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《中国建筑节能年度发展研究报告2023(城市能源系统专题)》即将发布——中国建筑能耗和碳排放数据

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《中国建筑节能年度发展研究报告2023(城市能源系统专题)》即将发布——中国建筑能耗和碳排放数据

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  • 发布时间:2023-03-28 15:08
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清华大学建筑节能研究中心主办的第十九届“清华大学建筑节能学术周”于3月27日至4月1日举行。本届学术周的主题为“中国城市能源供给系统实现碳中和的路径”,并将发布《中国建筑节能年度发展研究报告2023(城市能源系统专题)》。
 

我们在此提供《中国建筑节能年度发展研究报告2023(城市能源系统专题)》部分样章的下载。

2023年第十九届“清华大学建筑节能学术周”公开论坛将于4月1日召开,附现场参会报名方式:报名 | 第十九届清华大学建筑节能学术周公开论坛报名啦
 
 
 
人口和建筑面积

2021年,我国城镇人口达到 9.14亿,农村人口4.98亿,城镇化率从2001年的37.7%增长到 64.7%。2021年我国建筑面积总量约677亿m2,其中:城镇住宅建筑面积为305亿m2,农村住宅建筑面积226亿m2,公共建筑面积147亿m2,北方城镇采暖面积162亿m2

图1:中国总建筑面积增长趋势(2001~2021年)

 

 
 
建筑运行能耗

2021年建筑运行的总商品能耗为11.1亿tce,约占全国能源消费总量的21%,建筑商品能耗和生物质能共计12亿tce(其中生物质能耗约0.9亿tce),具体如下表所示。受到疫情影响各项社会活动放缓,2020年建筑用电量增幅较2019年放缓,但2021年随着生产生活回复正常,建筑的用电量有较大回升,2020年全社会的建筑用电量超过2.2万亿kWh。

图2:中国建筑运行折合的一次能耗总量和总用电量(2010年~2021年)

将表1四部分建筑能耗的规模、强度和总量表示在下图中的四个方块中,横向表示建筑面积,纵向表示单位平米建筑能耗强度,四个方块的面积即是建筑能耗的总量。从建筑面积上来看,城镇住宅和农村住宅的面积最大,北方城镇供暖面积约占建筑面积总量的四分之一,公建面积仅占建筑面积总量的五分之一,但从能耗强度来看,公共建筑和北方城镇供暖能耗强度又是四个分项中较高的。近年来,随着公共建筑规模的增长及平均能耗强度的增长,公共建筑的能耗已经成为中国建筑能耗中比例最大的一部分。

图3:中国建筑运行能耗(2021年)

 

注:将电力、热力和燃料统一折合为一次能源,采用标准煤作为单位表示,电力按照每年的全国平均火力供电煤耗折算为用标煤表示的一次能耗,2021年的折算系数为302gce/kWh。

 

2010年至2021年间,四个用能分项的总量和强度变化如下图所示:

图4:建筑用能各分项总量和强度逐年变化(2010年~2020年)

 

 
 
建筑建造隐含能耗
2021年中国民用建筑建造能耗为5.2亿tce,占全国总能耗的10%。建材生产的能耗是建造能耗的最主要组成部分,其中钢铁和水泥的生产能耗占到建筑业建造总能耗的80%以上。

图5:中国民用建筑建造能耗(2004~2021年)

 

 
 
建筑运行碳排放

2021年我国建筑运行过程中的碳排放总量为22亿tCO2,折合人均建筑运行碳排放指标为1.6 tCO2/cap,折合单位面积平均建筑运行碳排放指标为32kg CO2/m2。总碳排放中,直接碳排放5.1亿tCO2,电力相关间接碳排放12.4亿tCO2,热力相关间接碳排放4.3亿tCO2,见下图。

图6:建筑运行相关二氧化碳排放量(2021年)

 

2021年我国民用建筑建造相关的碳排放总量约为16亿吨 CO2,主要包括建筑所消耗建材的生产运输用能碳排放(77%)、水泥生产工艺过程碳排放(20%)和建造过程中用能碳排放(3%),见下图。尽管这部分碳排放是被计入工业和交通领域,但其排放是由建筑领域的需求拉动,所以建筑领域也应承担这部分碳排放责任,并通过减少需求为减排做贡献。随着我国大规模建设期过去,每年新建建筑规模减少,民用建筑建造碳排放已于2016年达峰,近年呈逐年缓慢下降的趋势。但2020年受国内疫情冲击影响,新建建筑规模下降明显,随后2021年国内疫情形势较好,新建建筑规模也有所回升。由此导致的民用建筑建造碳排放在2020年下降明显,2021年有所回升。

图7:中国民用建筑建造碳排放(2004~2021年)
 
除二氧化碳外,建筑中制冷空调热泵产品所使用的含氟制冷剂也是导致全球温升的温室气体。基于清华大学建筑节能研究中心CBEEM模型估算结果,2019年中国建筑空调制冷所造成的制冷剂泄露相当于排放约1.1亿tCO2-eq,2020年排放约1.3亿tCO2-eq,约占我国建筑运行所导致的二氧化碳排放总量的6%,主要来自于家用空调器的维修、拆解过程和商用空调的拆解过程。
 
 
 
各国建筑能耗对比
开展各国建筑能耗对比是认识我国建筑能耗水平、分析我国建筑能耗未来发展趋势并设计建筑节能路径的重要手段。本研究对于各种能源采用全球统一基准值将其转化为当量电力,采用建筑运行当量用电总量来表示各国建筑能耗。下图给出了各国建筑运行当量用电总量(气泡图面积)、人均建筑运行当量用电(横轴)和单位面积建筑运行当量用电(纵轴)。
可以看出,中国的建筑运行当量用电总量已经与美国接近,建筑运行人均当量用电为2578kWhe/cap,约是美国、加拿大的五分之一,日本、韩国和欧洲等国的三分之一。建筑运行单位面积当量用电为54kWhe/m2,约为美国、加拿大的三分之一,日本、韩国的二分之一。中国与欧美发达国家建筑运行能耗强度的差异主要来源于使用者行为和生活方式的差异。

图8:各国建筑运行能耗对比(2020年)

注:各国建筑能耗计算采用当量电力法,根据各类能源的发电能力按照统一的基准值将其转换为当量电力

 
 
 
各国建筑碳排放对比
下图给出了按照各国自身能源结构折算的建筑运行碳排放总量(气泡图面积)、人均碳排放(横轴)和单位面积碳排放(纵轴)。中国建筑运行人均碳排放为1.6tCO2/人,是美国的三分之一,是日本韩国的二分之一左右,单位面积碳排放为33kgCO2/m2,几乎是日本韩国的二分之一。

图9:典型国家建筑运行碳排放对比(2020年)
注:各国建筑能耗计算采用各国自己的电力和热力碳排放因子进行折算

 

由于中国建筑运行能耗强度较低,所以建筑运行的人均碳排放和单位面积碳排放低于部分发达国家。而建筑领域的碳排放不仅受到能源消耗总量的影响,也明显受到各国能源结构的影响。从图中可以看到,法国、西班牙、瑞典等发达国家的建筑运行人均碳排放均低于中国,瑞典建筑人均碳排放仅为0.6 tCO2/人。由于法国的能源结构以低碳的核电为主,所以尽管建筑用能强度比中国高,但折算到碳排放强度则低于中国。这也说明,在实现碳中和的路径上,不仅要注意建筑节能、能效提升,也要实现能源系统的低碳化和建筑用能结构的低碳化转型。

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