中國建筑領(lǐng)域CO2 排放達(dá)峰路徑研究

袁閃閃，陳瀟君，杜艷春*，曲世琳*，胡楚梅，金 玲，徐 偉，嚴(yán) 剛

1.中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013

2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012

建筑作為人民群眾工作和生活的主要空間載體，是我國能源消耗的三大領(lǐng)域之一[1-2]，也是我國重要的CO2排放源.近10 年來，隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國建筑面積快速增加，基本保持年均3%～5%的增速，2020 年達(dá)到688×108m2；建筑總能耗也呈逐年遞增趨勢，不含建材生產(chǎn)和建造階段，僅運行階段建筑領(lǐng)域能耗就由2010 年的4.1×108t 標(biāo)準(zhǔn)煤增至2020 年的7.7×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，增長了87.8%，在全國總能耗中占比由11.4%增至15.5%[3-4]；建筑用能強度波動上升，由8.8 kg/m2(以標(biāo)準(zhǔn)煤計)增至11.2 kg/m2(以標(biāo)準(zhǔn)煤計)，增長了27.3%.據(jù)測算，我國建筑領(lǐng)域運行階段能源活動CO2排放量約為22×108t[5-7].

20 世紀(jì)80 年代以來，我國通過節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)推動新建建筑節(jié)能、財政資金撬動既有建筑節(jié)能改造以及試點城市帶動建筑供暖用能清潔化等措施，推動建筑領(lǐng)域低碳發(fā)展.自1986 年原建設(shè)部發(fā)布第一版《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26?1986)[8]以來，我國平均每10 年標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能水平較之前提升約30%，已完成節(jié)能率30%、50%到65%三步走跨越，已實現(xiàn)新建建筑較20 世紀(jì)80 年代建筑能耗水平普遍降低65%以上[9-11].既有建筑節(jié)能改造工作在中央財政的大力支持下有序推動，截至2019 年底，我國北方地區(qū)共計完成既有居住建筑節(jié)能改造約12×108m2，夏熱冬冷地區(qū)完成既有居住建筑節(jié)能改造1.3×108m2[12-13].“十三五”期間，中央政府高度重視建筑供暖污染排放問題，截至2020 年中央財政已累計投入493×108元，支持43 個國家清潔供暖城市建設(shè)工作，快速推動北方地區(qū)超過4 000 萬戶的清潔供暖[14-19].不容忽視的是，盡管建筑領(lǐng)域節(jié)能減碳工作不斷推進(jìn)，但隨著建筑面積的剛性增加以及生活水平提升帶來的用能需求直線上升[20]，建筑領(lǐng)域控碳降碳壓力依然較大.

目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于建筑領(lǐng)域碳排放的研究主要聚焦在排放邊界確定、排放現(xiàn)狀分析、達(dá)峰路徑研究等方面.胡姍等[21]考慮我國能源統(tǒng)計體系，將建筑運行用能劃分為北方城鎮(zhèn)供暖用能、城鎮(zhèn)住宅用能(不含北方地區(qū)供暖)、公共建筑用能及農(nóng)村住宅用能.楊秀等[22-25]采用自上而下的方法，即統(tǒng)計數(shù)據(jù)拆分法核算建筑運行能耗.洪競科等[26]從多情景視角對中國碳達(dá)峰進(jìn)行模擬；Huang 等[27]利用世界投入產(chǎn)出表，對40 個國家的建筑部門碳排放水平進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明，中國是全球建筑領(lǐng)域主要排放國之一.針對中國建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀的研究成果，盡管測算方法和邊界不完全相同，但普遍認(rèn)為目前我國建筑領(lǐng)域運行階段CO2排放量為21×108～22×108t[28]，是全國能源活動碳排放的重要組成部分.在碳達(dá)峰路徑方面，學(xué)者們圍繞實行建筑總量控制、提高建筑節(jié)能性能和設(shè)備效率、規(guī)模化推進(jìn)綠色建筑、超低能耗建筑、提高建筑電氣化水平以及大力發(fā)展可再生能源等方面[29-34]開展了諸多實證研究.

落實國家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的客觀要求，明晰建筑領(lǐng)域達(dá)峰路徑和具體舉措，推動建筑領(lǐng)域盡早達(dá)峰至關(guān)重要.但目前針對建筑領(lǐng)域開展的CO2控制路徑系統(tǒng)性研究仍較為缺乏.基于此，該文開展基于情景分析的建筑領(lǐng)域CO2排放達(dá)峰路徑研究，綜合考慮建筑規(guī)模、建筑能耗、用能結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵因素，測算CO2排放趨勢，分析CO2排放峰值出現(xiàn)的時間以及推動建筑領(lǐng)域盡早達(dá)峰的關(guān)鍵舉措，以期為制定碳達(dá)峰碳中和總體要求下的建筑領(lǐng)域CO2排放控制策略提供參考.

