江億:讓建築從單純的能源消費者轉變成能源產消者

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北極星售電網訊:讓建築從單純的能源消費者轉變成能源產消者

訪中國工程院院士、清華大學教授江億

《“十四五”現代能源體系規劃》中明確,能源領域碳減排的關鍵是用能模式的低碳轉型,“十四五”時期將以更大力度強化節能降碳,嚴格合理控制煤炭消費增長,推動提升終端用能低碳化電氣化水平。

(來源:微信公眾號“中國電力報”作者:支彤)

在加快構建現代能源體系的進程中,建築部門作為工業、交通和建築這三大用能部門之一,應如何加快推進節能和低碳建築規模化發展,以適應新能源大規模發展,推動形成綠色發展方式和生活方式?在推進建築用能電氣化和低碳化的過程中,又應關註哪些重點和關鍵問題的研究推廣?近日,中能傳媒記者就以上問題專訪中國工程院院士、清華大學教授江億。

構建現代能源體系,要求建築功能實現巨大轉化

“過去從節能的角度出發,我們提出對建築本體,要通過被動式設計來減少需求;對機電系統,要通過主動式優化來提高效率。”江億表示,建築行業與能源消費和碳排放密切相關,能源轉型和碳中和的推進對建築行業提出了新要求。

“對於建築本體應該在被動式設計的基礎上再加上一個要求:怎樣優化建築形式從而更多地安裝錶面光伏,使建築從單純的能源消費者轉變為能源的產消者?對於機電系統,則有四個要求:全面電氣化以取消化石能源,提高系統效率以降低能源消耗,提倡分散方式以避免過量供應,發展柔性用電以實現風電、光電的有效消納。”江億指出。

由江億所在的清華大學建築節能研究中心主辦的第十八屆清華大學建築節能學術周公開論壇剛剛落幕,本次學術周聚焦“中國建築領域實現碳中和的路徑與公共建築節能降碳進展”這一主題。江億表示,公共建築從用能強度來看是民用建築中單位面積能耗最高的一類建築,其單位面積能耗水平顯著高於城鎮住宅、農村等其他民用建築。

事實上,由於公共建築的使用時間長、用能強度高、保障要求高、功能多及設備系統復雜,其也是各類民用建築中碳排放強度最高的一類,在實現降低建築碳排放、促進建築節能等關鍵工作和任務目標中處於關鍵位置。

“作為建築節能重點領域的公共建築,需要從強化能耗總量和強度‘雙控’,發展為能耗與碳排放總量和強度‘雙雙控’;從進一步節能和提升建築與系統能效,發展為提升建築用能系統的柔性和韌性、建設‘光儲直柔’的建築、社區、園區能源系統,提升可再生能源利用量和吸納電網可再生電量;從制定規章制度和標準體系,到更加科學和嚴格的措施;從滿足‘設計節能’要求,到建立立項、規劃、設計、招標投標採購、安裝施工、調適驗收和持續運維與更新的全過程節能低碳管理體系,盡快大幅度降低各類公共建築的碳排放強度。”江億從四個方面指出公共建築的轉型方向。

“雙碳”目標下,“光儲直柔”將成為重要支撐技術

如何提高建築能效,降低建築能耗,再進一步利用可再生能源抵消建築能耗?《國務院關於印發2030年前碳達峰行動方案的通知》中“城鄉建設碳達峰行動”部分明確,提高建築終端電氣化水平,建設集光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電於一體的“光儲直柔”建築。

“光儲直柔”是在建築領域應用光伏發電、儲能、直流配電和柔性用能四項技術的簡稱,但並非簡單的組合,而是有機融合並構成一個整體來實現柔性用能,實現建築與電網之間的友好互動。

“‘光儲直柔’建築配電系統將成為建築及相關部門實現‘雙碳’目標的重要支撐技術。”江億曾對零碳能源系統在北京城市副中心應用進行深入闡釋,並建議在北京市通州新區推廣城鎮建築採用“光儲直柔”+有序充電的方式。

江億給記者算了一筆賬,1萬平方米的辦公建築,加上100個充電樁,連上100輛汽車,大概能消納自身或者外界的光伏1兆瓦。如果把60%-70%的辦公建築跟40%左右的住宅建築改成“光儲直柔”,能基本解決通州消納風光電的問題。

“‘光儲直柔’建築可以僅依靠零碳電力運行。假設通州的建築都是光儲直柔建築,遠處還有大型風光基地。每晚向風光基地提交第二天的總用電量和負載用電曲線,控制中心根據氣象預報得到風電光電的變化,確定各個建築第二天用電曲線使風電光電有效消納,同時使各座建築蓄能調節量最小。只要各座‘光儲直柔’建築嚴格按照要求的用電曲線調節,就可以實現建築全零碳用電。”江億假設。

事實上,江蘇、浙江、上海、廣東等多省市出台的需求側響應補償政策以及示範,都將推進建築柔性用能技術的發展。以廣東省為例,2020年11月廣東能源局、南方能監局印發《關於徵求〈廣東電力市場容量補償管理辦法(試行,徵求意見稿)〉等文件意見的函》,指出用戶側儲能、電動汽車、充電樁等其他具備負荷調節能力的資源可以作為市場主體參與,起步階段獨立儲能和發電側儲能暫不納入市場交易範圍。

江億表示,需求側響應補償額度的不斷提高,以及越來越多的市場主體逐步參與到電力市場輔助服務中,都將推動建築柔性用能技術在更大範圍內的應用。

“建築將從單純的能源用戶轉變為集能源生產、消費、調蓄‘三位一體’的綜合體,實現由單純能源消費者、剛性用能向深度參與低碳能源系統構建、調節、成為柔性負載的轉變,成為未來低碳能源系統中的重要一環。”

我們相信,正如剛剛發布的《中國建築節能年度發展研究報告2022(公共建築專題)》所言,在現代能源體系中,人類所傍身的每一個房間、每一棟建築都將在“一呼一吸”之中實現迎來重要轉變。


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