建筑节能（ 中英文） Journal of BEE 2021 年第 8 期（ 总第 49 卷 第 366 期） No． 8 in 2021（ Total Vol． 49，No． 366） ■特别关注 Focus doi： 10．3969 / j．issn．2096-9422．2021．08．003 碳中和城区的建筑综合能源规划 1 1 2 2 龙惟定 ， 潘毅群 ， 张改景 ， 张蓓红 （ 1． 同济大学，上海 200092； 2． 上海建筑科学研究院有限公司，上海 200032） 摘要： 城区碳中和的基础是自身减碳， 要降低建筑运行阶段能耗和城区基础设施能耗， 还要减少废弃物排 放。因此， 建筑运行阶段碳中和必须通过城区需求侧能源规划来实现。对能源规划的 6 个环节， 即 目标设定、 资源分析、 需求预测、 规划协调、 系统优化和绩效评估， 分别导入在碳中和背景下的特定 屋顶光伏和建筑光伏一体化的潜力分析简化方 考量思路和方法。包括： 城区碳中和目标设定原则、 法、 建筑能源负荷的反推方法、 能源系统优化和能源总线技术、 空间规划与区域能源系统的协调技 、 ， 术 通过空间规划的建筑节能技术 以及平均碳排放因子的计算等。在碳中和语境下， 城区能源系 统将呈现去中心化、 去燃烧化和电气化的特点。城区能源规划要从需求侧扩展到供应侧， 成为综合 ； ； 能源规划 城区能源要从单一能源发展为多能源 城区能源系统要从单一能源中心发展为去中心化 的分布式能源枢纽； 综合能源规划的完成要从单一专业发展为多专业协同。 关键词： 碳中和城区； 建筑综合能源规划； 碳减排； 可再生能源利用； 负荷反推； 线； 空间规划； 平均碳排放因子 中图分类号： TU99 文献标志码： A 文章编号： 能源总 2096-9422（ 2021） 08-0025-12 The Energy Planning for Buildings in Carbon Neutral District LONG Wei-ding1 ，PAN Yi-qun1 ，ZHANG Gai-jing2 ，ZHANG Bei-hong2 （ 1． Tongji University，Shanghai 200092，China； 2． Shanghai Ｒesearch Institute of Building Sciences，Shanghai 200032，China） Abstract： The basis of urban carbon neutrality is its autonomous carbon reduction． It is necessary to reduce the energy consumption of the building operation and the energy consumption of urban infrastructure ，as well as to reduce waste discharge． Therefore，carbon neutrality in the building operation phase must be achieved through urban demand-side energy planning． This article introduces specific consideration ideas and methods in the context of carbon neutrality to the six steps of energy planning， namely target setting， resources analysis， demand forecasting， planning coordination， system optimization，and performance evaluation． It is included that the urban carbon neutral target setting principles，simplification methods for potential analysis of rooftop photovoltaic and building integrated photovoltaic （ BIPV ） ，backcasting methods of building thermal load，energy system optimization and energy bus technologies，coordination technologies of spatial planning with district energy system，building energy efficient technologies through spatial planning and calculation of average carbon emission factors， etc． The article pointed out that in the context of carbon neutrality，the urban energy