力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，是以习近平同志为核心的党中央作出的重大战略决策，是我国实现可持续、高质量发展的内在要求，更是构建人类命运共同体的必然路径。作为城市能耗三大重点领域，建筑、交通和工业围绕“双碳”战略肩负起节能降碳重任，是如期完成绿色能源革命的重中之重。
为求解“双碳”路径，南京信息工程大学气候与环境治理研究院与新华传媒智库联合打造了“院士话‘双碳’系列对话”栏目。本期特别邀请中国工程院院士、威尼斯9499登录入口建筑节能研究中心主任江亿参与访谈。江亿从建筑行业全面电气化、电力“零碳化”等视角，详细阐明能源结构优化调整是一场系统性变革，“光储直柔”是助推中国绿色能源革命的有益之举。
建筑行业应担起降碳减排责任
记者：建筑、交通和工业是城市能源消耗的三大重点领域，也是温室气体排放的主要来源。作为建筑环境工程领域的研究专家，您对于建筑领域的节能有什么好的建议？
江亿：建筑行业碳排放主要体现在建筑运行产生的碳排放和建材生产过程中的碳排放两个方面。前者约占全国总碳排放量的21%-23%，后者则占全国总碳排放量的15%-17%。对于建筑运行产生的碳排放，减碳的关键在于以生产生活全面电气化替代非可再生化石燃料的大量使用。比如可以逐步引导实现烹饪电气化以及生活用水加热电气化，这在降碳减排的同时，不仅提高了能源使用效率，并且大大降低了能源使用成本。对于建材生产过程中的碳排放，一方面要避免“大拆大建”，在控制新建规模的同时，对现有建筑规模与结构进行优化调整，以修缮和升级等方式替代拆除和新建；另一方面要创新建材生产工艺，减少建材生产过程中的碳排放。
“光储直柔”助力“零碳”目标实现
记者：“零碳”社会是“碳中和”战略的最终成果。它包括“零碳”能源、“零碳”交通、“零碳”建筑、“零碳”企业、“零碳”家庭等多个方面的“零碳”效果实现。您认为建筑行业的“零碳”应当如何构建？
江亿：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”作出应有贡献。这意味着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。要发展风电光电，就必须破解两大难题：一是在什么地方安装风电光电，因为风电光电都属于低密度电源，需要大量的安装空间；二是解决发电的变化与用电需求的变化不一致问题。基于卫星照片及人工智能分析结果，屋顶光伏是安装光电设施的重要方式之一。据保守估算，我国屋顶可承载的装机容量预计可达28亿千瓦时，其中20亿千瓦时将来自农村屋顶，光伏年发电量预计可达4万亿千瓦时，这相当于我国2019年用电总量的一半以上，可以满足未来我国规划的光电发电总量的一半以上。城镇屋顶光伏发电可提供建筑运行用电的25%-35%，而农村屋顶光伏发电不仅能够满足农村居民生活用电需求，还能服务于农村生产和交通用电，从而建设成以屋顶光伏为基础的农村新型能源系统。
能否有效消纳风电光电，决定了风电光电的发展进程。这在本质上就需要将目前“源随荷变”模式转变为“荷随源变”模式。事实上，解决风电光电消纳问题的关键节点并非风电光电的输送，而是供给侧和需求侧的不同步。“源随荷变”模式是指目前电力生产侧要随时根据用电侧的变化而变化，而风电光电不可调控，就要求用电侧随着风电光电的变化而改变其用电量，实现“荷随源变”的柔性用电模式。
在“荷随源变”的新模式中，对于建筑而言，包含三方面变革：第一，建筑用电方式转变为“供给导向-需求响应”的用电模式。比如，电气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；第二，发展建筑内部蓄电系统，电力供给量大于用电需求时蓄电，而电力供给量小于电力需求量时则由蓄电池发电，满足电力的不足；第三，利用电动汽车储电能力，将电动汽车充电桩与建筑配电系统有机整合实现动态平衡，以灵活满足建筑用电需求。有鉴于此，屋顶光伏发电-建筑储电-直流电系统-柔性供电用电模式，就构成了“光储直柔”建筑配电模式，其中“柔”是最终的目的，使建筑用电由目前的刚性负载转变为柔性负载，而“光”“储”“直”是实现“柔”这一最终目标的必要条件。
稳步推动江苏制造业绿色转型
记者：江苏是全国降碳减排的重点区域，也是非常具有潜力的地区，但同时江苏也是一个制造业大省。对于江苏来说，应该采取什么路径或方法，在保持经济稳步增长的同时率先实现“双碳”目标？
江亿：作为全国的制造业大省，江苏已提出“率先达峰”目标。建议江苏以电力系统绿色转型为抓手，通过建筑业全面电气化、“光储直柔”模式及交通行业全面全电气化和智能电动汽车系统协同整合，进而建成“零碳”绿色新型智能电力系统以推动制造业的系统性转型升级。该系统运行成本将比现行模式大幅降低。绿电系统建制是制造业转型的基础，制造业在维持现有产能和行业秩序的前提下实现转型大约需要15年左右，在这一缓冲准备期内，制造业可以进行产品结构调整、生产工艺改进、原材料选择与用能方式替代等，加之风电、光电、电动汽车、直流配电及储能设备等新产品加持，届时再进一步进行制造业低碳、“零碳”变革便是水到渠成了。
编辑：李华山
