仇保兴：城市双碳战略与绿色建筑

仇保兴：城市双碳战略与绿色建筑

风能发电厂价格,风能助航的应用,天顺风能 企业　　当前，以低碳发展为特征的新增长路径已成为世界经济发展的重要方向。“十四五”时期，我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期，推进绿色低碳发展，促进经济社会发展全面绿色转型势在必行。

　　风能发电厂价格,风能助航的应用,天顺风能 企业本文分享了欧亚国际科学院院士、中国城市科学研究会理事长、住房和城乡建设部原副部长仇保兴在“2022(第十八届）国际绿色建筑与建筑节能大会”中《城市双碳战略与绿色建筑》的演讲报告。

　　仇保兴部长在报告中表示，根据联合国的研究结果显示，城市在人为温室气体排放中占比达75%，以城市为主体开展“双碳战略”具有明显优势，可使“从下而上”“生成”碳中和体系，与“从上而下”“构成”行业碳中和体系进行互补协同。建筑业历来是能耗大户，是能否实现双碳目标的关键领域之一。

　　通过梳理建筑单体和建筑集合体（城区）的耗能情况和碳排放特点，他指出，从建筑全生命周期来看，要实现建筑乃至城区的碳中和，需要利用正能建筑、立体园林建筑、分布式污水处理、社区“微电网”等创新性事件，夯实建筑减碳实施基础，引导建筑和城区从易到难、分阶有序实现高质量绿色转型。

　　众所周知，“30·60”战略具有紧迫性、复杂性和艰巨性。2021 年 4 月 30 日习总书记在主持政治局集体学习时指出：实现碳达峰、碳中和是我国向世界作出的庄严承诺，也是一场广泛而深刻的经济社会变革，绝不是轻轻松松就能实现的。各级党委和政府要拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头，明确时间表、路线图、施工图，推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上。

　　为什么“30·60”如此紧迫？20 世纪 70 年代，加拿大生态学家就提出人类活动对地球造成影响的生态足迹理论，图 1是仿照这一理论描绘的碳排放图，显示中国多年来温室气体排放占比全球最大，二氧化碳排放占据第一，而且已经保持了多年。且国际压力很大。同时，我国主动提出生态文明转型，核心是要减少碳排放。

　　现在碳达峰可以分为“自然达峰”和“行政干预达峰”，已经有 54 个国家实现自然达峰，大部分是发达国家，这些国家城镇化率已经达到了 70% 以上，同时完成了工业化和人口老年化，这“三化”一旦达到，碳排放就能自然达峰。

　　最早一个达峰国家是英国。1974 年，英国宣布 2050 年要达到碳中和，从碳达峰到碳中和的过程差不多七十多年。

　　但是中国要在 2030 年碳达峰，2060 年实现碳中和，只有30 年的时间，不仅要靠正确的行政干预，要靠各级政府画线路图，还要靠各行业的企业主体和国民共同参与，才能达成碳中和目标。

　　联合国提出，所有国家对气候变化都应承担共同但是有差别的责任。这些因为二氧化碳非常稳定，排出后在大气中可以存在超过几百年，所以有积累性。

　　从 300 年的工业文明历程来看，美国和欧盟两个老牌的工业化国家排出的二氧化碳，在大气中累积性贡献是 65%到 70%。我国和其他发展中国家加起来仅占 30%到 35%。但是中国碳排放“翘尾巴”的速度非常快。初步测算，再过 30年到 35 年，中国累计排放有可能超过欧盟和美国。而到那个时候，“共同但有差别的责任”就不适于中国了，因此这显然是个具有紧迫性的问题。

　　英国是全球最早实现碳达峰的西方国家之一，又是最早完成城市化和工业化的国家。从 1990 年 到 2019 年，30 年间英国的温室气体排放量下降了49%。这 49%的减排主要来自于三个方面的贡献。

　　第一，电力去煤( 约贡献 40%) ，2020 年该国煤发电仅占发电量的 1. 6%( 而我国煤发电占总发电量的73%) 。

　　第二，清洁工业( 约贡献 40%) ，其中: 填埋物甲烷等控制( 25%) ，制造业结构转型( 15%) ，这也是以生产工艺去煤化为主要贡献的。

　　第三，化石燃料供给转型，更少碳、更小规模、更少泄漏( 约贡献 10%) 。

　　但是基于我国“贫气少油”的能源资源现状，我们并不能一味“照猫画虎”，也进行英国式的能源改革。

　　但英国方案中有一个很好的经验——— “风光互补”，理论上风能和光能是可以互补的，因为光能在白天很强，但是晚上会趋零，而风能一般在夜晚会加强形成高峰，到白天则会降低。