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 技術(shù)路線

建筑領(lǐng)域CO2排放包括與建筑物建材生產(chǎn)及運輸、建造及拆除、運行等活動相關(guān)的碳排放總和.綜合考慮建筑物建材生產(chǎn)的CO2排放與工業(yè)領(lǐng)域控碳工作直接相關(guān)、建筑建造及拆除等過程的CO2排放僅為運行過程的5%左右，將研究邊界聚焦于民用建筑運行階段的CO2排放.由于城市和農(nóng)村建筑用能特點以及南北方氣候差異等，核算過程中民用建筑的類型涉及城鎮(zhèn)居住建筑、城鎮(zhèn)公共建筑和農(nóng)村建筑三類，建筑用能包括不同建筑運行中的非集中供暖用能以及熱電聯(lián)產(chǎn)、鍋爐等的北方城鎮(zhèn)集中供暖用能.CO2核算范圍包括不同類型能源消耗帶來的直接排放與間接排放，其中，直接排放是指建筑運行中供暖、炊事等活動所需一次能源(煤炭、石油和天然氣)消耗帶來的排放，間接排放是指熱電聯(lián)產(chǎn)供暖、空調(diào)、照明、電梯、電器等外購熱力、電力帶來的排放.

該文設(shè)計了以人均建筑面積、建筑規(guī)模、用能強度、用能結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容，涵蓋基礎(chǔ)分析、關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測、CO2排放預(yù)測、達(dá)峰路徑分析4 個關(guān)鍵步驟的技術(shù)路線(見圖1).通過分析2010?2020 年不同類型建筑規(guī)模、用能強度、用能結(jié)構(gòu)等，明晰我國建筑領(lǐng)域運行階段CO2排放現(xiàn)狀水平，并通過開展不同情景下建筑規(guī)模、用能強度和用能結(jié)構(gòu)預(yù)測，測算2025 年、2030 年、2035 年建筑領(lǐng)域CO2直接排放和間接排放，識別其變化趨勢與不同措施減排貢獻(xiàn)情況，研判國家碳達(dá)峰約束條件下建筑領(lǐng)域CO2達(dá)峰時間、CO2排放峰值，明確推動建筑領(lǐng)域CO2排放達(dá)峰的主要控制措施及配套政策機制.

圖1 建筑領(lǐng)域CO2 排放達(dá)峰技術(shù)路線Fig.1 Approach framework of carbon emission peak in building sector

1.2 建筑領(lǐng)域發(fā)展預(yù)測方法

建筑領(lǐng)域發(fā)展預(yù)測包括建筑規(guī)模的預(yù)測、建筑用能強度預(yù)測和建筑用能結(jié)構(gòu)預(yù)測3 個方面，其中，建筑規(guī)模預(yù)測受人均建筑面積和人口規(guī)模共同影響.

1.2.1 人均建筑面積預(yù)測

建筑規(guī)模是城鎮(zhèn)居住建筑、城鎮(zhèn)公共建筑、農(nóng)村建筑3 種類型建筑面積總和，是影響建筑領(lǐng)域CO2排放達(dá)峰峰值和達(dá)峰時間的直接因素.我國建筑規(guī)模的發(fā)展受到民眾不斷提升的居住舒適度需求、人口總量、城鎮(zhèn)化發(fā)展水平以及房地產(chǎn)控制政策、可利用土地資源水平等因素的共同影響，且不同住房發(fā)展階段的增長水平不盡相同，無法直接通過趨勢分析進(jìn)行未來發(fā)展規(guī)模預(yù)測.因此，該研究在識別影響人均建筑面積關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)人口、城鎮(zhèn)化率、人均GDP、投資結(jié)構(gòu)、套戶比等指標(biāo)的變化趨勢，采用類比分析法，對比韓國、法國、德國、日本等 城市化水平較高、可利用土地資源與我國類似的國家人均居住建筑面積發(fā)展趨勢，并結(jié)合我國居住模式和房屋面積現(xiàn)狀，進(jìn)行我國不同類型人均建筑面積預(yù)測.

