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中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院院长 徐伟

发布时间:

2024-02-24


 专访“大师”徐伟:建筑要理解光伏,光伏更应理解建筑

来源:能源严究院 作者:严凯

“双碳”旋风正在席卷所有行业,建筑行业亦不例外。

 

自2020年9月22日我国向全世界庄严承诺“碳达峰、碳中和”目标以来,建筑行业的节能降耗成为这个战略目标能否实现的重要一环。

 

我国运行阶段建筑碳排放约占全国碳排放总量的20%,未来建筑领域的碳排放占比仍然会很大,建筑领域减碳压力非常大。”中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院院长徐伟接受专访时说。

 

作为建筑节能领域享受国务院特殊津贴的权威专家,徐伟拥有“全国勘察设计大师”的荣誉称号,他同时还担任中国光伏行业协会光电建筑专委会主任。

 

此后近两年,国家相关主管部门屡出政策,推动建筑行业加快减碳进程。在2021年10月13日,住建部批准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB55015-2021)为国家标准,于2022年4月1日起实施。

 

这项新国标明确提出,新建建筑应安装太阳能系统。值得注意的是,《建筑节能与可再生能源利用通用规范》为全文强制性工程建设规范,全部条文必须严格执行。

 

这也意味着,从2022年4月1日起,凡是新建工程中含有建筑的,在项目立项和设计阶段,就必须考虑太阳能系统如何在工程中开展应用

 

今年6月30日,住建部、发改委印发《城乡建设领域碳达峰实施方案》,提出“2030年前,城乡建设领域碳排放达到峰值”。

 

作为城乡建设最重要的组成部分,建筑行业肩负减碳重任。“我们做了大致测算,若现行政策不变,建筑领域2035年前后能够实现碳达峰,峰值约为30亿吨左右。”徐伟说。

 

但他同时强调,在采取了更多有力措施后,碳达峰的时间节点能够控制在2030年前,力争在2030年前将二氧化碳排放的峰值控制在27亿吨左右。

 

据他透露,去年4月9日,住建部已经下达零碳建筑技术标准的国家标准编制任务,目前正在紧锣密鼓地编制中,预计今年底前完成征求意见稿,力争2023年上半年发布。

 

事实上,建筑行业的减碳行动正孕育着一个新兴市场。将光伏和建筑一体化融合被认为是加快建筑行业减碳的有效途径。光伏建筑一体化(BIPV)市场也由此正加速成长。

 

在徐伟看来,建筑和光伏的深度融合,既需要光伏企业加大创新力度研发新产品,也需要建筑行业对光伏的接纳和主动融合。

 

不过,光伏和建筑的融合仍处于早期阶段。BIPV的从业者更多的是光伏企业,而建筑行业对这个新兴产业目前尚处于不了解,甚至抵触的阶段。

 

徐伟认为,光电建筑要大力推广,建筑的因素会更多一些。“建筑把发电作为一种功能进行设计、安装、施工和运行,它就是光电建筑行业;如果光伏只是借建筑的屋顶用,这就不存在光电建筑。”徐伟说。

 

在他看来,建筑行业要理解光伏,但光伏更应该理解建筑。

 

近日,徐伟接受了我们的独家专访,他从宏观政策、行业形势以及未来愿景等方面对光伏+建筑进行了解读。

 

 

以下是专访实录

 

问:从宏观政策的角度来看“双碳”目标提出后建筑领域有哪些政策动向

 

徐伟:自从2020年9月22日习总书记代表中国政府庄严承诺2030年前力争实现碳达峰和2060年前实现碳中和的宏伟战略,给我们带来前所未有的发展机遇和巨大挑战。

 

近两年,“双碳”目标在建筑行业也是一个热点话题。建筑行业也紧紧围绕这个战略,探讨建筑领域如何能够实现2030年碳达峰,进而怎么实现2060年碳中和。

 

其中比较受关注的是,建筑领域碳达峰的峰值到底是多少吨,碳达峰是在什么时间节点,实现碳中和的路径是什么?

