文 | 财新智库
引言
在全球建筑领域，中国的地位举足轻重，其建筑的存量及增量面积均位居世界首位。这一庞大的建筑规模不仅推动了经济社会的发展，也带来了能源消耗和碳排放的严峻挑战。据最新统计数据显示，中国建筑行业的全流程碳排放占比高达38%，仅次于电力部门，成为国内第二大碳排放源。
建筑行业的碳排放覆盖了其整个生命周期，从建材的生产与运输、建筑施工，到建筑的运行管理，每个阶段都对环境产生影响。虽然中国在建材生产和运输环节的碳排放量占比高于全球平均水平，但令人鼓舞的是，这一环节的碳排放已出现达峰迹象。与此同时，随着建筑总量的持续增长和人民对高品质生活的追求，建筑运行阶段的脱碳任务变得尤为紧迫。控制这一阶段的碳排放，对于实现建筑行业的可持续发展，以及改善中国乃至全球的碳排放状况和环境质量至关重要。
财新智库提出的“资源禀赋 - 政策目标 - 政策工具”分析框架，为我们理解和应对建筑行业碳排放问题提供了宝贵的视角。中国丰富的新能源资源和强大的电力基础设施，为建筑行业的低碳转型奠定了坚实的基础。在此基础上，中国制定了一系列建筑碳中和政策，涵盖了从建筑材料到建筑运行阶段的具体减排目标。各级政府也出台了相应的政策工具，如提升建筑电气化水平、推广“光、储、直、柔”系统、提高新建建筑节能标准，以及推进现有建筑节能改造等。这些措施旨在充分发挥中国的资源禀赋优势，弥补资源利用的不足，推动建筑行业向低碳发展转型，最终实现碳中和目标。我们有理由相信，中国在建筑行业碳中和方面的积极探索和实践，将为全球碳中和事业提供宝贵的经验和启示。
中国建筑行业碳排放现状
中国存量及增量建筑面积均居全球第一
中国目前是并且未来一段时期都是全球建筑存量最大的国家。据清华大学估算，2021年我国建筑面积达到677亿平方米；而根据联合国的估算，全球的建筑面积约为2400亿平方米，由此推算，中国的建筑面积接近全球的30%。此外，中国每年新增建筑面积约40亿平方米，占全球新增建筑面积的近一半。
如此巨量的存量及增量建筑面积，不可避免带来巨大的建造及运行能源消耗和排放需求，因此建筑业的碳中和是中国实现整体碳中和目标不可忽视的重要议题。
中国建筑行业全流程碳排放占比38%，是第二大排放来源
根据清华大学和国际能源署的数据，2021年中国房屋建筑（不含基础设施）全过程碳排放达到40.7亿吨二氧化碳，占中国全部二氧化碳排放量的38.2%，仅次于电力部门，是国内第二大碳排放来源。
值得注意的是，这个数字并不孤立。建筑行业的碳排放实际上与多个行业相互交织，如在建筑运行过程中对电力、热力的大量需求，以及在生产过程中对钢铁、水泥等高碳排放材料的使用，也间接增加了碳排放。因此建筑行业的碳排放问题，不仅是建筑业本身的问题，更是一个涉及能源、材料、制造等多个行业的综合性问题，建材生产运输、建筑运行以及建筑施工三大方面共同构成了建筑行业全流程碳排放。
2021年，建材生产运输、建筑运行以及建筑施工分别造成了17.0亿吨、23.0亿吨和0.6亿吨二氧化碳排放，分别占建筑全过程碳排放42%、57%和1%，可见建筑运行阶段已经成为建筑碳排放的主力。
进一步细分，2021年公共建筑、城镇居住建筑、钢铁、农村居住建筑四个领域的合计碳排放达到31.9亿吨，占整个建筑全过程碳排放量的78%，这也进一步显示了，建筑运行阶段的碳排放占据了建筑碳排放的主体。
从全球看，中国建筑建材生产运输阶段碳排放比例偏高
中国建筑全过程碳排放占比与全球平均水平相当，但生产运输阶段的碳排放占比明显偏高
从全球视野看，建筑全过程的碳排放在中国占总碳排放量的38%，而全球的这一比例稍高，为39%。这一数据凸显了建筑行业在碳排放中的重要地位，无论是在中国还是全球范围内。事实上，根据国际能源署对全球建筑领域碳排放的核算结果，全生命周期建筑碳排放超过工业、交通等领域，是第一碳排放大户。
进一步细分，中国建筑生产运输阶段的碳排放占比高达42%，这一比例明显高于全球的28%。相比之下，中国建筑运行阶段的碳排放占比为58%，而在全球范围内，这一比例高达72%。
建筑生产运输阶段的碳排放可以视为一种年度过程排放，它受到当年建筑活动数量和规模的直接影响。这种排放具有较大的波动性，因为它与短期的经济周期和建筑市场的变化紧密相关。随着建筑技术的不断进步和绿色建筑理念的普及，预计未来建筑施工阶段的碳排放占比将逐渐减小。