1.2.2 人口預(yù)測

綜合聯(lián)合國、世界銀行、國家衛(wèi)生健康委員會、中國社會科學(xué)研究院等有關(guān)機構(gòu)的研究，從當(dāng)前到2025 年，我國人口將保持微增態(tài)勢，人口數(shù)量增至14.25×108人左右，預(yù)計至2029 年前后人口總量將迎來14.3×108人左右的峰值，到2035 年人口規(guī)模保持在14.3×108左右.2019 年，我國常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到60.6%，城鎮(zhèn)化進(jìn)程總體進(jìn)入到后期階段.當(dāng)前至2035 年是我國城鎮(zhèn)化由后期邁向成熟期的關(guān)鍵階段.預(yù)計到2025 年，我國常住人口城鎮(zhèn)化率將達(dá)到65%左右，進(jìn)入中級城市型社會，城鎮(zhèn)人口數(shù)量達(dá)到9.3×108人；到2030 年、2035 年，城鎮(zhèn)化率分別達(dá)到69%、72%左右，城鎮(zhèn)人口數(shù)量分別為9.9×108、10.3×108人.我國建筑規(guī)模人口和城鎮(zhèn)化影響因素的預(yù)測結(jié)果如表1 所示.

表1 我國建筑規(guī)模人口和城鎮(zhèn)化影響因素的預(yù)測結(jié)果Table 1 Assumed values of population and urbanization rate parameters related to construction scale prediction in China

1.2.3 用能強度預(yù)測

建筑用能強度是指城鎮(zhèn)居住建筑、城鎮(zhèn)公共建筑、農(nóng)村建筑等不同類型建筑單位面積的能源消費量，是影響建筑領(lǐng)域CO2排放量的又一主要因素.新建建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升、既有建筑節(jié)能改造作為影響用能強度的關(guān)鍵，是政府部門推動建筑運行用能強度降低的主要抓手，居民生活水平提升帶來的用能需求增長卻會直接帶來用能強度的增加.因此，該研究主要采用多因素分析和趨勢外推方法開展不同類型建筑用能強度預(yù)測.

1.2.4 用能結(jié)構(gòu)分析

建筑領(lǐng)域用能包括電力、煤炭、天然氣、液化石油氣等不同種類，推動取暖用能低碳化、居民生活和公共建筑用能電氣化以及加大可再生能源利用等用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化舉措，將不斷降低化石能源消費占比，推動建筑領(lǐng)域排放達(dá)峰.該研究主要考慮上述因素發(fā)展變化趨勢，按照調(diào)整優(yōu)化既有建筑用能結(jié)構(gòu)、新建建筑用能結(jié)構(gòu)和發(fā)展再生能源3 個維度，預(yù)測我國北方城鎮(zhèn)集中供暖、城鎮(zhèn)居住建筑、公共建筑、農(nóng)村建筑用能結(jié)構(gòu)的變化情況.對于新建建筑供暖，考慮國家“雙碳”目標(biāo)要求，且用能水平已較低，用能種類主要考慮工業(yè)余熱、新能源和可再生能源，不再新增燃煤鍋爐；由于我國電力系統(tǒng)已進(jìn)入構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展階段，未來電網(wǎng)平均碳排放因子將逐步下降，對于新建建筑其他用能，用能種類以電為主，生活熱水充分利用太陽能光熱，炊事用能使用少量天然氣.對于既有建筑用能、供暖及農(nóng)村炊事活動中仍存有的較大量燃煤是用能結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要對象，力爭“十五五”末實現(xiàn)平原地區(qū)散煤清零，“十六五”末基本實現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)無煤化.

1.3 情景設(shè)置

建筑領(lǐng)域碳排放與建筑規(guī)模、用能強度、用能結(jié)構(gòu)以及碳排放因子密切相關(guān).該研究從建筑規(guī)模發(fā)展趨勢角度出發(fā)，設(shè)置建筑需求適度增長情景與快速增長情景；從不同建筑類型的用能強度出發(fā)，設(shè)置建筑用能常規(guī)節(jié)能與強化節(jié)能兩個情景，用能結(jié)構(gòu)變化不再設(shè)置分情景.

1.3.1 建筑規(guī)模情景設(shè)置

考慮到未來人均建筑面積預(yù)測的不確定性較大，為增加分析結(jié)果的可信度，設(shè)置了建筑規(guī)模適度增長和快速增長兩種情景，其中建筑規(guī)模適度增長情景采用類比分析結(jié)果，快速增長情景以適度增長情景為參照，增幅有所擴大.

