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【碳中和大家谈】对话江亿:发展“零碳建筑” 助力“双碳”愿景

记者 吕婷 学生记者 徐亦鸣

编者按:

9月22日,清华大学正式成立碳中和研究院。碳中和研究院的成立,是贯彻落实习近平总书记重要讲话精神的重要行动,是将服务国家重大需求与充分发挥清华多学科优势紧密结合的重大举措,是为人类可持续发展贡献智慧与力量的主动担当。

清华大学推出“碳中和大家谈”系列访谈,邀请专家学者围绕碳中和领域热点议题,进行前瞻性、引领性的思考和讨论。本期访谈邀请清华大学建筑学院江亿院士,为我们梳理总结碳中和愿景下的建筑行业变革,及其突破路径。

江亿

江亿,中国工程院院士,清华大学建筑学院教授,清华大学建筑节能研究中心主任。目前主要从事建筑节能领域的研究工作。国务院能源咨询专家委员会成员,国家气候变化专家委员会成员,建设部科技委委员;担任中国制冷学会理事长,中国节能协会会长,全国暖通空调委员会副理事长,中国城市研究会副理事长等多项专业学会职务,IPCC(国际气候变化研究)评估报告写作组成员,IEA(国际能源组织)ECBCS(建筑与社区节能)合作项目理事会成员(中国代表)。

碳中和愿景下的建筑之变

记者:“双碳”目标的提出有什么样的深远意义?

江亿:“双碳”目标的提出与生态文明建设、绿色可持续发展是一致的,它不仅是技术进步与产业革新,还将在人类文明、发展理念等层面产生更为深远的影响,是关乎人类未来的重大举措。“双碳”目标意味着人类文明发展与生活方式的转变,意味着要彻底改变原有的用能结构与消费方式,这对关键技术突破提出了迫切的要求。因此未来的低碳发展转型不仅是一种理念的号召,更是一场高科技竞争。在新的现实需求下,工业体系与科技布局将有新的发展重点。

记者:在实现碳达峰、碳中和目标的过程中,建筑行业将面临什么样的转变?

江亿:建筑的低碳、降碳是指降低建筑运行过程中直接和间接排放二氧化碳量,全面电气化是实现双碳目标的主要途径,当然还必须继续开展建筑节能工作,这是实现双碳目标的基础。除此之外,在全面践行“双碳”目标的背景之下,建筑行业应为电力系统“零碳化”作出更多的贡献。电力系统要实现革命性转变,从目前以化石能源为基础的集中式电力系统转为以可再生电力为主的集中与分布结合的新型电力系统。新型电力系统中风电光电将占发电装机容量的80%以上,发电量的60%以上。有效消纳风电光电将成为发展风光电的最关键问题,通过一系列建筑用能技术进行削峰填谷、实现柔性用电,可以为风电光电的发展起到重大作用,这就要求建筑在配电模式方面进行变革。

“建筑不仅仅是能源消费者”

记者:建筑在适应电力革命方面可以有哪些突破路径?

江亿:我们提出“光储直柔”的模式,在利用新的风光资源发电的基础上,将“屋顶光伏发电”“建筑储电”“直流电系统”“柔性供电用电”相结合,希望在建筑端实现“需求侧响应”的新的建筑用电模式。比如,电器设备根据光伏实际发电状况灵活调整使用时间,发电量充足时便及时消纳,反之则暂缓用电或者减少瞬时用电功率;发展建筑内部蓄电系统,并开发停在建筑邻近停车场上电动汽车的储电潜能,实现建筑动态储能与柔性用电。

未来的“零碳”建筑在新型电力系统中将不仅仅是能源消费者的角色,而将实现发电自用、储能调节、低耗用电三位一体的新职能。

记者:除了用电,未来的“零碳建筑”还可以在哪些方面为“双碳”目标贡献力量?

江亿:采暖也是建筑用能的重要需求。当前中国北方地区城市采暖用热主要来源为燃烧煤炭生热、电厂发电余热,这两个产生热量的过程都会产生大量碳排放。要实现建筑“零碳”采暖,一方面要改善建筑保温技术,减少外部供热需求,另一方面可以利用工业余热。

除了近距离的工厂余热供应,远距离的异地供热也有经济与生态的双重效益。如果能将沿海地区的核电发电排放的大量余热有效利用于淡化海水过程,制备热淡水,然后就可以通过单管远距离输送热淡水,实现“水热同送”,同时解决附近(200公里以内)城市的淡水供应和冬季采暖问题,还能避免大量核电余热排放,影响海洋生态系统的问题。

发挥学科优势 贡献清华智慧

记者:在低碳建筑方面,您及团队已经有了哪些技术基础?

江亿:我们在战略规划、落地应用与基础研究方面均有布局。清华大学建筑学院在2005年成立建筑节能研究中心,将未来建筑的节能减碳当作重要的发展方向与研究任务,中心每年发布中国建筑节能年度发展研究报告,全面梳理相关政策机制、技术路线以及战略规划,为政策决策提供参考,也是国外了解中国建筑节能领域发展的重要窗口。

在这一总布局下,我们从城市供热工程、农村新能源系统、建筑直流配电等方向均有实地调研、技术研发以及落地应用的相关工作。在设备与应用研究之外,中心坚持在基础研究领域深耕,清华大学建筑学院也在建筑热环境模拟分析、室内热舒适等领域保持着世界领先水平。

记者:打造国际一流的碳中和研究院,清华具备怎样的优势?

江亿:清华大学成立碳中和研究院,是积极应对时代需求的体现。实现“双碳”目标的相关技术涉及清华大学的众多工科专业院系,清华大学在这些方向具有扎实的研究基础与技术优势。碳中和研究院将面向现实需求、打破学科壁垒,为不同学科联合攻关克难提供平台与支持。

记者:您对清华大学碳中和研究院未来的发展有怎样的展望?

江亿:实现“双碳”目标对工业与科技体系布局提出的新要求,也将对高校的学科建设与人才培养产生影响。清华大学碳中和研究院应当具有时代的前瞻性,打破传统的“学科”体系定义,充分调动各方活力,在更宽广更开放的融合之中实现新的突破。唯此才能使得高等教育紧跟时代步伐与社会需求,实现大学的可持续发展,真正担当起时代责任。

(清华新闻网10月5日电)

摄影:青山

编辑:李华山

审核:吕婷

2021年10月05日 09:50:30

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