另一方面，建筑运行阶段的碳排放是一种累积效应，它是由历年累积的建筑面积所产生的。这些建筑在其使用周期内持续消耗能源，从而产生碳排放。由于建筑的使用寿命通常较长，这种排放的波动性相对较小。考虑到全球和中国的建筑存量持续增长，以及对现有建筑进行节能改造的挑战，建筑运行阶段的碳排放预计将在未来占据主导地位。根据目前全球的水平，预计这一比例将会达到70%甚至以上，是未来建筑行业碳中和的重点关注对象。
中国建筑的运行能耗与美国相当，但单位能耗低于主要发达国家水平
在全球范围内，中国的建筑运行能耗（用当量用电总量代表，下同）已经接近美国的水平，但如果从人均能耗的角度来看，中国仍然处于相对较低的状态。
具体来说，中国建筑运行的人均当量用电量大约是美国和加拿大的五分之一，与日本、韩国以及多数欧洲国家的三分之一相当。进一步从建筑运行单位面积的当量用电量来比较，中国的数值大约是美国和加拿大的三分之一，是日本和韩国的二分之一。这些数据表明，尽管中国的总体建筑能耗规模庞大，但在人均和单位面积能耗上，与发达国家相比，中国仍有较大的提升空间。
建材生产运输阶段：2016年碳排放已达峰
2021年建材生产阶段碳排放距2016年高点回落超8%
根据清华大学的报告，我国建筑建造能耗在2016年前后已经达峰，随后虽有反复，但总体程缓慢下降趋势。
2021年中国民用建筑建造能耗为5.2亿吨标准煤，较2016年的高点下降超过8%。尽管如此，建材生产阶段能耗依然占全国总能耗的约10%，全国碳排放总量的16%。
住宅建设占建造能耗近七成，碳排放95%以上来自于钢铁水泥
2021年的数据显示，在民用建筑建造能耗方面，中国城镇住宅占据了主导地位，能耗比例高达69%。这一高比例反映了城镇建设中对钢筋、水泥等建材的巨大需求。与此同时，公共建筑的建造能耗占比为24%，虽然不及城镇住宅，但仍然是一个重要的能耗源，这涉及到商业、办公、教育和医疗等多样化的建筑类型，这些公共建筑物业不仅支撑了社会经济的运行，也是城市功能和社区活力的重要体现，为人们的日常生活和城市发展提供了基础设施和服务平台。而农村住宅的建造能耗相对较低，仅为7%，这可能与农村地区建筑规模较小有关。
钢铁和水泥的生产能耗占到建筑业建造总能耗的80%以上，是碳排放的主要来源。在建筑生产阶段，建材生产的碳排放主要包括建材生产运输用能碳排放（77%）、水泥生产工艺过程碳排放（20%）以及建造过程中用能碳排放（3%），钢铁和水泥生产的碳排放占全国建材生产碳排放量的95%以上，其中，钢铁占52%，水泥占44%。
钢铁和水泥生产过程中能耗高，碳排放量大，这与其生产过程中的高能耗工艺有关。水泥生产需要大量热量来煅烧石灰石，而钢铁生产则需要通过高炉还原反应来提炼铁矿石，这些过程都需要消耗大量能源，且主要以化石燃料为能源，导致了大量的二氧化碳排放。
如财新智库《碳排放重压下的创新：中国工业的绿色转型策略》（https://index.caixin.com/2024-07-02/102212118.html）一文中提到，为了降低这部分的碳排放，行业内正在采取多种措施，如提高能效、使用替代原料、改进工艺技术、利用可再生能源以及开发新材料等。此外，政策层面也在推动建筑行业的绿色转型，包括推广绿色建材、鼓励节能建筑设计、实施建筑能效标准等，以减少建筑业的整体碳足迹。
建筑运行阶段：碳排放量及占比预计仍将上升
城镇化快速提升带动中国建筑碳排放增长
随着我国城镇化的快速发展，城镇人口数量显著增长，截至2023年，城镇人口已达到约9.3亿，而农村人口则为4.8亿。城镇化率也从2001年的37.7%显著提升至66.1%，平均每年增长超过1个百分点。这一城镇化的快速发展，不仅改变了人口分布，也带来了城镇住宅和公共建筑的快速增长，进而推动了建筑碳排放量的上升。
2021年，全国建筑运行的总商品能耗为11.1亿tce（吨标准煤），约占全国能源消费总量的21%；全社会建筑用电量约为2.2万亿千瓦时，约占当年全社会用电量的29%，是重大的能源以及电力消耗来源。