城鎮(zhèn)居住建筑面積預(yù)測情景.2020 年我國城鎮(zhèn)人均居住建筑面積為33.2 m2，與韓國(34.2 m2)基本相當(dāng)，與德國(46 m2)、法國(40 m2)、日本(39 m2)尚有一定差距.結(jié)合我國政府堅持“房住不炒”和“不把房地產(chǎn)作為短期刺激經(jīng)濟的手段”的定位，適度增長情景下，預(yù)計我國人均居住建筑面積可達(dá)到法國當(dāng)前水平，即40 m2；快速增長情景下，預(yù)計仍有10%的上漲空間，接近德國水平，達(dá)到44 m2.我國與德國、法國、日本等發(fā)達(dá)國家人均住宅面積與人均GDP 對比如圖2 所示.

圖2 我國與德國、法國、日本等發(fā)達(dá)國家人均住宅面積與人均GDP 對比Fig.2 Comparison of per capita housing area and per capita GDP between China and developed countries such as Germany,France and Japan

城鎮(zhèn)公共建筑建筑面積預(yù)測情景.2020 年我國城鎮(zhèn)人均公共建筑面積為14.7 m2，高于法國(12.3 m2)，與英國(15.4 m2)相當(dāng)，與德國(20.6 m2)尚有一定差距.考慮到我國人均辦公建筑面積已較為合理，由于電子商務(wù)的發(fā)展，商場規(guī)模增長空間有限，但醫(yī)院、學(xué)校、交通樞紐、文體建筑以及社區(qū)活動場所等建筑規(guī)模還有增長空間，適度增長情景下，預(yù)計人均公共建筑面積將進(jìn)一步縮小與德國的差距，達(dá)到18 m2；快速增長情景下，將接近德國水平，達(dá)到20 m2.

農(nóng)村建筑面積預(yù)測情景.2020 年，我國農(nóng)村人均建筑面積為51 m2.隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，農(nóng)村人均住房建筑面積呈上升趨勢，預(yù)計適度增長情景下，到2035 年，我國農(nóng)村人均建筑面積較當(dāng)前增加10 m2，達(dá)到61 m2左右；快速增長情景下，農(nóng)村人均建筑面積進(jìn)一步增加10%，達(dá)到67 m2左右.

1.3.2 用能強度

該研究綜合考慮建筑用能強度影響因素，設(shè)置常規(guī)節(jié)能和強化節(jié)能兩種不同情景，采用多因素分析法進(jìn)行2025 年、2030 年、2035 年不同類型建筑用能強度的預(yù)測.常規(guī)節(jié)能情景下，新建建筑節(jié)能水平和既有建筑節(jié)能改造力度按照歷史發(fā)展水平進(jìn)行趨勢外推；強化節(jié)能情景下，考慮新建建筑節(jié)能水平快速提升、既有建筑節(jié)能改造力度適度加大進(jìn)行設(shè)置.同時，對于鼓勵超低能耗建筑發(fā)展、既有建筑改造節(jié)能水平、生活水平提升帶來的用能需求增加等在預(yù)測中統(tǒng)一設(shè)置相關(guān)參數(shù).建筑用能強度不同情景條件設(shè)置如表2 所示.

表2 建筑用能強度不同情景條件設(shè)置Table 2 Parameter values of building energy efficiency (I)under the two different scenarios

對于建筑領(lǐng)域發(fā)展可再生能源，因存在較大不確定性，劃分常規(guī)和強化兩種情景預(yù)測，常規(guī)情景下，“十四五”“十五五”“十六五”光伏發(fā)電量分別增加750×108、1 500×108、1 800×108kW·h，強化情景下則分別增加1 050×108、1 650×108、2 250×108kW·h.

1.4 碳排放分析方法

目前國際上較為認(rèn)可的碳排放核算方法模型包括排放因子法、質(zhì)量平衡法和實測法[28].建筑領(lǐng)域運行階段碳排放主要由直接或間接使用化石能源所產(chǎn)生，且該研究著力于全國層面碳排放變化趨勢分析，因此選取碳排放因子法進(jìn)行計算.基本思路：針對我國北方城鎮(zhèn)集中供暖、城鎮(zhèn)居住建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)、城鎮(zhèn)公共建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)、農(nóng)村建筑等不同排放源，獲得其能源消耗活動水平數(shù)據(jù)，明確碳排放因子，將不同排放源的能源消耗與其碳排放因子的乘積進(jìn)行加和即為建筑領(lǐng)域碳排放的估算值.其中，不同排放源碳排放水平與建筑面積、用能強度及用能結(jié)構(gòu)等息息相關(guān)，建筑規(guī)模與城鎮(zhèn)化發(fā)展水平、人口總量、人均建筑面積相關(guān)，用能強度和用能結(jié)構(gòu)與用能強度控制政策、清潔能源替代政策相關(guān).建筑領(lǐng)域碳排放量計算公式如下：

