中国建筑领域能耗与碳排放的界定与核算

0.引言

中国建筑领域的能源消费与排放是全社会能源消费与排放的重要组成部分，也是中国节能减排以及能源消费变革工作的重点。过去二十年，中国城镇化发展迅速，建筑规模的迅速增长也带动了我国建筑领域用能与排放的持续增长。一方面，大规模的建设活动消耗大量建材，这些建材的生产、运输等过程产生了大量的能耗与排放，在我国全社会占有相当的比例^[1]。另一方面，不断增长的建筑面积也导致了更多的建筑运行用能，加之随着经济社会的发展，人民的生活水平不断提升，使得采暖、空调、生活热水、家用电器等终端用能需求和产生的碳排放也不断上升^[2]。中国建筑运行用能约占全社会总用能20%，由建筑建造所导致的原材料开采、建材生产、运输以及现场施工的能耗也占到全社会总能耗的20%以上。

目前，中国仍处于经济相对快速发展的阶段，能源消费结构不断发生变化，从物质生产领域向建筑和交通领域转移^[3]。建筑用能作为类消费领域用能的主要部分，其重要性也将不断增加。同时，国内国际正处于能源供需格局变化的关键节点，在能源供给结构变革的大背景下，建筑领域的能源消费的发展也应与之相适应。在上述背景下，对中国建筑用能与排放的现状进行全面认识和分析具有重要意义。

另一方面，目前对于建筑能耗与排放的核算边界还缺乏统一的定义。对于建筑领域用能，部分研究仅核算建筑运行阶段的能耗，而一些研究同时考虑了建筑建造与建筑运行两个阶段的能耗，这就导致不同研究最终给出的建筑领域总能耗有较大差异。对于建筑运行用能的分类，在各研究者中存在一定分歧。许多国际能源研究机构在研究全球各国建筑用能时，通常将建筑运行阶段能耗划分为居住建筑用能和非居住建筑用能两大部分^[4][5][6]，也将这种分类应到对中国建筑用能的分类中。但是由于中国建筑用能存在非常明显的地域差异和城乡差异，导致这种统计口径下的建筑能耗总量、建筑能耗强度无法反映中国建筑用能的真实特点。

而对于建筑建造用能，由于上游涉及多个环节，是否计入建材的生产运输等能耗会也对结果造成很大影响。例如在我国能源平衡表中建筑业用能就特指建筑业企业用能^[7]，主要包含建筑现场施工用能，而这也无法反映建筑建造对我国全社会能源消耗的真实影响。

对于建筑领域相关的碳排放，不同机构也有不同的核算边界，例如IPCC就基于生产者责任法，仅核算建筑内由于化石燃料直接燃烧造成的直接碳排放^[8]，而由于电力、热力、建材等使用所造成的间接碳排放就不在核算范围内，这也无法全面地反映建筑部门的运行、建造等活动对于气候变化的真实影响。

为此，本研究对中国建筑领域的能耗与温室气体排放进行了界定，并建立了中国建筑能耗和排放模型（China Building Energy and Emission Model），基于统计数据及实测调研数据对中国建筑部门的建筑规模、建造及运行阶段的用能和排放进行了计算，并结合对我国建筑部门的用能及排放特点，提出建筑部门节能与低碳发展的政策建议。

1.研究边界及定义

建筑领域的用能和排放涉及到建筑的不同阶段，包括建筑建造、运行、拆除等，建筑领域相关的绝大部分用能和温室气体排放都是发生在建筑的建造和运行这两个阶段，因此本研究关注的是建筑的建造和建筑运行使用两大阶段，如图1。从能源消耗的角度来讲，建筑领域能源消耗包含建筑建造能耗和建筑运行能耗两大部分，下面分别对建筑建造能耗和排放、建造运行能耗和排放进行界定。

图1建筑领域能耗及碳排放的边界

1.1建筑建造能耗的定义

建筑建造阶段的能源消耗指的是由于建筑建造所导致的由建材生产和现场施工等过程所产生的能源消耗^[2]。在一般的统计口径中，民用建筑建造与生产用建筑（非民用建筑）建造、基础设施建造一起，归到建筑业中^[9]，如图2所示。本研究所涉及的建筑建造阶段的能耗与排放特指民用建筑建造。

图2建造能耗与排放的边界

新建建筑建造活动涉及诸多用能环节，本研究主要考虑建材生产，建材运输以及现场施工过程所涉及的能源消耗。其中建材生产阶段是指从原材料进入工厂到建材成品出厂之间的过程，其能源消耗主要包括直接或间接的生产系统用能；建材运输过程指的是从建材出厂到建材到达施工工地之间的过程，主要包括建材运输车辆用能；现场施工阶段用能主要包括现场施工设备的能源消耗。对于建材种类，研究中参考《中国建筑业统计年鉴》^[9]口径主要考虑了钢铁、水泥、铝材以及平板玻璃四类，其他建材的用量以及生产能耗占比较小在此忽略不计。