 

目前,我国已经出台了“1+N”政策。6月30号,住建部和国家发改委联合发布《关于印发城乡建设领域碳达峰实施方案的通知》,基本上对城乡建设领域实现碳达峰的指导思想、原则,以及主要措施和保障都做了全面阐述,提出了明确要求。

 

建筑是城乡建设中最主要的组成部分。我们做了大致测算,如果现行政策不变,那么大概在2035年前后建筑领域能够实现碳达峰,峰值大概会在30亿吨左右。

 

当然,我们会采取更加有力措施(包括政策、标准、技术等),力争实现2030年前峰值可以控制在27亿吨左右,对达峰期的时间节点也可以控制在2030年前。这就需要建筑领域在未来10年中采取更有力措施来促进建设领域节能减排。

 

特别要提到的是,今年4月1日住建部发布《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的公告,批准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》为国家标准,于2022年4月1日起实施。这也是城乡建设领域在迈向碳达峰的一个具体体现。

 

《通用规范》明确提出,2022年4月1日以后新建建筑比之前的建筑能效平均提升25%,住宅提升30%,公共建筑提升20%,碳排放每平米每年平均下降8公斤,力度非常大。

 

当然,未来从建筑领域来讲,在2030年前,在重点地区、重点建筑率先实现超低能耗,有条件的地区在2030年前实现净零能耗,也鼓励广大地区实现低碳建筑。

 

2021年4月9日,住建部已经下达国家标准《零碳建筑技术标准》的编制工作。我们组织全国50多家单位正在紧锣密鼓地编制中。

 

对于这个标准,我们力求使未来的建筑不但实现能源的“双控”,即总量和强度的“双控”,同样要逐步实现碳能的“双控”,最终实现未来碳的“双控”。

 

这个标准现在已经有初稿,预计年底前会完成征求意见稿,力争明年上半年报批发布。它对行业来说是建筑行业为落实“双碳”战略的一个重要举措,也是一个标志性的成果,引起社会各界的广泛关注。

 

不光国内受关注,国际也很关注,包括欧盟、美国、日本很多同行都听说中国正在制定零碳建筑技术标准,而且是国家标准,表现出很大兴趣。

 

因为在欧美日很多国家,虽然它们在零碳建筑发展上做了很多工作,但大多数仅仅停留在评价阶段,都是以协会等各种社会团体颁布的一些标准为依据,而中国以国家标准来制定推动,从顶层设计上开始往下推,其指导性和规模化都不是当前国际上其它国家可比拟的。

 

 

在这个标准下未来建筑行业会发生哪些大的变化

 

徐伟:低碳发展从中长期来讲,主要是三大方向或者三大途径:

 

一是建筑不断提高能效,即建筑的能效进一步提升。建筑能效迈向净零要通过墙体的隔热、门窗的保温,高性能屋顶的隔热,包括大量使用推广或者说积极采纳自然通风和自然采光,同时要提高建筑内主要耗能部分的能源系统效率,包括供暖的效率、空调的效率、电梯的效率、热水系统的效率等。

 

二是建筑可再生能源的规模化、高比例应用,包括太阳能光伏、光热、地热能、生物质能的推广应用。这里要特别提到建筑物内的光伏高比例使用。我国存量的650亿平方米的建筑,屋顶上有大量空地可以使用光伏,当然这是分布式能源系统的一种推广,可以给建筑自身供电,同时还可以给社会做出贡献。所以,这也是很重要的应用形式。

 

三是依靠能源结构的调整,即实现整个建筑用能的电气化,然后再向电力的零碳化或者叫“绿电”的方向发展。进一步解释可以理解为实现建筑的深度电气化,加上电力系统的低碳化、零碳化。

 

这三个主要途径,每个途径都有一系列的技术支撑,还有一系列的产业支撑,以及相关的实践。

 

 

您刚才大概描述一下在这个过程中未来建筑行业的一些变化,那么您觉得大的挑战有哪些

 

徐伟:要想实现30·60目标,最大的挑战是时间紧迫。建筑领域的典型特征是量大面广,都是以点为主,然后点形成线、形成面,所以在技术的推广、政策的落地以及效果的显现方面,都有一个比较长的周期。

 

对一栋房子来说,建设两、三年很正常。任何一个减碳的措施或是政策的落地,都需要时间的滞后。所以,时间对于建筑领域实现碳达峰有很大的挑战

 

我们可以设想,现在650亿平方米的建筑,多数还不是低碳的,那么这些建筑要改造成低碳建筑的话,需要很长的周期。

 

未来,保守估计建筑发电量为1亿~1.5亿千瓦时,当然也有预测2.5亿千瓦时的。这是什么概念?目前我国建筑全社会用电量也就3亿~4亿千瓦时。

 

第二个挑战是减碳技术的创新。我们今天看见的减碳技术都是今天能够预测到的,或者近代城市的一些减碳技术,这些技术还不足以深深地改变我们,或者加速节能降碳的步伐,还需要开发更加有革命性的、关键性的、创新性的低碳技术。这个挑战也是非常大的,特别是进入到“碳融合”这个阶段。

 