式中：Etotal為建筑領(lǐng)域CO2總排放量，108t；A為建筑規(guī)模，108m2；I為用能強度，kg/m2(以標(biāo)準(zhǔn)煤計)或kW·h/m2；R為能源消費占比，%；F為能源碳排放因子，kg/kg(以標(biāo)準(zhǔn)煤計)或kg/(kW·h)；p為人口數(shù)量，108人；a為人均建筑面積，m2；i為不同用能建筑類型，其中i=1，2，3，4 分別代表北方城鎮(zhèn)集中供暖、城鎮(zhèn)居住建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)、城鎮(zhèn)公共建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)、農(nóng)村建筑；j為不同用能種類，其中j=1，2，3，4，5 分別代表煤炭、液化石油氣、天然氣、電力、其他能源(含余熱、可再生能源等)；z為不同類型能耗，其中z=1，2，3，4，5 分別代表新建建筑能耗、既有建筑能耗、既有建筑節(jié)能改造能耗、拆除建筑能耗、因生活水平提升增加的能耗.

師長趙錫田聽說了也沒制止陳大勇這種古怪的選人辦法，師警衛(wèi)連是提著腦袋過活的人，連三拳都經(jīng)不住打，根本不配到警衛(wèi)連混。

1.5 數(shù)據(jù)來源

該研究基準(zhǔn)年為2020 年，研究時段為2021?2035 年，CO2排放趨勢分析與減排措施評估以2021?2030 年為主.2010?2020 年歷史數(shù)據(jù)主要根據(jù)各類統(tǒng)計年鑒和研究報告測算整理得出.其中，不同類型建筑面積主要根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》《中國建筑業(yè)統(tǒng)計年鑒》等相關(guān)官方公開數(shù)據(jù)測算得出；建筑總能耗主要根據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)測算得出，主要以“5)批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)”“6)其他”和“7)居民生活消費”3 項作為建筑能耗基礎(chǔ)量，在此基礎(chǔ)上扣除液化石油氣之外的全部油品；集中供熱總能耗、不同區(qū)域或類型建筑用能強度及用能結(jié)構(gòu)參考《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)、中國建筑科學(xué)研究院行業(yè)論壇報告及清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心發(fā)布的歷年建筑節(jié)能研究報告[35]；不同能源碳排放因子根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)以及國家發(fā)展和改革委員會公布的相關(guān)推薦系數(shù)確定.

2 結(jié)果與討論

2.1 建筑領(lǐng)域CO2 排放現(xiàn)狀及特征

2010?2020 年我國建筑領(lǐng)域CO2排放情況如圖3 所示.由圖3 可見，建筑領(lǐng)域直接排放已經(jīng)達(dá)峰，間接排放仍在快速增長.近10 年建筑領(lǐng)域運行階段CO2總排放量與總能源消耗量均處于上升通道，供暖、炊事等活動一次能源消耗帶來的直接排放在2017 年達(dá)峰后有所下降，外購熱力、電力帶來的間接排放增幅加大.2020 年，我國建筑領(lǐng)域CO2總排放量為21.7×108t，其中，直接排放6.9×108t，占建筑領(lǐng)域總排放量的31.8%；間接排放14.8×108t，是直接排放量的近2 倍，占建筑領(lǐng)域總排放量的68.2%.按照不同類型建筑來看，城鎮(zhèn)公共建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)CO2排放量最高，為8.2×108t，北方城鎮(zhèn)集中供暖、城鎮(zhèn)居住建筑(不含北方城鎮(zhèn)集中供暖)、農(nóng)村建筑分別排放4.1×108、5.3×108、4.1×108t.未來建筑領(lǐng)域的碳減排一方面要通過降低不同類型建筑運行用能強度、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)繼續(xù)推動直接排放水平的進(jìn)一步降低；另一方面，隨著電力、熱力供給端清潔化水平提升和需求側(cè)電氣化等的加快推進(jìn)，建筑領(lǐng)域CO2間接排放將會下降.

