张伟：建筑电气化助力碳中和的意义和挑战.pdf

建 筑 电 气 化 助 力 碳 中 和 的 意 义 和 挑 战 演讲人：张伟演讲人：张伟 国际铜业协会（中国）国际铜业协会（中国） 电气安全电气安全 &智能化项目智能化项目 01 剖析建筑电气化于碳中和进程的意义 /￿Contents目 ￿录 02 建筑电气化解决方案 —— “光、储、直、柔 ”系统 03 面临的挑战 04 国际铜业协会在中国 01 剖析建筑电气化于碳中和进程的意义 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 碳中和 降低碳排放 降低能耗总量 调整产业 节能 – 提高能 效 清洁能源转型 提高清洁能源 比例 提高电气化率 推进负碳 碳捕捉与封存 生物质碳捕捉 空气碳捕捉 碳中和逻辑简图 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 22%,51% 90% 2018年建筑运 营 碳排放占全国能源碳排放 约 22%。全 过 程碳排放占比 约 51%。（中 国 节 能 协 会） 2060碳中和目标下，在建筑用能需求合理增长的前提下，建筑电 力系统至少达到双 90%（即建筑电气化率 90%，建筑电力供给中 非化石比例 90%），同时大力推进建筑节能工作，建筑碳排放量 才有可能降到 5.5 亿吨左右，基本满足巴黎协定 2 度目标的要求。 （据直流建筑联盟） 建筑领域在降碳方面很有潜力 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 32.7% 2019年全国非化石能源 发电 量 23938.9亿 千瓦 时 ，比上年增 长 10.7%，占全国 发电 量的比重 为 32.7%，比上年提高 1.7个百分点， 非化石能源 电 力供 应 能力持 续 增 强 。（中 电联 ） 非化石能源发电量比重的增长，使得建筑电气化对于降碳更具实践 意义 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 碳中和在其他相关行业碳中和在建筑 业的拆解 建筑的降碳 & 节能 建筑电气化 建筑光伏 分布式储能 建筑直流系统 柔性响应 区域微电网 数字孪生与物联网 建筑节能 &电能转型 碳中和 能源 交通 电网 工业 农林牧 …… 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 建筑降碳的要素中，电气化是决定性的 • 电能转型 • 生活热水电能替代 • 北方供暖电能替代（补充性；多元配合） • 炊事电能替代 • 能效提高 • 建筑光伏一体化 • 交流与直流共生布线系统 • 分布式电储能技术 • 区域微电网与虚拟电厂 • 数字孪生 &智慧建筑系统 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 “ 建筑电气化和用电负荷增长 ” 是我国未来较长一段时间的必然趋势： • 建筑电气化指标 • 分布式光伏覆盖率 • 市电清洁能源占比 • 建筑用电量（含人均） • 电能终端用能占比 • 供电可靠性及用电安全性 （万亿 kWh） (万亿 kWh) 剖 析 建 筑 电 气 化 于 碳 中 和 进 程 的 意 义01 “ 建筑电气化和用电负荷增长 ” 是我国未来较长一段时间的必然趋势 ： 小结 • 建筑电气化发展水平直接影响碳中和目标的实现 • 建筑电气化和用电负荷增长是我国未来较长一段时间的必然趋势 12 02 建筑电气化解决方案 ——“ 光、储、直、柔 ”系统 建 筑 电 气 化 解 决 方 案 — — “光 、 储 、 直 、 柔 ”系 统02 内涵 • “光、储、直、柔 ”包括建筑分布式光伏、分布式储能、建筑直流配电、柔性建 筑能量管理，以及能源互联网等技术。 • 不仅是电用户，还是产电者，即产销结合体（ prosumer）。 • 柔性负载。消纳区域内的清洁能源发电，帮助电网实现调峰和调度（比如：电动 汽车有序充电 +V2G模式和其他分布式储能系统）。 • 实现建筑降碳的同时，帮助推动城市公共事业和其他行业的降碳。 • 有助于提高建筑和城市的韧性 /复原力（ resilience）。 • 可与现有的交流配电系统共生。 建 筑 电 气 化 解 决 方 案 — — “光 、 储 、 直 、 柔 ”系 统02 引自 《 建筑电气化及其驱动的城市能源转型路径报告 》 建 筑 电 气 化 解 决 方 案 — — 光 、 储 、 直 、 柔 系 统 16 建筑光伏潜力 • 未来城市有近 50亿平米的屋顶和可见光垂直表面。利用其 80%做光伏，可解决 目前建筑用电的近 40%。 • 农村可利用屋顶 150亿平米，利用其 80%做光伏，可发电量是目前农村用电总 量的 3~4倍 。 • 这意味着，通过与电网的柔性交互，建筑电气化不仅消纳来自电网的清洁能源 电力，还能支持区域内的电力用户，比如：工业和公共事业。 （据直流建筑联盟） 建 筑 电 气 化 解 决 方 案 — — “光 、 储 、 直 、 柔 ”系 统02 小结 17 • “ 光、储、直、柔 ” 解决方案应是建筑配电的发展方向，并与现有交流配电系 统在较长时间内共生。 • 建筑电气化与消纳风、光等清洁能源发电息息相关，还要保障建筑本身的韧性。 • 高电气化水平的建筑可与电网电力解耦和离网运行的高灵活性，提升系统韧性； 减轻电网增容和调峰压力。 • 建筑配电网与充电设施统筹建设，提高建筑与交通用电耦合度，并帮助工业用 户优化电能质量。 03 建筑电气化面临的挑战 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 商业模式 • 谁来买单？ • 谁能获益？ • 如何实现？ 初始投资 成本 运营 收益 结算 方式 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 协同创新 ： • 电网 • 城乡规划 • 设计院所 • 工程建设单位 • 设备制造商 • 运维服务商的协同 • 重要电力用户 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 电气安全 • 最基础 —— 成本不敏感 • 最容易被忽视 —— 专业性 • 最容易造成伤害 —— 人身和财产损失难以估量 电气火灾 设备损坏电击事故 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 我们的用电环境够安全吗？（设计、施工、运维、使用） 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 电气火灾 • 应急管理部： 2020年，电 气 火 灾 占 总比 33.6%。 其中 ，电气引起的 较大火灾占总 比 55.4%。 • 短路、过负荷、接触不良等线路问题引发的占电气火灾总数的 68.9%。 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 清洁能源设施的爆燃 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 电动自行车起火 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 电动汽车起火、爆燃 • 中国科学院院士欧阳明高：据统计， 2018年新能源汽车事故中，充电引起 了 29%的事故，静置引起了 14%的事故 电击事故 • 统计局： 2016年 全国触电死亡 8000人 （百万人口死亡 数 5.79人 ）； 85%发生在 低压侧（用 户侧或靠近用户侧） 。 • 美国 消费品安全委员会： 400多人 /年 （百万人口死亡 数 1.26人， 占我国的 21.7%） 。 （源自 “2021年配电网公共安全论坛 ”发布的消息） 百万人口死亡数 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 喷水池 /喷泉电击事故 2013年 8月 9日，北京朝阳公园东门酷 迪宠物乐园喷泉漏电，导致 两只宠物 狗被电死 ，宠物 主人下水救爱犬，触 电身亡。 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 更多喷水池 /喷泉电击事故： • 2007年 5月 19日，上海宝山区一广场的两名韩国留学生在喷水池戏水时因漏电 触电身亡 。 • 2013年 7月，江苏泰州 13岁男孩在喷泉边玩耍不慎 身亡 。母亲刘女士去拉孩子 时被 电晕 ，消防官兵在营救时也被 电倒 。 • 2016年，河南开封一景区内，人造水景观蓄水池漏电，导致一小孩和两个大人 触电身亡 。 • 2017年，吉林华宇城小区附近一小女孩在景观喷泉中遛狗，不幸 触电倒地 。孩 子母亲和奶奶上前营救，均遭 电击 。当晚小女孩不治 身亡 。 • 2017年 8月 24日，山东济南市某小区，两名 8岁男孩在喷水池里捉鱼玩，其中一 个孩子疑触电突然倒在水中， ￿经抢救无效 身亡 。 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 电动门触电事故 • 2016年 6月 20日，湖北随州一男 子经过小区电动伸缩门时 触电身 亡 。 • 2016年 7月 7日，湖南石门一年 轻男子在过小区电动门时被电击 致死 。 建 筑 电 气 化 面 临 的 挑 战03 • 公共场所电气安全事故带来的思考 —— 智慧城市应对灾害时的韧性（ resilience)