情后经济复苏战略遵循去年7月达成的欧盟复苏基金原则,并以Mitsotakis政府自2019年7月当选后提出的改革方针为基础。由此推出的政策包括2030年能源和气候规划;最迟在2028年之前逐步淘汰煤炭的计划;以及一套新的数字化可再生能源许可制度。


希腊经济复苏计划


Mitsotakis昨天提出的复苏计划将于本月提交至欧盟委员会待批,其四大支柱分别是绿色能源转型、经济数字化,以及涉及就业计划和教育的民生政策,和私营部门的税收、出口计划、研发等改革。


其中的绿色能源转型旨在将60亿欧元的欧盟拨款投入到清洁能源领域,并得到44亿欧元的私人投资作为补充。


由于欧盟的恢复和复原力基金也将提供贷款,预计投入到绿色能源项目的流动资金总额将扩大到数十亿。


建筑将成为未来新能源电力的生产者


希腊五年复兴计划的全部四大支柱将在182亿欧元拨款的基础上,获得欧盟127.3亿欧元的贷款,此外预计还将吸引私人部门265亿欧元的现金投入。希腊政府最关注的这545亿欧元将在2026年之前使全国GDP提高7%。


政府在昨日表示,可获得的欧洲贷款资金将只提供给私人投资者,且以项目成本的一半为上限。这些资金将通过国内和国际银行和金融机构下发。


投资领域


希腊经济复苏计划将包括高达1.38 GW的抽水蓄能和电池储能计划,希腊环境和能源部发言人告诉《光伏》杂志,政府已成立了一个团队,将在今年草拟出一份储能监管框架。


在政府投资约10亿欧元通过提高能源效率和智能能源系统等措施来升级国家建筑保有量的计划中,光伏阵列也将占据一席之地。


智能能源和电动汽车部门也将得到4.5亿欧元的资助,专门用于升级商业基础设施。这一战略中还包括扩大国家电动汽车充电网络和建立电动公共交通车队的计划。


大陆和基克拉泽斯群岛(Cyclades Islands)之间部分运行的电力互连器将得到扩容,政府还计划在度过此前的财政困境后,投入现金建立国家可再生能源发展基金。


来源:中国能源报,pv-magazine

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