system will present the characteristics of decentralization，decombustion and electrification． District energy planning should expand from the demand-side to the supply-side and become a comprehensive energy plan； urban energy should develop from a single energy source to multiple energy sources； district energy system should transform from single centralized energy center to distributed energy hubs； the comprehensive energy planning should be completed from a single professional to multi-professional collaboration． Keywords： carbon neutral district； district comprehensive energy planning； carbon emission reduction； renew able energy usage； load backcasting； energy bus； spatial planning； average carbon emission factor 收稿日期： 2021-08-14； 修回日期： 2021-08-19 25 龙 惟 定 ，等 ： 碳 中 和 城 区 的 建 筑 综 合 能 源 规 划 0 引言： 城市建筑碳中和 念扩展到城区规模。 2030 年实现碳达峰， 2060 年实现碳中和，是我国 的国家战略。而从现在到 2050 年又是我国城市化达 峰的进 程。 根 据 联 合 国 预 测，在 2018 年 至 2050 年 ［1］ 间，中国城市人口将增加 2. 55 亿 。 以城市人均居 住面积 43 m （ 目前欧盟的平均水平 ） 计算，包括公共 2 建筑在内，估计到 2050 年的 30 年间我国城市民用建 2 筑预计新增 225 亿 m 。 这对我国实现碳中和的目标 将是一个巨大的挑战。 严格来说，“碳排放”专指二氧化碳排放，“温室气 体排放”则包括联合国定义的包括二氧化碳在内的 6 种气体。比如某些 GWP 指数很高的制冷剂就会产 生温室气体排放。 二氧化碳排放占温室气体排放的 77%。本文主要针对二氧化碳排放，不涉及制冷剂等 在城区范围内实现近零能耗、净零能耗、碳中和 ［3］ 有几个明显的优势 ： ①对于建筑楼层比较高或负荷 强度比较大的建筑，在建筑占地面积或场地内实现用 可再生能源补偿建筑能耗可能会非常困难。 而将这 些建筑与城区内其他建筑结合起来 ，可充分利用资 源。②在更大范围内可以布置区域能源系统，利用建 筑物之间的负荷差异，并可以实现建筑物之间的能量 回收。例如，大型数据中心需要冷却，而相邻的住宅 建筑需要供暖，则可以通过区域系统共享能源，以降 低整体能耗和总设备容量。 ③可以在城区不同建筑 之间实行碳交易，满足城区的排放总量限额。 ④在城 区范围内整合需求侧响应的资源，为可再生能源高渗 透率的电网提供弹性和稳定性。 ⑤可以利用空间规 建筑隐含温室气体排放。 建筑碳排放来自 3 个领域： 划和城市形态调整充分利用各种自然资源和被动式 建筑节能技术。⑥提供了新的投资方向和商业模式， （ 1） 建筑在建造和物化过程中的隐含碳排放，包 括建材生产、运输、建筑施工，以及建筑在改造、更新 形成新的经济增长点。 直到拆除过程中的碳排放。 （ 2） 建筑运行过程中的直接碳排放，包括直接燃 烧煤炭、石油和天然气用于供暖、供热水、炊事等所产 生的碳排放。 （ 3） 建筑运行过程中的间接碳排放，主要是消耗 的电力的碳排放，以及产生的污水和垃圾所引起的碳 排放。 对建筑隐含碳排放的核算有 3 种原则，一是生产 者责任原则，即材料生产的碳排放量算在生产者头 所谓碳中和建筑城区，是指城区范围内每年通过 抵消和补偿措施所减去的碳排放，应当大于或等于城 区建筑因为运行耗能而产生的直接和间接碳排放，以 及年平均的隐含碳排放。 碳中和的基础是自身减碳， 在建筑运行阶段，不仅要降低建筑能耗和城区基础设 施能耗，还要减少废弃物排放。 在尽可能自身减排的 基础上，再通过抵消和补偿来实现碳中和。 很明显， 建筑运行阶段碳中和必须通过城区需求侧能源规划 来实现。 ［4， 5］ 需求侧综合能源规划需遵循 6 步法 ，即： ①目 上； 二是消费者责任原则，即谁是材料的最终用户，材 料生产的碳排放量就记在谁的账上； 三是共同责任原 标设定； ②资源分析； ③需求预测； ④规划协调； ⑤系 统优化； ⑥绩效评估。在碳中和城区的建筑能源规划 则，即生产者和消费者各承担一半的排放量。 而我国 在国内实现碳达峰与碳中和时，基本上采取生产者责 实施中，需要增加对于碳中和技术的考量。 下文对碳 中和背景下的建筑需求侧综合能