第三个挑战是资金的挑战。建筑如此的量大面广,包括存量建筑要进行改造,农村建筑要进行节能改造,都需要巨大的投入,都是几万亿甚至十几万亿的规模。这样的规模下,光靠国家投入肯定不够,那么社会融资怎么融,怎么才能产生一个良好的循环,这是一个很大的课题。虽然现在已经有一些模式在探讨,但还没有形成良性成熟的模式。

 

当然,还有一个挑战就是部门之间、行业之间的融合与协作。建筑领域要实现电气化也好,还是实现电力的零碳化也好,它和供电、输配电领域息息相关,跨部门、跨行业之间的联动协调,这个过程实际上还很漫长。

 

 

:不同部门之间联动协调是个挑战那么建筑领域内是不是也有分歧

 

徐伟:是的。建筑行业是有个体性和独特性的,没有任何两个建筑是一模一样的。在不同地点,建筑的外形都是多样化的。因为它有很多属性,比如说历史传承性、人民的审美观、时代的风貌,还有很多其它特性。

 

这些特性决定建筑不像工业产品能够标准化。所以,在实现“双碳”的过程中,怎么能够保留建筑的个性化和多样化,或者协调好发展与节能降碳之间的关系,实际上不同专业的理解是不同的。

 

专业之间的配合问题,比如说在能源系统中,暖通空调系统和电力系统配合问题;市政方面,垃圾处理和水处理与建筑的配合问题。

 

说得通俗点就是上下游的配合问题,建筑设计和建筑施工安装、建筑运行的配合问题;建筑部门和建材部门的配合问题;建筑部门和电力部门的协调配合问题,这些其实都涉及很多不同部门、不同专业、不同工种。从技术领域讲,可能是不同学科之间的交叉融合。

 

 

不同部门,不同学科不同专业之间是否会存在理念上的分歧

 

徐伟:从大的理念来说,大家基本上都能接受。

 

党中央提出的五大发展理念,包括建筑的四大方针——适用、经济、绿色、美观,讲得都很清楚,应该说从大的理念上是没有问题的,但对理念的落地还有不同的理解

 

涉及到建筑,尤其是光伏+建筑这个领域,建筑设计端得慢慢地接受,容纳光伏这个因素,然后了解光伏。建筑行业对光伏的了解有一个过程,光伏也要理解建筑。建筑、光伏的结合或者说要融合,从标准规范上,或者说从理念上并不存在太大分歧。

 

现在来看,建筑界对光伏的理解,不像过去那样,仅仅停留在能发电这个层面。光伏界对建筑的理解,也不仅仅是简单地将光伏产品附着在建筑上。所以,大家要相互学习、相互借鉴、相互融合。

 

具体来说,光伏企业生产的光伏组件怎么适合于建筑,比如说符合建筑美观、建筑的结构安全、防火性能的要求等。这些组件都不是简单地架在屋顶上,而是要作为建筑的本体,那么光伏企业就需要通过自身的研发,制造适应建筑需求的产品,使它成为建筑的一部分。

 

所以说,在BIPV这个称呼里头,我更倾向于用“光电建筑”这个名称。为什么说是“光电建筑”?不是我们要把光伏和建筑融合,而是它们本身就是一体的。建筑师在设计时,必然按照光电建筑的基本规律进行选择和配置。

 

我觉得现在光伏和建筑的融合还没达到这一步,所以希望未来建筑自身就具备能够产生电的功能,到那个时候,它就叫光电建筑。

 

不论是BIPV还是BAPV,这都是光伏行业给建筑行业加了个词进去。光伏在建筑上的基本功能就是光电,很多时候是光伏人站在光伏的角度去思考这个问题,而建筑行业可能会说并没有要跟你一起结合。

 

光电建筑要大面积推广,我认为建筑的因素会更多一些。建筑把发电作为一种功能进行设计、安装、施工和运行,就是光电建筑行业。如果光伏只是借建筑的屋顶用,为光伏服务,那就不存在光电建筑。然而,现在市场上大部分人还是处于这样的理念。

 

所以,建筑行业要理解光伏,但光伏更应该理解建筑。

 

 

:您怎么看光伏企业和建筑企业的融合这种新模式是否会成为光电建筑的主要形式

 

徐伟:形式有很多,光伏企业和建筑企业的融合可能只是其中之一。隆基绿能和森特股份融合的案例很有代表性,光伏龙头和金属围护结构龙头,强强联合

 

不过,从量大面广的应用来说,由于这个市场足够大,不可能都采用像隆基绿能、森特股份这样的合作模式。

 

我认为,光电建筑最终要走的路径是建筑行业的从业者自觉地、本能地去使用光伏。比如说,建筑是否要配空调?现在不是需不需要配的问题,而是必须配的问题。

 

那么,未来的建筑需不需要配光伏?到了某一天,建筑本身就是既要耗能,又要发电的话,那么“自觉”就变成了原动力了。到那一天,建筑+光伏不是需不需要的问题,而是已经成为建筑不可或缺的一部分了。

 

当然,在这个过程中,还需要建筑和光伏深度融合,需要光伏企业研发新的产品,也需要建筑行业对它的接纳和主动融合。

 

这才是双方的未来。

 

 

:大规模推广光电建筑,对于建筑行业的转变有多大?

