力爭2030年前實現(xiàn)“碳達峰”，2060年前實現(xiàn)“碳中和”，是以習近平同志為核心的黨中央作出的重大戰(zhàn)略決策，是我國實現(xiàn)可持續(xù)、高質量發(fā)展的內在要求，更是構建人類命運共同體的必然路徑。作為城市能耗三大重點領域，建筑、交通和工業(yè)圍繞“雙碳”戰(zhàn)略肩負起節(jié)能降碳重任，是如期完成綠色能源革命的重中之重。
為求解“雙碳”路徑，南京信息工程大學氣候與環(huán)境治理研究院與新華傳媒智庫聯(lián)合打造了“院士話‘雙碳’系列對話”欄目。本期特別邀請中國工程院院士、清華大學建筑節(jié)能研究中心主任江億參與訪談。江億從建筑行業(yè)全面電氣化、電力“零碳化”等視角，詳細闡明能源結構優(yōu)化調整是一場系統(tǒng)性變革，“光儲直柔”是助推中國綠色能源革命的有益之舉。
建筑行業(yè)應擔起降碳減排責任
記者：建筑、交通和工業(yè)是城市能源消耗的三大重點領域，也是溫室氣體排放的主要來源。作為建筑環(huán)境工程領域的研究專家，您對于建筑領域的節(jié)能有什么好的建議？
江億：建筑行業(yè)碳排放主要體現(xiàn)在建筑運行產生的碳排放和建材生產過程中的碳排放兩個方面。前者約占全國總碳排放量的21%-23%，后者則占全國總碳排放量的15%-17%。對于建筑運行產生的碳排放，減碳的關鍵在于以生產生活全面電氣化替代非可再生化石燃料的大量使用。比如可以逐步引導實現(xiàn)烹飪電氣化以及生活用水加熱電氣化，這在降碳減排的同時，不僅提高了能源使用效率，并且大大降低了能源使用成本。對于建材生產過程中的碳排放，一方面要避免“大拆大建”，在控制新建規(guī)模的同時，對現(xiàn)有建筑規(guī)模與結構進行優(yōu)化調整，以修繕和升級等方式替代拆除和新建；另一方面要創(chuàng)新建材生產工藝，減少建材生產過程中的碳排放。
“光儲直柔”助力“零碳”目標實現(xiàn)
記者：“零碳”社會是“碳中和”戰(zhàn)略的最終成果。它包括“零碳”能源、“零碳”交通、“零碳”建筑、“零碳”企業(yè)、“零碳”家庭等多個方面的“零碳”效果實現(xiàn)。您認為建筑行業(yè)的“零碳”應當如何構建？
江億：在全面踐行“雙碳”目標的背景之下，建筑行業(yè)應為電力系統(tǒng)“零碳化”作出應有貢獻。這意味著電力系統(tǒng)要實現(xiàn)革命性轉變，從目前以化石能源為基礎的集中式電力系統(tǒng)轉為以可再生電力為主的集中與分布結合的新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)中風電光電將占發(fā)電裝機容量的80%以上，發(fā)電量的60%以上。要發(fā)展風電光電，就必須破解兩大難題：一是在什么地方安裝風電光電，因為風電光電都屬于低密度電源，需要大量的安裝空間；二是解決發(fā)電的變化與用電需求的變化不一致問題。基于衛(wèi)星照片及人工智能分析結果，屋頂光伏是安裝光電設施的重要方式之一。據(jù)保守估算，我國屋頂可承載的裝機容量預計可達28億千瓦時，其中20億千瓦時將來自農村屋頂，光伏年發(fā)電量預計可達4萬億千瓦時，這相當于我國2019年用電總量的一半以上，可以滿足未來我國規(guī)劃的光電發(fā)電總量的一半以上。城鎮(zhèn)屋頂光伏發(fā)電可提供建筑運行用電的25%-35%，而農村屋頂光伏發(fā)電不僅能夠滿足農村居民生活用電需求，還能服務于農村生產和交通用電，從而建設成以屋頂光伏為基礎的農村新型能源系統(tǒng)。
能否有效消納風電光電，決定了風電光電的發(fā)展進程。這在本質上就需要將目前“源隨荷變”模式轉變?yōu)椤昂呻S源變”模式。事實上，解決風電光電消納問題的關鍵節(jié)點并非風電光電的輸送，而是供給側和需求側的不同步。“源隨荷變”模式是指目前電力生產側要隨時根據(jù)用電側的變化而變化，而風電光電不可調控，就要求用電側隨著風電光電的變化而改變其用電量，實現(xiàn)“荷隨源變”的柔性用電模式。
在“荷隨源變”的新模式中，對于建筑而言，包含三方面變革：第一，建筑用電方式轉變?yōu)椤肮┙o導向-需求響應”的用電模式。比如，電氣設備根據(jù)光伏實際發(fā)電狀況靈活調整使用時間，發(fā)電量充足時便及時消納，反之則暫緩用電或者減少瞬時用電功率；第二，發(fā)展建筑內部蓄電系統(tǒng)，電力供給量大于用電需求時蓄電，而電力供給量小于電力需求量時則由蓄電池發(fā)電，滿足電力的不足；第三，利用電動汽車儲電能力，將電動汽車充電樁與建筑配電系統(tǒng)有機整合實現(xiàn)動態(tài)平衡，以靈活滿足建筑用電需求。有鑒于此，屋頂光伏發(fā)電-建筑儲電-直流電系統(tǒng)-柔性供電用電模式，就構成了“光儲直柔”建筑配電模式，其中“柔”是最終的目的，使建筑用電由目前的剛性負載轉變?yōu)槿嵝载撦d，而“光”“儲”“直”是實現(xiàn)“柔”這一最終目標的必要條件。
穩(wěn)步推動江蘇制造業(yè)綠色轉型
記者：江蘇是全國降碳減排的重點區(qū)域，也是非常具有潛力的地區(qū)，但同時江蘇也是一個制造業(yè)大省。對于江蘇來說，應該采取什么路徑或方法，在保持經濟穩(wěn)步增長的同時率先實現(xiàn)“雙碳”目標？
江億：作為全國的制造業(yè)大省，江蘇已提出“率先達峰”目標。建議江蘇以電力系統(tǒng)綠色轉型為抓手，通過建筑業(yè)全面電氣化、“光儲直柔”模式及交通行業(yè)全面全電氣化和智能電動汽車系統(tǒng)協(xié)同整合，進而建成“零碳”綠色新型智能電力系統(tǒng)以推動制造業(yè)的系統(tǒng)性轉型升級。該系統(tǒng)運行成本將比現(xiàn)行模式大幅降低。綠電系統(tǒng)建制是制造業(yè)轉型的基礎，制造業(yè)在維持現(xiàn)有產能和行業(yè)秩序的前提下實現(xiàn)轉型大約需要15年左右，在這一緩沖準備期內，制造業(yè)可以進行產品結構調整、生產工藝改進、原材料選擇與用能方式替代等，加之風電、光電、電動汽車、直流配電及儲能設備等新產品加持，屆時再進一步進行制造業(yè)低碳、“零碳”變革便是水到渠成了。
編輯：李華山