根据清华大学的研究报告，2021年我国建筑总面积约为677亿平方米。其中，城镇住宅建筑面积占主导地位，达到305亿平方米；农村住宅建筑面积为226亿平方米；公共建筑面积为147亿平方米；北方城镇采暖面积为162亿平方米。这些建筑类型分别占据了总建筑面积的45%、33%、22%和24%。
值得注意的是，尽管公共建筑仅占总建筑面积的22%，但其能耗却非常显著。公共建筑消耗了53%的电量和33%的商品能耗，成为建筑运营过程中二氧化碳排放的主要来源，其排放量占全国碳排放总量的约9%。
城镇化带来的碳排放增长并非全然是负面现象。城镇化是经济社会发展的必然趋势，它促进了经济的集中和效率的提升，提高了人们的生活水平，并且带动了创新和产业的发展。因此面对城镇化带来的碳排放问题，我们的目标不应仅仅是简单减少排放量，更重要的是提高能源使用效率和优化能源结构。例如，通过采用更高效的建筑标准和节能技术来减少能源消耗，推广绿色建筑设计，使用环保材料，实现建筑的可持续性和环境友好性等。
事实上，从全球看，建筑也都是城市中最大的能源终端用户，产生了1/3的碳排放，并消耗所有电力的50%。放眼全球，发达城市的建筑行业占据温室气体排放的比例普遍在60%以上，部分城市甚至高达80%以上。
北方城市需集中供热，碳排放水平显著更高，是建筑减排的重要
深入分析建筑运行的能耗情况，我们注意到，制冷和供热是全球建筑能耗的主要驱动因素，它们共同占据了建筑总能耗的35%至40%，并且产生了近40%的二氧化碳排放。不同气候区域的能耗模式存在显著差异。例如，在北方地区，冬季供暖的需求显著增加，导致能耗上升；而在南方地区，由于气候较为温暖，建筑的制冷需求则更为突出。但总体而言，供热所带来的碳排放水平数倍于制冷需求。
我国各省和各城市的人口规模、地区生产总值、所处气候区、用能结构和区域电网平均碳排放因子存在差异，导致不同省份、城市之间的建筑运行碳排放总量呈现出巨大差异。一般来看，人口数量越多、地区生产总值越大、清洁发电占比越低的地区，其建筑碳排放总量就越高；受冬季采暖的影响，相同人口规模或相同建筑体量下，北方省份的建筑运行碳排放更高。据统计，2021年，北方采暖区、夏热冬冷区、夏热冬暖区的建筑运行碳排放分别占57%、29%和14%，可见北方采暖区的碳排放要显著高于南方非供暖区。
北方城镇供暖占到全国建筑运行能耗超1/5，但供暖碳排放强度已逐年下降
2021年，全国建筑运行阶段的二氧化碳排放约为23亿吨，其中公共建筑、城镇居住建筑、农村居住建筑的占比分别为41%、40%和19%。可见公共建筑是占据建筑运行能耗最高的比例，这当中供暖带来的碳排放量不可小觑。
事实上，如果将北方城镇供暖单列，其能耗占全国建筑运行能耗的比例高达20.3%，接近农村住宅整体的碳排放量。2021年我国北方城镇供暖面积162亿平方米，燃料用量高达1.89亿吨标准煤，加上用电量折算商品能耗达到2.12亿吨标准煤，已经占全国能源消费总量的4%。
随着中国城市化步伐的加快，城市集中供热的规模和覆盖范围均实现了显著扩张。根据住房和城乡建设部的统计数据，2011年至2020年间，我国城市集中供热面积从47.38亿平方米增长至98.82亿平方米，年复合增长率（CAGR）达到8.51%；同期，城市集中供热管道长度也从14.73万公里延长至42.60万公里，年复合增长率（CAGR）高达12.52%。
从另一个角度看，主要城市集中供热的碳排放强度其实已经逐年下降。我国建筑单位集中供热量碳排放由2010年的99.9 kgCO2/GJ降至2021年的87.2 kgCO2/GJ，降幅为12.7%；单位集中供热面积碳排放由66.2 kgCO2/m2降至34.6 kgCO2/m2，降幅为47.7%。这种下降趋势主要是得益于技术进步以及能源结构的优化。
随着建筑运行阶段成为建筑行业碳排放的绝对主体，如何降低运行能耗，尤其是供热所产生的碳排放成为非常重要的议题。
建筑运行过程电气化率提升，化石能源直接排放连年下降
从2010年到2021年，建筑运行阶段的二氧化碳排放总量实现了显著增长，从15.2亿吨攀升至23亿吨，增幅高达51%。在这一过程中，不同类型的排放呈现出分化的发展趋势。