 

徐伟:传统的建筑设计师从大学学习的知识点、设计原理和方法,其实不涉及具体内容,这些内容都需不断学习。现在建筑设计师需要去实践才能够逐渐掌握,所以做没做过还是有很大差距的。

 

从某种程度上来说,以后得从源头教育开始着手。说得远一点,就要普及知识,让大家掌握原理设计的方法,实践中也需要建筑师、工程师不断进行知识更新,继续教育学习,不断提升自身素质。

 

特别是光伏行业发展太快了,更要不断给建筑领域的各类工程师、设计师们普及新的知识、新的技术。

 

“双碳”也可以说是建筑行业的时代机遇。我的具体工作过去主要是围绕建筑节能和可再生能源利用这两个方向,也包括建筑理论标准的制定。

 

一些建筑节能技术的开发,还有建筑标准的编制,以及像建筑节能的技术体系化的推进工作,这种体系化本身就是多专业、多工种的协调和配合。

 

这些工作在“双碳”战略背景下的变化是工作的出发点和落脚点,是要实现“双碳”。那么目前的路径是不是合适,是不是正确,现在可能就要仔细地思考了。

 

关于建筑的电气化,实际上过去建筑不太强调电气化,讲的更多的是建筑的节能。而如今,建筑的电气化深深地被电力的零碳化影响,如果建筑用电本身不是零碳,或者是低碳,那么建筑电气化本身还是有碳排放的,所以这也是一个理念的变化。

 

是从什么时候慢慢强调建筑电气化的呢?是2020年我国提出“双碳”战略之后,也就两年多时间。现在还处于打基础、做体系、编标准的阶段,离取得实质性效果还有一段距离。

 

“十四五”末可能会有很大变化。

 

 

目前BIPV的成本还是偏高您认为光电建筑的经济性问题如何解决

 

徐伟:经济性的问题要取决于整个产业链的共同努力,核心取决于规模化和技术创新。从原材料,到光伏组件,再到光伏系统,建筑上用的光伏成本仍将继续降低。

 

当规模达到很大,应用场景越来越多,它的经济性就更加突出,价格必然会便宜。

 

建筑界要努力的是,从设计、施工、运行三个环节上要轻松熟路,更加了解建筑光伏内在的规律,也可以降低安装成本。

 

 

:谈到创新,光电建筑领域的创新,对创新的要求有多高

 

徐伟:建筑光伏技术自身需要创新,它对组件系统效率的提升、材料的不断更新迭代提出了新的要求。用在建筑上,要找到它的特殊性,什么样的光伏组件适用于建筑?这需要光伏企业自身的创新发展。

 

建筑企业主要是解决光伏产品在建筑上的应用,怎么能够把应用场景设计好,把应用效果解决好,同时还能保证建筑的最基本功能,包括安全性、耐久性,还有使用的便利性、可操作性。

 

同时,建筑不能千篇一律,那建筑的美观问题怎么解决。光伏逐渐成为建筑部件,它表面的色彩、质感要能跟建筑更加友好,这个也在不断进步。过去都是“硬连接”,现在有柔性的产品出来,今后还会有弹性的产品连接起来,那就更加方便了。

 

所以,光伏行业任重道远,但是这个领域的技术我是比较看好的。因为光伏技术本身,由于材料技术的革新,再加上光伏组件效率的不断提高,它更新迭代的速度非常快。

 

那么对建筑适应方面,我觉得首先是要解决理念问题,光伏要主动适应,要有能力去适应,适应之后的效果还得好。

 

 

在您心目中如说到2030或者2060光电建筑领域或者说整个建筑行业的领域会呈现什么样的蓝图

 

徐伟:从光电建筑角度讲,未来的十年,到2030年甚至2040年,光电建筑的应用比例会越来越高,单位平方米的发电量会越来越高,同时建筑对自身的供电贡献率也会越来越高,光电建筑未来和建筑自身部件的融合度也会越来越高。

 

总之,光电建筑对于未来实现零碳建筑的贡献也会很高。当光伏变成建筑的部件,届时应该就是广泛使用了

 

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