圖3 2010—2020 年我國建筑領(lǐng)域CO2 排放趨勢Fig.3 CO2 emissions of building sector from 2010 to 2020 in China

2.2 建筑領(lǐng)域發(fā)展預(yù)測結(jié)果

2.2.1 建筑規(guī)模預(yù)測結(jié)果

當(dāng)前，我國建筑規(guī)模仍處在上升期，受城鎮(zhèn)化進(jìn)程的影響，近10 年來農(nóng)村建筑面積增幅較小，城鎮(zhèn)居住建筑和公共建筑是建筑規(guī)模的主要增長領(lǐng)域.2020 年我國建筑總規(guī)模達(dá)到688×108m2.根據(jù)人均城鎮(zhèn)居住建筑面積、人均城鎮(zhèn)公共建筑面積和人均農(nóng)村建筑面積類比分析結(jié)果，結(jié)合未來人口及城鎮(zhèn)化率，預(yù)計到“十五五”末，我國建筑規(guī)模將在792×108～848×108m2之間，兩種不同情景下建筑規(guī)模相差56×108m2.建筑規(guī)模適度增長情景下，“十四五”“十五五”“十六五”末我國建筑總面積將分別達(dá)到744×108、792×108、838×108m2；快速增長情景下，“十四五”“十五五”“十六五”末我國建筑總面積將分別達(dá)到772×108、848×108、922×108m2.其中，城鎮(zhèn)居住建筑和城鎮(zhèn)公共建筑占比呈上升趨勢，農(nóng)村建筑占比呈下降趨勢.不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國建筑規(guī)模預(yù)測結(jié)果如圖4 所示.

圖4 不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國建筑規(guī)模預(yù)測結(jié)果Fig.4 Prediction results of construction scale of building sector in 2025,2030 and 2035 under different scenarios in China

2.2.2 用能強度及能耗總量預(yù)測結(jié)果

近年來我國建筑總能耗和用能強度呈增長趨勢，2020 年我國建筑總能耗為7.7×108t (以標(biāo)準(zhǔn)煤計)，北方城鎮(zhèn)集中供暖用能強度為14.8 kg/m2(以標(biāo)準(zhǔn)煤計，下同)，城鎮(zhèn)公共建筑用能強度為20.1 kg/m2，城鎮(zhèn)居住建筑用能強度為6.8 kg/m2，農(nóng)村建筑用能強度為5.4 kg/m2.根據(jù)表2 所示建筑用能強度(I)不同情景下節(jié)能成效和新增生活用能需求，預(yù)測不同類型新建建筑和既有建筑用能強度，結(jié)合建筑規(guī)模預(yù)測結(jié)果，得到不同情景下建筑領(lǐng)域能源消耗結(jié)果.在建筑面積適度增長情景下，與采取常規(guī)節(jié)能措施相比，采取強化節(jié)能措施下2025 年、2030 年、2035 年將分別減少143.9×104、945.7×104、1 452.6×104t 標(biāo)準(zhǔn)煤消耗，在建筑面積快速增長情景下將分別減少143.9×104、1 146.6×104、1 803.4×104t 標(biāo)準(zhǔn)煤消耗.不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國建筑領(lǐng)域能源消費量預(yù)測結(jié)果如圖5 所示.

圖5 不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國建筑領(lǐng)域能源消費量預(yù)測結(jié)果Fig.5 Prediction results of energy consumption of building sector in 2025,2030 and 2035 under different scenarios in China

2.2.3 用能結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果

減煤增電是未來建筑領(lǐng)域用能結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化的主要方向.綜合考慮我國既有建筑、新建建筑用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化和光伏屋頂措施的推進(jìn)情況，不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國用能結(jié)構(gòu)如圖6 所示.綜合來看，不同情景下用能結(jié)構(gòu)均呈煤炭、液化石油氣、天然氣等一次能源消費占比下降，電力、其他能源(含余熱、可再生等)消費占比上升的趨勢.到2030 年，建筑領(lǐng)域用能中，煤炭占比為11.8%～12.9%，較2020 年降低5.9%～7.0%，在建筑用能中由第2 位降為第3 位；電力占比為59.1%～60.4%，較2020 年提高8.5%～9.8%，其在建筑用能結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位進(jìn)一步顯現(xiàn).