具体来看，直接排放表现出下降趋势，从2010年的5亿吨减少8%至2021年的4.6亿吨，其在总排放中的占比也从33%下降至20%，减少了13个百分点。这一变化反映出，随着时间的推移，直接排放在建筑运行阶段碳排放中的比重正在逐渐减小。直接排放主要来源于建筑内部直接燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料，用于供暖、烹饪和生活热水等。其减少主要归功于新型建筑技术的应用、建筑节能改造的推进，以及能源供应方式的转变。
电力排放的变化尤为显著，其二氧化碳排放量从2010年的6.6亿吨增长超过一倍，达到2021年的13.7亿吨，占比也从43%提升至60%，成为建筑运行碳排放中的主要来源。电力在建筑运行能源使用中的比重不断增加，用电设备数量及其能耗的增加共同推动了建筑运行过程电气化率的提高。
热力排放的二氧化碳排放量从2010年的3.6亿吨增长31%，至2021年的4.7亿吨，尽管其占比从24%下降至20%，但仍然是第二大碳排放源。北方地区由于冬季供暖的刚性需求，化石燃料因其高热值和高效的发热特性，仍然是主要的热能来源。
国内建筑部门的电气化率不仅相对较高，并且提升较快
根据中国电力联合会的数据，2021年我国工业、建筑、交通以及居民生活部门的电气化率分别为26.2%、44.9%、3.9%和35.2%，可见建筑行业的电气化率已经在众多部门中处于较高位置。
此外，建筑部门的电气化率在“十三五”以来累计提高10.9个百分点，其中2021年较上年提高0.8个百分点，同比增幅在主要部门中最大，主要得益于建筑供暖供冷与生活消费领域替代电量大幅增长。
实际上，中国的建筑电气化率高于全球平均水平。根据欧洲JRC的报告，2015年全球建筑电气化率为31%，而中国同期为34%，中国已经高于全球平均，并且在过去几年仍然快速提升。可见中国在建筑运行阶段的碳中和进程并不慢。
人口及经济中心南移或有助于建筑运行碳排放进一步下降
自2015年以来，我国北方采暖地区的建筑运行碳排放比例呈现逐年下降的趋势，其碳排放占比从2015年的64%下降到了2020年的59%，再进一步降至2021年的57%，六年内总共下降了7个百分点。
传统上北方省份由于采暖需求而导致建筑运行碳排放较高，但随着南方省市的经济发展，其排放正在提升。从省域看，2021年山东、广东、河北、辽宁、江苏、浙江和黑龙江这七个省份的建筑运行碳排放量均超过了1亿吨二氧化碳，它们的排放总量占全国建筑运行碳排放的45%，这一比例高于这些省份在人口（37%）和GDP（34%）方面的占比；更重要的变化是，在这些排名前列的省份中，南方省份（广东、江苏、浙江）的排放逐年提升。
这种变化趋势与我国经济发展模式的转变紧密相关。随着经济的发展和城镇化进程的推进，人口和经济活动逐渐向南部地区集中，导致南方地区的建筑能耗和碳排放量有所上升。同时，北方地区由于气候条件的改善和节能建筑技术的应用，采暖需求相对减少，从而降低了建筑运行的碳排放量。
南方地区由于气候条件较为温暖，冬季没有集中采暖的需求，因此建筑运行能耗相对较低。此外，南方地区经济相对发达，建筑设计理念和材料使用往往更注重节能和环保，节能技术需求相对旺盛，这也有助于降低建筑的能耗和碳排放。总体而言，人口及经济的南移从整体上也有助于我国建筑运行阶段的碳排放下降。
国家建筑碳中和目标及政策框架
建筑领域碳中和政策以省级居多
根据零碳录的数据，2020年以来国内共出台110条建筑碳中和相关的政策，其中国家级、省级、城市级政策分别占9%、77%和14%，大量的行业政策处于省一级。背后原因一方面是省级政府通常对本地区的经济发展、能源结构和建筑行业有更直接的管理和调控能力，其次是省级政府可以根据本地区的实际情况和需求，制定更为具体和针对性的措施。
国家层面提出了具体可量化目标
2023年出台的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》（下称“规划”）提出了建筑节能方向的具体目标。
首先，到2025年，城镇新建建筑全面建成绿色建筑，建筑能源利用效率稳步提升，建筑用能结构逐步优化，建筑能耗和碳排放增长趋势得到有效控制，基本形成绿色、低碳、循环的建设发展方式，为城乡建设领域2030年前碳达峰奠定坚实基础。2025年，预期建筑运行过程能源消费总量为11.5亿吨标准煤，较2021年的11.1亿吨标准煤提升约3.6%，城镇新建居住建筑能效水平提升30%，公共建筑能效水平提升20%。