1.2建筑运行能耗的定义与分类

建筑运行用能，参见《民用建筑能耗标准GB/T51161-2016》^[10]中“建筑能耗”的定义，指的是“建筑使用过程中由外部输入的能源，包括维持建筑环境的用能（如供暖、制冷、通风、空调和照明等）和各类建筑内活动（如办公、家电、电梯、生活热水等）的用能。在本研究中，涉及的建筑类型仅指民用建筑，包括：住宅、办公建筑、学校、商场、宾馆、交通枢纽、文体娱乐设施等建筑，而不包括工业建筑。考虑到我国南北地区冬季采暖方式的差别、城乡建筑形式和生活方式的差别，以及居住建筑和公共建筑人员活动及用能设备的差别，将我国的建筑用能分为四大类^[11]，分别是：北方城镇供暖用能、城镇住宅用能（不包括北方地区的供暖）、公共建筑用能（不包括北方地区的供暖），以及农村住宅用能，详细定义如下：

（1）北方城镇供暖用能：指的是采取集中供暖方式的省、自治区和直辖市的冬季供暖能耗，包括各种形式的集中供暖和分散采暖。本研究考察各类供暖系统的一次能耗，也就是由于采暖导致的热源处一次能源或电力的消耗，以及服务于供热系统的各类设备（风机、水泵）的电力消耗。对于热电联产方式的集中供热热源，本书根据《民用建筑能耗标准GB/T511612016》的标准，根据输出的电力和热量的火用分摊输入的燃料。

（2）城镇住宅用能（不包括北方城镇供暖用能）：指的是除了北方地区的供暖能耗外，城镇住宅所消耗的能源。在终端用能途径上，包括家用电器、空调、照明、炊事、生活热水，以及夏热冬冷地区的省、自治区和直辖市的冬季供暖能耗。城镇住宅使用的主要商品能源种类是电力、燃煤、天然气、液化石油气和城市煤气等。

（3）商业及公共建筑用能（不包括北方地区供暖用能）：这里的商业及公共建筑指人们进行各种公共活动的建筑，包含办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、以及交通运输类建筑，既包括城镇地区的公共建筑，也包含农村地区的公共建筑。除了北方地区的供暖能耗外，建筑内由于各种活动而产生的能耗，包括空调、照明、插座、电梯、炊事、各种服务设施，以及夏热冬冷地区城镇公共建筑的冬季供暖能耗。公共建筑使用的商品能源种类是电力、燃气、燃油和燃煤等。

（4）农村住宅用能：指农村家庭生活所消耗的能源。包括炊事、供暖、降温、照明、热水、家电等。农村住宅使用的主要能源种类是电力、燃煤、液化石油气、燃气和生物质能（秸秆、薪柴）等。其中的生物质能部分能耗没有纳入国家能源宏观统计，但是农村住宅用能的重要部分，本研究将其单独列出考虑。

1.3建筑领域碳排放的定义

从温室气体排放的角度来看，建筑领域温室气体排放分为建筑建造和运行相关二氧化碳排放，以及建筑运行相关的非二氧化碳温室气体排放，本研究主要关注其中的二氧化碳排放。建筑建造相关二氧化碳排放包含建材生产过程中的直接CO₂排放和建造使用能源相关的间接CO₂排放。类似的，建筑运行阶段，也会导致能源使用带来的直接CO₂排放，例如采暖锅炉燃煤、燃气导致的直接排放，以及建筑用电所对应的间接CO₂排放。

2.核算模型与检验方法

2.1核算模型

基于上述的研究边界定义，以及积累的大量实测建筑用能数据，本研究对建筑领域用能的特点进行了深入剖析，并建立了中国建筑能耗和排放模型（CBEE model）。模型主要由中国建筑规模模块、中国建筑建造能耗及排放核算模块，中国建筑运行能耗及排放核算模块组成。中国建筑规模模块基于现有的统计数据及相关研究^[9,12-14]，核算中国各类民用建筑逐年的新建、拆除以及实有面积情况。中国建筑建造能耗及排放模块基于实际调研和各类文献中所获得的建筑建造用能强度数据以及中国建筑规模模型所输出的建筑建造规模数据，得到中国建造领域的用能以及碳排放情况。中国建筑运行能耗及排放模块基于实际调研中得到的大量建筑运行用能信息数据以及各类建筑实有规模数据，得到中国建筑运行阶段的能耗与排放情况。

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