圖6 不同情景下2025 年、2030 年、2035 年我國用能結(jié)構(gòu)預(yù)測Fig.6 Prediction results of energy structure in 2025,2030 and 2035 under different scenarios in China

2.3 建筑領(lǐng)域碳排放預(yù)測及達(dá)峰路徑

根據(jù)我國建筑規(guī)模、建筑能耗、用能結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果，測算2025 年、2030 年、2035 年建筑運行階段煤炭、天然氣、液化石油氣、電力等消費量以及對應(yīng)的碳排放系數(shù)，不同情景下我國建筑領(lǐng)域碳排放變化趨勢(見圖7)表明，我國建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰時間為2029?2030 年，峰值排放量為28.1×108～29.2×108t.“十四五”期間，建筑領(lǐng)域CO2排放量仍將快速上升，“十五五”后，CO2排放增速逐漸放緩，峰值在“十五五”末出現(xiàn)，并在“十六五”初期保持一段時間平臺期，“十六五”末則出現(xiàn)快速下降趨勢.

圖7 不同情景下我國建筑領(lǐng)域碳排放變化趨勢Fig.7 CO2 emission trends of the building sector under different scenarios in China

2.3.2 建筑領(lǐng)域CO2排放達(dá)峰路徑

低碳清潔取暖、應(yīng)用可再生能源、強化建筑節(jié)能、合理控制建筑規(guī)模是建筑領(lǐng)域降碳的四大主要措施.2021?2035 年我國建筑領(lǐng)域采取上述主要措施下的CO2減排貢獻(xiàn)如圖8 所示.可以看出，通過以上4 項措施的綜合實施，我國有望將建筑領(lǐng)域碳排放達(dá)峰時間提前到2029 年左右，峰值為28.1×108t，其中直接排放4.7×108t，間接排放23.4×108t，達(dá)峰后保持2～3年平臺期，之后進(jìn)入下降通道.

為精準(zhǔn)施策、明晰達(dá)峰路徑，基于建筑規(guī)模、用能強度、用能結(jié)構(gòu)情景相關(guān)設(shè)置和達(dá)峰情景排放情況，通過計算我國建筑領(lǐng)域基準(zhǔn)情景(business as usual，BAU)排放量，開展未來建筑領(lǐng)域的主要減排措施貢獻(xiàn)研究.在建筑規(guī)模快速增長、2035 年建筑面積達(dá)到922×108m2的情況下，新建建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)沿用當(dāng)前更新力度(每10 年提升30%)，用能結(jié)構(gòu)與2020年保持一致，且不進(jìn)行大規(guī)模既有建筑節(jié)能改造、不推動清潔能源替代和可再生能源建筑應(yīng)用，2030 年我國建筑領(lǐng)域基準(zhǔn)情景下CO2排放量為31.5×108t.建筑領(lǐng)域主要控碳措施的減排貢獻(xiàn)如圖8 所示，其中低碳清潔取暖是減排CO2潛力最大的措施，與基準(zhǔn)情景相比，到2030 年實施低碳清潔取暖的CO2排放量將減少約1.4×108t，應(yīng)用可再生能源下將減少約0.9×108t，實施建筑節(jié)能改造和合理控制建筑規(guī)模下將分別減少約0.6×108和0.5×108t，低碳清潔取暖、應(yīng)用可再生能源、強化建筑節(jié)能和合理控制建筑規(guī)模4 項措施的減排貢獻(xiàn)率分別為40.7%、27.1%、17.7%和14.5%.

圖8 2021—2035 年我國建筑領(lǐng)域主要措施的CO2 減排貢獻(xiàn)Fig.8 The contribution rate of main emission reduction measures in building sector from 2021 to 2035 in China

2.4 建筑領(lǐng)域碳峰路徑政策建議

為推動建筑領(lǐng)域以較低峰值盡早達(dá)峰，需要有關(guān)部門在以下四方面加大工作力度：①合理控制建筑規(guī)模，加強建筑拆建管理，防止大拆大建；②進(jìn)一步嚴(yán)格新建建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，加強既有建筑節(jié)能改造，加快制定農(nóng)村住房建設(shè)管理辦法，推動農(nóng)村公共建筑和集中建設(shè)居住建筑嚴(yán)格落實建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；③大力開展低碳清潔取暖，到2030 年基本實現(xiàn)平原地區(qū)農(nóng)村散煤清零；④積極推廣可再生能源，推廣利用光伏、地?zé)帷⑸镔|(zhì)等可再生能源滿足建筑供熱、制冷及生活熱水等用能需求.