《规划》中具体提到，到2025年，完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，建设超低能耗、近零能耗建筑0.5亿平方米以上，装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到30%，全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上，地热能建筑应用面积1亿平方米以上，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，建筑能耗中电力消费比例超过55%。
在此目标中，对于既有建筑节能的改造面积加上新建超低能耗建筑面积合计共4亿平方米，大约占城镇住宅加公共建筑面积总量的1%，从占比来看不高，因为国内已经形成了庞大的已建成建筑面积。
中国正在积极推动低碳建筑的规模化发展，并鼓励建造零碳和近零能耗建筑。在“十四五”规划期间，十二个省份（包括上海、北京、河北和黑龙江）率先将超低能耗或近零能耗建筑纳入区域规划体系，累计目标面积已达50.3万平方米，超出了“十四五”规划期的50万平方米目标。超低能耗建筑的规模正在持续扩大，近零能耗建筑实现了从无到有的突破。截至2021年底，中国已经完成了约17亿平方米的现有建筑节能改造、约85亿平方米的绿色建筑建设、节能建筑占城镇民用建筑面积的比例已经超过了63.7%，累计建设的超低能耗和近零能耗建筑面积超过了1000万平方米，这些措施显著提升了建筑能效水平。
此外，政策层面正逐步加大对新建建筑节能减排的重视力度。例如，装配式建筑的推广比例目标已提升至30%，且住房和城乡建设部联合国家发展改革委最新发布的《城乡建设领域碳达峰实施方案》进一步提出，到2030年，装配式建筑的比例应达到40%。装配式建筑相较于现浇建筑的碳排放量可减少20%，在全生命周期下，由于采用新型材料，碳排放的降幅可接近40%，标志着这是一种极具经济效益且环保的建筑方法。
在提升新建建筑能效方面，中国已经启动了针对各气候区居住建筑和公共建筑节能设计标准的修订工作，并且相继推出了《近零能耗建筑技术标准》和《建筑节能与可再生能源利用通用规范》等规范，新建建筑能效水平不断提高，新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平较2016年分别降低30%和20%，每年每平方米碳排放强度平均降低7千克以上，以此确保新建建筑的能效水平持续提升。
为了进一步推动绿色建筑的发展，中国会同国家发展和改革委员会等六个部门共同发布了《绿色建筑创建行动方案》，明确提出了到2022年，城镇新建建筑中绿色建筑面积的比例应达到70%的目标。目前，已有30个省（区、市）发布了地方绿色建筑创建的实施方案，并对地方的创建工作进行了年度总结评估，及时推广了先进经验和典型做法。
通过这些连贯的措施，中国在建筑领域的节能减排工作正在稳步推进，为实现碳达峰和碳中和目标奠定了坚实的基础。
建筑领域碳中和涉及多个行业，需要跨产业部门政策协同
建筑领域的碳中和远非单一行业的任务，它涵盖了能源、制造、金融等多个关键行业，迫切需要这些领域之间实现紧密的政策协同与合作。正如财新智库在《碳排放重压下的创新：中国工业的绿色转型策略》报告中所指出，中国的工业部门，尤其是钢铁和水泥行业，在全球碳排放中占据了显著的比重，这与建筑行业的碳足迹紧密相关。因此，实现建筑领域的碳中和，必须从工业生产的源头抓起，采取包括采用清洁能源、提升能效、推广绿色建材等在内的一系列减排措施。
此外，工业电气化是降低碳排放的关键步骤，这要求能源行业提供更多的清洁电力，以支持建筑行业的电气化改造。金融行业通过绿色金融产品为低碳建筑项目提供资金支持，而科技行业则需要开发和推广节能技术和智能建筑解决方案，以促进建筑运行阶段的能效提升。
