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怎樣優化建筑形式從而更多地安裝表面光伏，使建筑從單純的能源消費者轉變為能源的產消者?

讓建筑從單純的能源消費者轉變成能源產消者

訪中國工程院院士、清華大學教授江億

《“十四五”現代能源體系規劃》中明確，能源領域碳減排的關鍵是用能模式的低碳轉型，“十四五”時期將以更大力度強化節能降碳，嚴格合理控制煤炭消費增長，推動提升終端用能低碳化電氣化水平。

在加快構建現代能源體系的進程中，建筑部門作為工業、交通和建筑這三大用能部門之一，應如何加快推進節能和低碳建筑規模化發展，以適應新能源大規模發展，推動形成綠色發展方式和生活方式?在推進建筑用能電氣化和低碳化的過程中，又應關注哪些重點和關鍵問題的研究推廣?近日，中能傳媒記者就以上問題專訪中國工程院院士、清華大學教授江億。

構建現代能源體系，要求建筑功能實現巨大轉化

“過去從節能的角度出發，我們提出對建筑本體，要通過被動式設計來減少需求;對機電系統，要通過主動式優化來提高效率。”江億表示，建筑行業與能源消費和碳排放密切相關，能源轉型和碳中和的推進對建筑行業提出了新要求。

“對于建筑本體應該在被動式設計的基礎上再加上一個要求：怎樣優化建筑形式從而更多地安裝表面光伏，使建筑從單純的能源消費者轉變為能源的產消者?對于機電系統，則有四個要求：全面電氣化以取消化石能源，提高系統效率以降低能源消耗，提倡分散方式以避免過量供應，發展柔性用電以實現風電、光電的有效消納。”江億指出。

由江億所在的清華大學建筑節能研究中心主辦的第十八屆清華大學建筑節能學術周公開論壇剛剛落幕，本次學術周聚焦“中國建筑領域實現碳中和的路徑與公共建筑節能降碳進展”這一主題。江億表示，公共建筑從用能強度來看是民用建筑中單位面積能耗最高的一類建筑，其單位面積能耗水平顯著高于城鎮住宅、農村等其他民用建筑。

事實上，由于公共建筑的使用時間長、用能強度高、保障要求高、功能多及設備系統復雜，其也是各類民用建筑中碳排放強度最高的一類，在實現降低建筑碳排放、促進建筑節能等關鍵工作和任務目標中處于關鍵位置。

“作為建筑節能重點領域的公共建筑，需要從強化能耗總量和強度‘雙控’，發展為能耗與碳排放總量和強度‘雙雙控’;從進一步節能和提升建筑與系統能效，發展為提升建筑用能系統的柔性和韌性、建設‘光儲直柔’的建筑、社區、園區能源系統，提升可再生能源利用量和吸納電網可再生電量;從制定規章制度和標準體系，到更加科學和嚴格的措施;從滿足‘設計節能’要求，到建立立項、規劃、設計、招標投標采購、安裝施工、調適驗收和持續運維與更新的全過程節能低碳管理體系，盡快大幅度降低各類公共建筑的碳排放強度。”江億從四個方面指出公共建筑的轉型方向。

全直流建筑——大同未來能源館：未來能源館建筑面積約2.9萬平方米，展示面積約1.8萬平方米，包括地上三層，地下一層，是一座集能源戰略規劃館、能源文明傳播館、能源革命示范館、能源科普教育館、能源生活體驗館、能源技術展示館“六館合一”的綜合展覽館，也是目前國內超低能耗最大規模的被動式建筑，全方位展示山西能源革命歷程和成果。

“雙碳”目標下，“光儲直柔”將成為重要支撐技術

如何提高建筑能效，降低建筑能耗，再進一步利用可再生能源抵消建筑能耗?《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》中“城鄉建設碳達峰行動”部分明確，提高建筑終端電氣化水平，建設集光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。

“光儲直柔”是在建筑領域應用光伏發電、儲能、直流配電和柔性用能四項技術的簡稱，但并非簡單的組合，而是有機融合并構成一個整體來實現柔性用能，實現建筑與電網之間的友好互動。

“‘光儲直柔’建筑配電系統將成為建筑及相關部門實現‘雙碳’目標的重要支撐技術。”江億曾對零碳能源系統在北京城市副中心應用進行深入闡釋，并建議在北京市通州新區推廣城鎮建筑采用“光儲直柔”+有序充電的方式。

江億給記者算了一筆賬，1萬平方米的辦公建筑，加上100個充電樁，連上100輛汽車，大概能消納自身或者外界的光伏1兆瓦。如果把60%-70%的辦公建筑跟40%左右的住宅建筑改成“光儲直柔”，能基本解決通州消納風光電的問題。

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“‘光儲直柔’建筑可以僅依靠零碳電力運行。假設通州的建筑都是光儲直柔建筑，遠處還有大型風光基地。每晚向風光基地提交第二天的總用電量和負載用電曲線，控制中心根據氣象預報得到風電光電的變化，確定各個建筑第二天用電曲線使風電光電有效消納，同時使各座建筑蓄能調節量最小。只要各座‘光儲直柔’建筑嚴格按照要求的用電曲線調節，就可以實現建筑全零碳用電。”江億假設。

事實上，江蘇、浙江、上海、廣東等多省市出臺的需求側響應補償政策以及示范，都將推進建筑柔性用能技術的發展。以廣東省為例，2020年11月廣東能源局、南方能監局印發《關于征求〈廣東電力市場容量補償管理辦法(試行，征求意見稿)〉等文件意見的函》，指出用戶側儲能、電動汽車、充電樁等其他具備負荷調節能力的資源可以作為市場主體參與，起步階段獨立儲能和發電側儲能暫不納入市場交易范圍。

江億表示，需求側響應補償額度的不斷提高，以及越來越多的市場主體逐步參與到電力市場輔助服務中，都將推動建筑柔性用能技術在更大范圍內的應用。

“建筑將從單純的能源用戶轉變為集能源生產、消費、調蓄‘三位一體’的綜合體，實現由單純能源消費者、剛性用能向深度參與低碳能源系統構建、調節、成為柔性負載的轉變，成為未來低碳能源系統中的重要一環。”

我們相信，正如剛剛發布的《中國建筑節能年度發展研究報告2022(公共建筑專題)》所言，在現代能源體系中，人類所傍身的每一個房間、每一棟建筑都將在“一呼一吸”之中實現迎來重要轉變。

注：產消者或生產型消費者是阿爾文·托夫勒1980年創造的一個概念。該詞誕生以后，雖然獲得世界營銷學大師科特勒教授的推崇，但反響不大。21世紀以來，產消者概念重新引起學界關注。

2009年3月國際多位學者聚于德國歌德大學，出席“重溫產消者”研討會，隨后出版了同名論文集，但該詞并未因此而流行。2013年國際能源署發布的光伏應用年度報告首次引入產消者概念，用以界定既消費又生產電力的分布式光伏用戶，并延續至今。分布式光伏用戶利用閑置的屋頂等資源安裝光伏系統，建立光伏電站，參與電力生產全部活動，生產的電力自行消費或售予電網，實現了電力消費與生產的有機融合，是典型的電力產消者。

隨著國際光伏裝機量的飆升，分布式光伏產消者概念迅速走紅，成為分布式能源國際文獻中常用詞。另外，起于2008年左右而興于2013年的分享經濟或共享經濟概念與浪潮，有力地助推了產消者概念的影響，畢竟分享經濟的主體常被稱為產消者。

近些年來，產消者已是國際文獻中的重要主題，在分布式光伏與分享經濟文獻中產消者更是熱詞，產消者正成為研究新熱點。