2.5 不確定性分析

推動建筑領(lǐng)域CO2達(dá)峰的影響因素中，建筑規(guī)模和居民生活水平提高均存在一定程度的不確定性.一般而言，住房需求和經(jīng)濟發(fā)展階段、城市化水平有密切關(guān)系，但我國“十二五”和“十三五”時期住房投資占GDP 的比例高于發(fā)達(dá)國家，使得我國住房發(fā)展水平相比經(jīng)濟發(fā)展水平有所超前，人均住房面積高于與我國相同經(jīng)濟發(fā)展階段的國家，為建筑規(guī)模預(yù)測帶來不確定性.另外，我國近些年陸續(xù)調(diào)整優(yōu)化生育政策，二胎、三胎家庭將逐步增加，人口紅利也將進(jìn)一步推動住房需求，進(jìn)一步增加了預(yù)測建筑規(guī)模的不確定性.居民生活水平提升會帶來新的用能需要，城鎮(zhèn)居住建筑和農(nóng)村建筑用能強度都將會快速上升，由于新中國成立以來出現(xiàn)了人類文明史上罕見的發(fā)展速度，并處在由高速增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變的階段，居民生活水平提高所增加的能耗預(yù)測具有不確定性.值得注意的是，盡管存在不確定性，但各研究機構(gòu)在碳達(dá)峰時間上得到的結(jié)果相差不大，在峰值排放量上由于設(shè)定情景不同也存在一定差別.例如，蔡偉光等[36]預(yù)測，建筑運行碳排放可在節(jié)能情景下實現(xiàn)2030 年達(dá)峰，峰值為26.08×108t，峰值出現(xiàn)時間與筆者預(yù)測結(jié)果基本一致，峰值排放量較筆者預(yù)測結(jié)果減少了約2×108t .此外，建筑領(lǐng)域CO2間接排放達(dá)峰時間、峰值不確定性還來自電網(wǎng)平均碳排放因子的下降趨勢快慢.我國新型電力系統(tǒng)的快速構(gòu)建、非化石能源的大力發(fā)展等將推動電網(wǎng)碳排放因子快速降低，隨著建筑用能電氣化水平提升將有助于建筑領(lǐng)域盡早達(dá)峰.

3 結(jié)論

a) 我國建筑領(lǐng)域CO2直接排放已于2017 年達(dá)峰，排放增量主要來自間接排放.2010?2020 年我國建筑領(lǐng)域運行階段CO2總排放處于上升通道，2020 年排放量達(dá)到21.7×108t，其中，直接排放6.9×108t，占建筑領(lǐng)域總排放量的31.8%；間接排放14.8×108t，占建筑領(lǐng)域總排放量的68.2%.CO2直接排放在2017年達(dá)到峰值(7.45×108t)后逐年下降，間接排放呈逐漸增加趨勢.

b) 我國建筑領(lǐng)域CO2排放有望在2029?2030年左右達(dá)峰，峰值排放量為28.1×108～29.2×108t.“十四五”期間，建筑領(lǐng)域CO2排放仍將快速上升，“十五五”末出現(xiàn)峰值并保持2～3 年平臺期，“十六五”末將出現(xiàn)快速下降趨勢.落實國家2030 年前實現(xiàn)CO2排放達(dá)峰要求，堅持能效提升與用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化并舉，通過合理控制建筑規(guī)模、大力推動北方地區(qū)清潔取暖、提高新建建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、推廣超低能耗建筑、加大既有建筑節(jié)能改造覆蓋面、積極推動建筑領(lǐng)域可再生能源應(yīng)用，多措并舉有望實現(xiàn)建筑領(lǐng)域在2030 年左右碳排放達(dá)峰.

c) 2030 年前，推動低碳清潔取暖是實現(xiàn)我國建筑領(lǐng)域降碳最具突出貢獻(xiàn)的控制途徑，應(yīng)加大財政補貼力度，加快推動北方城鎮(zhèn)集中供暖燃煤和居住建筑、公共建筑分散燃煤替代以及農(nóng)村地區(qū)散煤替代，盡早實現(xiàn)散煤清零.發(fā)展建筑可再生能源、強化建筑節(jié)能、合理控制建筑規(guī)模也是建筑領(lǐng)域降碳的核心舉措，三者減排貢獻(xiàn)率分別達(dá)到27.1%、17.7%和14.5%，應(yīng)通過盡快出臺開展綠色低碳新型城鎮(zhèn)化建設(shè)相關(guān)政策、從嚴(yán)制定實施建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、因地制宜實施差異化供熱政策、加大既有建筑改造財政支持力度、強化近(凈)零能耗技術(shù)創(chuàng)新等，確保減碳控碳各項舉措落地.