在这一转型过程中，政策协同发挥着至关重要的作用。政府需要制定和实施跨行业的政策和标准，如《工业领域碳达峰实施方案》中设定的目标和措施，以及推动绿色制造和循环经济的政策。这些政策不仅需要在工业领域内得到执行，还要与建筑、能源和金融等行业的政策相互衔接，形成合力，共同推动整个社会经济体系向低碳、环保的方向转型。
总之，建筑领域的碳中和目标要求政府、工业界、金融部门和科技行业共同努力，通过跨部门的政策协同，实现从工业生产到建筑运营全链条的绿色低碳转型，为实现碳中和目标贡献力量。
提升建筑电气化水平，推广“光、储、直、柔”系统及先进供热技术
长远看建筑运行阶段脱碳是实现建筑领域碳中和最具挑战的目标
由于钢铁及水泥两个行业占建筑生产运输阶段碳排放的绝大部分，其碳排放前景以及相应的应对措施，财新智库《碳排放重压下的创新：中国工业的绿色转型策略》一文已有所讨论，本文着重讨论在建筑运行阶段，如何更加有效控制碳排放，早日实现碳中和目标。
建筑运行阶段脱碳在中长期而言是最为重要的任务。从能源消耗角度来看，建筑在运行过程中需要持续消耗大量能源用于供暖、制冷、照明及各类设备运行，而传统能源的使用是碳排放的重要来源。随着中国城市化率接近发达国家水平以及碳中和目标的推进，减少建筑运行阶段的碳排放成为关键。这不仅关乎能源结构的调整，例如增加可再生能源在建筑能源供应中的比例，还涉及到建筑技术的创新与应用，如高效的保温隔热技术、智能控制系统等，以提高能源利用效率。同时，建筑运行阶段脱碳也需要用户行为的改变，包括合理使用能源设备、提高节能意识等。只有在建筑运行阶段实现有效的减碳脱碳，才有可能实现碳中和的最终目标。
建筑电气化是建筑运行领域脱碳最有效的措施，中国逐渐领跑
建筑电气化是减少直接碳排放的有效措施之一。通过提高建筑的电气化水平，可以显著减少对化石燃料的依赖，并降低相关的碳排放。这种转变意味着在建筑物中更多地使用电力来满足供暖、制冷和热水等需求，从而减少现场燃烧化石燃料所产生的直接排放。同时，随着电力供应越来越依赖于可再生能源，建筑物的间接碳排放也有望进一步降低。因此，建筑电气化是推动建筑行业低碳转型、实现气候目标的重要途径。
国际能源署报告预计到2050年，全球的建筑电气化率需要达到67%才能达到碳中和需求；JRC的报告显示，中性预测条件下，电气化率需要达到64%才可以达到巴黎协定2摄氏度的目标。这意味着，国内的建筑电气化率还有20个百分点以上的提升空间，才能达到全球的平均目标水平。
实际上，中国机构预测国内建筑电气化率的水平会有更高更好的表现。中国电网的预测显示，2025年中国建筑电气化率将达到55%，较2021年继续提升10个百分点；而据直流建筑联盟的推断，在2060碳中和目标下，在建筑用能需求合理增长的前提下，中国建筑电力系统更是需要达到双90％（即建筑电气化率90％，建筑电力供给中非化石比例90％）。鉴于中国的电力生产占全球接近1/3，拥有足够强大的基础资源支撑建筑电气化的发展。而从过去数年的情况看，中国的建筑电气化率几乎以每年2个百分点的速度迅速提升，可以说中国的建筑电气化有机会领跑全球。
大力推广“光、储、直、柔”系统，让建筑从能源消费者变成生产者、调节者
随着光伏、储能、新型电器以及智能电网等多个行业的综合发展，中国在推广建筑电气化过程中，提出应大力推广“光储直柔”系统，而中国在该系统的研究及应用实施方面都具有全球领先优势。
“光储直柔”系统是一种新型建筑能源系统，通过集成太阳能光伏（Photovoltaic）、储能（Energy Storage）、直流配电（Direct Current）和柔性用电（Flexibility）四项技术，旨在实现建筑的节能低碳运转，并提升电力系统的稳定性和效率。“光”是在建筑场地内建设分布式、一体化太阳能光伏系统，“储”是在供配电系统中配置储电装置，“直”是低压直流配电系统，“柔”是建筑用电具有可调节、可中断特性。新型建筑电力系统可以实现用电需求灵活可调，适应光伏发电大比例接入，使建筑供配电系统简单化、高效化。采暖等建筑用能电气化，推广高能效建筑用电设备、产品。
