中国工程院院士、清华大学教授江亿：让建筑从单纯的能源消费者转变成能源产消者

《“十四五”现代能源体系规划》中明确，能源领域碳减排的关键是用能模式的低碳转型，“十四五”时期将以更大力度强化节能降碳，严格合理控制煤炭消费增长，推动提升终端用能低碳化电气化水平。

在加快构建现代能源体系的进程中，建筑部门作为工业、交通和建筑这三大用能部门之一，应如何加快推进节能和低碳建筑规模化发展，以适应新能源大规模发展，推动形成绿色发展方式和生活方式？在推进建筑用能电气化和低碳化的过程中，又应关注哪些重点和关键问题的研究推广？近日，记者就以上问题专访中国工程院院士、清华大学教授江亿。

构建现代能源体系，要求建筑功能实现巨大转化

“过去从节能的角度出发，我们提出对建筑本体，要通过被动式设计来减少需求；对机电系统，要通过主动式优化来提高效率。”江亿表示，建筑行业与能源消费和碳排放密切相关，能源转型和碳中和的推进对建筑行业提出了新要求。

“对于建筑本体应该在被动式设计的基础上再加上一个要求：怎样优化建筑形式从而更多地安装表面光伏，使建筑从单纯的能源消费者转变为能源的产消者？对于机电系统，则有四个要求：全面电气化以取消化石能源，提高系统效率以降低能源消耗，提倡分散方式以避免过量供应，发展柔性用电以实现风电、光电的有效消纳。”江亿指出。

由江亿所在的清华大学建筑节能研究中心主办的第十八届清华大学建筑节能学术周公开论坛刚刚落幕，本次学术周聚焦“中国建筑领域实现碳中和的路径与公共建筑节能降碳进展”这一主题。江亿表示，公共建筑从用能强度来看是民用建筑中单位面积能耗最高的一类建筑，其单位面积能耗水平显著高于城镇住宅、农村等其他民用建筑。

事实上，由于公共建筑的使用时间长、用能强度高、保障要求高、功能多及设备系统复杂，其也是各类民用建筑中碳排放强度最高的一类，在实现降低建筑碳排放、促进建筑节能等关键工作和任务目标中处于关键位置。

“作为建筑节能重点领域的公共建筑，需要从强化能耗总量和强度‘双控’，发展为能耗与碳排放总量和强度‘双双控’；从进一步节能和提升建筑与系统能效，发展为提升建筑用能系统的柔性和韧性、建设‘光储直柔’的建筑、社区、园区能源系统，提升可再生能源利用量和吸纳电网可再生电量；从制定规章制度和标准体系，到更加科学和严格的措施；从满足‘设计节能’要求，到建立立项、规划、设计、招标投标采购、安装施工、调适验收和持续运维与更新的全过程节能低碳管理体系，尽快大幅度降低各类公共建筑的碳排放强度。”江亿从四个方面指出公共建筑的转型方向。

“双碳”目标下，“光储直柔”将成为重要支撑技术

如何提高建筑能效，降低建筑能耗，再进一步利用可再生能源抵消建筑能耗？《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》中“城乡建设碳达峰行动”部分明确，提高建筑终端电气化水平，建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑。

“光储直柔”是在建筑领域应用光伏发电、储能、直流配电和柔性用能四项技术的简称，但并非简单的组合，而是有机融合并构成一个整体来实现柔性用能，实现建筑与电网之间的友好互动。

“‘光储直柔’建筑配电系统将成为建筑及相关部门实现‘双碳’目标的重要支撑技术。”江亿曾对零碳能源系统在北京城市副中心应用进行深入阐释，并建议在北京市通州新区推广城镇建筑采用“光储直柔”+有序充电的方式。

江亿给记者算了一笔账，1万平方米的办公建筑，加上100个充电桩，连上100辆汽车，大概能消纳自身或者外界的光伏1兆瓦。如果把60%-70%的办公建筑跟40%左右的住宅建筑改成“光储直柔”，能基本解决通州消纳风光电的问题。

“‘光储直柔’建筑可以仅依靠零碳电力运行。假设通州的建筑都是光储直柔建筑，远处还有大型风光基地。每晚向风光基地提交第二天的总用电量和负载用电曲线，控制中心根据气象预报得到风电光电的变化，确定各个建筑第二天用电曲线使风电光电有效消纳，同时使各座建筑蓄能调节量最小。只要各座‘光储直柔’建筑严格按照要求的用电曲线调节，就可以实现建筑全零碳用电。”江亿假设。

事实上，江苏、浙江、上海、广东等多省市出台的需求侧响应补偿政策以及示范，都将推进建筑柔性用能技术的发展。以广东省为例，2020年11月广东能源局、南方能监局印发《关于征求〈广东电力市场容量补偿管理办法（试行，征求意见稿）〉等文件意见的函》，指出用户侧储能、电动汽车、充电桩等其他具备负荷调节能力的资源可以作为市场主体参与，起步阶段独立储能和发电侧储能暂不纳入市场交易范围。

江亿表示，需求侧响应补偿额度的不断提高，以及越来越多的市场主体逐步参与到电力市场辅助服务中，都将推动建筑柔性用能技术在更大范围内的应用。

“建筑将从单纯的能源用户转变为集能源生产、消费、调蓄‘三位一体’的综合体，实现由单纯能源消费者、刚性用能向深度参与低碳能源系统构建、调节、成为柔性负载的转变，成为未来低碳能源系统中的重要一环。”

我们相信，正如刚刚发布的《中国建筑节能年度发展研究报告2022（公共建筑专题）》所言，在现代能源体系中，人类所傍身的每一个房间、每一栋建筑都将在“一呼一吸”之中实现迎来重要转变。