　　展可再生能源和智能电网，同时利用风光互补的特性来调节整个电网，对英国电力实现绿色转型起到了很大作用。

　　第一，城市是人为的温室气体排放的主角，联合国相关报告指出，城市人为排放的温室气体量占到了总排放量的 75%。

　　第二，我国城市和西方不一样，我国城市包括了农村，有山、水、林、田，可以在行政统一管理下合理调配布局可再生能源和碳汇基地，这一点非常重要。

　　第三，改革开放 40 年，一直是以城市 GDP 指标作为竞争轨道，这种竞争为经济产生了良性动力。但在“十四五”期间我们需要转向双轨竞争，即 GDP 的竞争和减碳的竞争，用不着重新搞一套绿色 GDP，目前长三角城市已经开始发力减碳竞争了。

　　最重要的是以城市为主体，能使拥有不同资源禀赋的城市各自演化出一套针对当地市情、生产力水平的碳中和线路图和施工图，从而防止错误的技术路线锁定。对各城市碳达峰、碳中和路线图的评价，应该包含安全韧性、成本趋降性、技术可靠性( 而且可靠度越来越高) 、灰绿系统兼容性以及进口替代性等方面。

　　在这场城市绿色转型过程中，我们可能遇到一些障碍，比如《城市温室气体核算国际标准》中有一些不甚合理之处，导致其并不适用于我国。

　　在《城市温室气体核算国际标准》中固定源能源内容杂乱，供给侧与消费侧不分，企业责任与市民行为减碳不分，而实际上它们承担着不同责任，应该加以区分。

　　而且随着新技术的普及，建筑不再仅是消耗能源的场所，还可以产生能源，这在国际标准中也未加以体现。所以如果我国片面采用该国际标准进行核算，势必会造成一定障碍。

　　我认为把城市的碳中和改成 5 个模块比较合理，即碳汇农村农业、建筑、交通、废弃物处理( 市政) 与工业( 图 6) 。

　　不同城市的产业结构或制造业能耗水平差别极大，有的城市侧重工业，有的城市侧重旅游和服务业，因而在制订城市碳中和的竞赛规则时，在碳达峰阶段可以把工业部分的碳排放先排除在外，放一放，而碳汇农村农业、建筑、交通和市政四个方面的碳排放主要取决于当地政府、市场主体和民众的努力，在碳排放计量、监测标准等方面相

　　目前，各类减碳技术和改革措施都具有收益和不确定性差异。不少收益很高、投入产出很高、减排效果很好的技术具有较大的不确定性，但光伏、风电收益和可靠性都很高；氢能有很大不确定性，碳捕获和碳存储当前收益与可靠性都较差，至于核聚变，虽然其效益很高，但是其带来的风险和不确定性同样很高，或许可以在 50 年后再考虑。

　　碳中和难点有两个，一是工业文明的思路锁定；二是40 年来形成的利益集团。城市“自下而上”减碳和主导行业“自上而下”减碳二者有机结合的模式，会让国民经济体系更具有韧性。

　　城市还可以通过数字技术减碳。数据也是一种资源，这种资源不耗能，用很少能源可实现城市减碳的可监测、可公布和可核算。另外，多种技术创新组合也可使不同气候区的城市发挥“综合减碳”效应。

　　国际能源署《2020 年全球建筑和建造业状况报告》指出，建筑运行过程中碳排放占全部碳排放量的 35%到 38%。从中国实践来看，碳排放主要集中在建筑运行和建材生产过程，而建筑施工碳排放只占其中的很小一部分。

　　例如建筑材料如果是本地生产的，没有高昂的交通成本基本属于低碳，但是如果是从意大利进口的建筑材料，那就得加上运输过程中的碳排放，这显然是属于高碳项目。

　　所以，不能只考虑运行阶段的碳排放，而是应该从建筑全生命周期来衡量碳的排放。

　　我国建筑减碳有两个特点，一是公共建筑面积小，但碳排放大，单位公共建筑的碳排放约为日本的一倍。二是北方集中采暖建筑每平方米每年排放 36kg 二氧化碳。

　　南方地区像武汉、成都如果推行集中供热，都属高碳行为。但我国民用住宅碳排放只有美国的五分之一，因为我们采用的是分体式空调，能够做到只在有人住的房间使用空调，尽可能不浪费能源。