中国在推进光储直柔系统方面具有显著优势。首先，中国拥有丰富的太阳能资源和庞大的建筑市场，为光储直柔系统的应用提供了良好的自然条件和市场需求，质优价廉的光伏及储能产品得以成为这一新型系统发电和储能端重要的支撑。其次，中国在清洁能源技术和智能电网领域积累了丰富的经验和技术储备，这为光储直柔系统的研发和推广提供了坚实的基础.。最后，中国政府高度重视绿色低碳发展，出台了一系列政策支持光储直柔技术的应用，为该技术的发展创造了有利的政策环境。这些因素共同促进了中国在光储直柔领域的快速发展，并使其在全球范围内处于领先地位。实际上，光储直柔（PEDF）系统技术已列为国务院《2030年前碳达峰行动方案》、九部委《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》中城乡建设领域实现双碳目标的重要技术！
值得强调的是，采用“光储柔直”供配电技术的新型建筑具有较强的电力灵活性，可以实现电力解耦和离网运行，增强电力系统的可靠性。此外，建筑灵活性提升还能促进建筑分布式能源系统参与城市电网的调峰和调频服务，促进消纳更多可再生能源；削减建筑负 荷峰值，缓解小区配电网增容压力和城市电网调峰压力。
总体而言，“光储直柔”系统的大规模推广，对于建筑行业碳中和而言意义非凡。建筑将从一个能源净消耗以及碳净排放主体，逐渐转变为能源的生产主体，以及新能源为主的新型电力系统的重要调度与协调主体，将会大大推动建筑运行过程中的碳中和进程。
推广高效能热泵技术以及智能热管理系统
鉴于建筑运行阶段供暖是最主要的碳排放来源，如何更加高效低排放的进行供暖对于建筑碳中和的实现至关重要。据统计，我国北方城镇建筑冬季供暖的热量需求每年大约在50亿吉焦左右，目前主要由燃煤燃气热电联产和燃煤锅炉（占比约80%）提供，还有各类燃气锅炉及电动热泵（占比约5%）。随着城镇化的发展，供热负荷仍在飞速提升。
从兼顾资源禀赋以及效率角度出发，北方城镇集中供热管网普及，是充分利用城市内部或周边的热电联产和工业余热的基础。这些热源比电热泵等电供暖电气化技术更加高效和经济，应该作为城镇集中供暖的优选热源。未来全国整体建筑供暖碳排放的关键在于长江流域（夏热冬冷地区）住宅和小型办公室、学校建筑的供暖，将会采用什么样的方式。这些地区一年需要供热的时间只有两三个月，不适合建立庞大的集中供热管网，因此对于分布式供暖的需求旺盛。
电动热泵是这些地区解决冬天供暖的最重要技术之一。电动热泵可以由电变热，并且效率非常高，只要找到合适的低品位热源，热泵就可以高效地实现由电变热，而最近几年热泵技术以及商业化取得的突破性进展，使得这一技术在建筑运行碳中和的过程中重要性更加凸显，尤其是对于夏热冬冷地区分布式供暖带来了非常有潜力的低碳供暖方案。据研究，对于现有建筑的改造，热泵代替锅炉和常规冷水机组为建筑进行供暖和制冷，与燃煤锅炉相比，碳排放量可降低高达60%-80%。这样，热泵可以为长江以南集中供热无法抵达的地区提供供暖热源；此外，在农村分散的低密度建筑中，用空气源热泵，以“部分时间、部分空间”的方式来供暖也最合适。
根据清华大学的研究，按照目前已结题的国家十三五重点项目“长江流域建筑供暖空调解决方案和相应系统”给出的成果，采用分散的电动热泵可以很好地满足居住建筑的空调和采暖需求，电力消耗小于20 kWh/m²年，可以在改善这一带居民对美好生活要求的基础上，实现直接碳排放逐年下降；但只是如果选择燃气壁挂炉或大型燃气锅炉采暖方式，就会使直接碳排放增加。
如果说热泵技术的推广和成熟可以大大缓解分布式供暖的碳排放压力，那么在集中供暖地区，通过人工智能与物联网技术进行智慧供热，同样有机会进一步提升系统效率，降低碳排放。例如2019年，在黑龙江省政府的支持下，华为在哈尔滨市太平供热公司建设了智慧供热试点项目。该项目覆盖了1400万平方米的供热面积、140个热力站和2个试点小区。通过大数据、云计算、物联网和人工智能技术的应用，实现了源-网-站-户智能联动控制。在2019年到2020年供暖期间，太平供热公司整体节能10%以上，而居民减少使用辅助取暖设备而导致的综合电耗同比也降低8.5%。此外，智慧供热实现7×24小时实时监管，智能分析诊断，及时告警，提升了供热系统的安全性，减少供热运维人力成本15%。
鉴于北方集中供暖区域面积大，热量需求高，是现存供暖碳排放的主力。未来如何通过人工智能技术和物联网技术提升供热效能，推广新型技术的应用，都拥有巨大的减排意义。
使用新型建筑材料，大力推广装配式建筑
使用新型建筑材料，增强建筑保温隔热性能
在应对北方地区供暖带来的减排挑战时，我们必须双管齐下：一方面，要努力减少供暖热源的碳排放强度；另一方面，同样重要的是提高建筑的保温隔热性能，以减少供暖期间所需的热量，推广“被动式超低能耗建筑”是实现这一目标的关键。在提升建筑保温性能方面，新型建筑材料和创新的建筑设计具有巨大的潜力。
目前，建筑外墙常用的保温材料主要包括有机聚合物多孔泡沫材料、无机纤维棉和泡沫无机保温材料。有机聚合物材料，如挤塑板和石墨聚苯板，因其卓越的保温性能、轻质和便于施工而占据了市场的主导地位，但其易燃性是一个严重的缺点。相比之下，无机保温材料如珍珠岩板在燃烧性能上优于有机材料，但在导热系数和容重等性能上稍逊一筹，无法满足市场对超低能耗建筑保温材料的高标准要求。
近年来，一些新型材料技术和商业化突破为市场提供了更多高性能的保温材料选择。例如，气凝胶作为一种多功能的高效保温隔热环保材料，因其独特的低热导率、耐高温和不燃特性，在航空航天和工业保温领域已有多年应用。随着国内气凝胶制备技术的显著进步，现在可以实现常温常压生产，解决了以往制备过程中能耗高和超临界高压危险性大的问题，大幅降低了原材料成本，使得气凝胶类保温材料在建筑保温隔热领域的应用日益增多，特别适合用于超低能耗建筑的外墙保温。
此外，例如结构绝缘板（SIPs）这类集承重与保温于一体的高效节能建筑材料，具有出色的热工性能和快速施工优势，也有望成为出色的高性能保温材料。
大力推广装配式建筑
据业内资深专家测算，采用装配式建筑各类装配式建筑在建造阶段碳排放相较于现浇能够下降约20%；全生命周期下，由于采用新型材料，碳排放可下降接近40%，是一种极具经济效益且环保的建筑方法。
正是基于装配式建筑的种种优势，2016年，国务院印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》。指出“将力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”，装配式建筑开始了爆发式增长。 2020年，全国新增装配式建筑面积6.3亿平方米，同比增长50.7%，占新增建筑面积比例约20.5%。超额完成了《“十三五”装配式建筑行动方案》中提出的新增建筑面积15%以上的工作目标。预计“十四五”期间装配式建筑将持续快速增长，2025年装配式建筑占新建建筑面积的比例有望达到30%以上；而住房和城乡建设部联合国家发展改革委最新发布的《城乡建设领域碳达峰实施方案》进一步提出，到2030年，装配式建筑的比例应达到40%。
这表明装配式建筑在中国建筑行业中的地位将越来越重要，它不仅将推动建筑行业的转型升级，也将为实现国家的碳达峰和碳中和目标做出重要贡献。
结语
建筑行业的碳中和征程道阻且长，但同时也蕴含着无限希望与机遇。中国作为建筑大国，在应对碳排放挑战方面积极采取行动，正从多个维度着力推动建筑行业朝着绿色、低碳、可持续的方向迈进。
在政策层面，国家和地方各级政府踊跃出台相关政策。从建筑领域碳中和政策的精心制定，到具体可量化目标的明确提出，再到跨产业部门政策的协同推进，为建筑行业实现碳中和提供了坚实有力的支持与保障。
建筑运行阶段的碳中和在长远来看极具挑战。我们倡议持续提升建筑电气化水平，大力推广“光、储、直、柔”系统以及先进供热技术，促使建筑从单纯的能源消费者逐步转变为生产者和调节者。此外，还应积极推广高效能热泵技术以及智能热管理系统，在分布式和集中供暖区域分别实现高效、低排放的供暖模式。
在材料和基建方面，建议持续不断地探索和应用新型建筑材料，增强建筑的保温隔热性能，降低能源消耗；此外应大力推广装配式建筑，充分发挥其在降低碳排放方面的显著优势，助力建筑行业转型升级。
相信在各方的共同努力下，中国的建筑行业不仅能够实现碳中和目标，而且将在全球范围内树立一个可持续发展的典范。
本文是财新智库“碳中和系列观察”第九篇
关于ESG30人
中国ESG30人论坛（简称ESG30）由财新智库发起，是国内首家成立并深具影响力的ESG专业交流平台和智库网络，旨在从政策建言、学术研究、行业实践和国际交流四个方面，推动中国ESG发展，助力中国经济高质量增长。
联系方式
esg30@caixin.com