　　美国住宅能耗如此之高主要有两个原因：一是人均居住面积比我们高一倍；第二是集中空调和衣物烘干机的推崇。

　　绿色建筑有一个特点是“气候适应性”，即建筑的能源系统和围护结构能够随着气候的变化而自行调节，使建筑的用能模式发生适应性变化。

　　建筑可以进一步发展成为正能建筑 。建筑可以产生能量，这在部分发达国家已经有所实践，在德国能源署与我国的合作中也已经做出了大量鲜活而有效的案例。

　　在位于德国北方的部分城市正在发展正能建筑，而在北京、上海等属于日照二类、三类地区，同样完全可以在建筑设计过程中引入相关技术获得大量太阳能。

　　例如在建筑顶部加装光伏太阳能板，同时也可以在建筑朝南面进行加装，使得建筑获得更多的太阳能。大量的实践证明，建筑不仅仅是耗能单位，还可以作为产能单位。

　　除了单体建筑之外，小区屋顶的太阳能、屋顶风能、电梯下降势能和城市生物质能发电可以形成微电网。需要强调的是，建筑脱碳潜力在于社区“微能源”系统。

　　将风能、太阳能光伏与建筑进行一体化设计，同时利用电梯的下降势能和城市生物质发电，利用社区的分布式能源微电网以及电动车储能组成微能源系统。电力富余的时候，该系统可以把电卖给电网，不足时候向电网购电，平时把电储存在电动车中。

　　首先，城市不能低密度发展；第二，南方地区一定要防止出现按建筑平方米计价的集中供热。第三，南方地区还要防止推行仅理论上节能的“四联供”。我国“十四五”规划中第一次提出四联供、三联供只适应于北方县级以上城市。第四，不同气候条件下玻璃幕墙建筑的能耗不同，在南方玻璃幕墙耗能比一般的建筑大一倍，而在北方比如哈尔滨其耗能则仅为一般建筑的几分之一。第五，超高层建筑的能耗会增加 4%。第六，规模集中的中央空调广泛应

　　2008 年，在汶川灾后重建时应用了新型抗震夯土建筑，这种新型的夯土房墙体单位体积的热容量比钢筋混泥土大一倍，会形成冬暖夏凉的节能效果。而且造价低廉，样式美观，当属最高等级的绿色建筑。土坯房是我国古老的住房营造智慧，应该进行现代的改良提升 。

　　城市矿山是指：重要的原材料可以建筑工程等形式在城市中有序贮存。经过工业革命 300 年的掠夺式开采，全球 80% 以上可工业化利用的矿产资源，已从地下转移到地上，并以“垃圾”的形态堆积在我们周围，总量高达数千亿吨，并还在以每年 100亿吨的数量增加。只要采取有效的设计、建造、回收模式，工业文明时期累积起来的各种金属材料，正成为一座座永不枯竭的“城市矿山”。

　　北欧一些国家在金属储存方面设置了一条警戒线，该警戒线是以第二次世界大战武器使用的钢材量为标准建立的，当金属储存量到达这一条线时即说明该国的钢材储备达到了国防安全，可以不依赖进口。

　　对国家而言需要有一定的钢铁储备，而钢铁和其他金属材料的储备都可以以“城市矿山”的方式进行。

　　比如，不锈钢或耐候钢建材建造的建筑，其建材在 60 年甚至百年以后，由于其自身特性，受腐蚀的程度很小，可以有效回收利用，从而大幅度减少钢铁行业碳排放并增强国民经济体系的韧性。

　　实践证明在建筑物周边的行道树木和小型园林中的乔木能够通过水分蒸发和遮阳效应达到明显的环境降温作用，能够促使民众减少使用空调，从而间接地实现了节能减碳。

　　需要强调的是，立体园林建筑作为近十几年出现的建筑新模式，可以使每户人家拥有 20－50m2 的菜地花园。这些阳台菜园可以种花种菜，具有综合减碳效果，可以使该建筑绿化率达到 150%。

　　通过立体园林建筑与城市绿化的合理布局，虽然绿化对于直接碳汇的作用很少，但这两种形式的绿化布局可以有效降低热岛效应，实现中水回用、雨水收集、厨余垃圾回用和就近生产蔬菜，进而产生间接而且巨大的综合减碳作用。

　　如果采取上述一系列的办法、技术和政策，我国在 2030 年之前大部分的城市将实现人均碳达峰。到 2050 年前，全国电力系统碳中和一半以上城市实现碳中和。

　　这首先是由于绿色建筑是全球通用的概念，以全生命周期计算，建筑涉及碳排放约占全社会总量近半；其次，由于科学技术的进步，建筑及由建筑组成的城市社区，可由单纯的能源消耗者转变为可再生能源的提供者；再次，绿色建筑作为“气候适应性”建筑，其设计施工方式正在汲取我国各地悠久的传统民居的智慧，不论是就地取材、建筑结构和空间布局都将发生巨变；最后，随着绿色建筑的高级版: “立体园林建筑”和“鱼菜共生”建筑的推行，建筑可以产生巨大的综合减碳效应，从而推动城市碳中和的实现。