IDC&华为：建筑近零碳升级白皮书.pdf

1.1 实现碳中和的决心与路径：建筑运营是减碳的决定领域 2 1.2 发展近零碳建筑是城市建筑运营的主要方向 4 2.1 我国近零碳建筑行业的现状 9 2.2 调研目的与结论 10 3.1 近零碳建筑的升级路径 21 3.2 新能效管理系统 26 4.1 深圳福田安托山总部大厦园区 30 4.2 深圳国际低碳城 35 4.3 深圳市超大中心城区双碳顶设规划 38 5.1 科技创新是迈向净零碳建筑的最佳路径 40 5.2 政策推动是迈向净零碳建筑的可靠保障 41 碳中和时代开启 近零碳建筑的挑战 建筑近零升级路径探索 案例 未来展望 结语 42 01 02 03 04 05 06 1 碳中和时代开启 01 2 2009 年，在哥本哈根举行的气候大会上，多数国家认为减少碳排放对经济发展是一种负担，这次 气候峰会最终并未能出台一份具有法律约束力的协议文本而遗憾落幕。短短几年过去，在 2015 年的巴黎气候大会上，几乎所有的国家都认同碳排放事关人类的生死存亡，全球碳中和共识已然 形成，不仅发达国家提出近零碳排放目标，以中国为代表的一些发展中国家也提出碳中和目标。 碳中和目标的提出，代表着一个旧时代的结束，也意味着一个新时代的开启。实现碳中和目标会 带来巨大的市场机遇，也会面临巨大的挑战，包括建筑业在内的各行各业都要面临发展模式的深 刻转变。谁能抓住这个历史机遇，谁就能在未来几十年内引领人类发展的奇迹，这个奇迹，不只 是经济增长，更重要的是在保证发展质量和人们福祉提高的同时，实现“人与自然和谐共生”的 现代化。 1.1 实现碳中和的决心与路径：建筑运营是减碳的决定领域 根据国际能源署（IEA）发布的《2019年全球建筑现状报告》数据显示：在所有与能源相关的行业里， 建筑行业二氧化碳排放总量位于首位，占总排放量的 39%。未来几年，建筑行业仍将保持高速增 长，这给实现《巴黎协定》提出了严峻的挑战。从国内建筑业来看，这种情况无疑更加严重，根 据2021年发布的《中国建筑能耗与碳排放研究报告》数据，2019年建筑全过程碳排放49.97亿吨， 占全国碳排放比重的50.6%，其中运营阶段碳排10.3亿吨，占当年全国碳排21.2%。在“碳达峰”、 “碳中和”的战略目标下，建筑行业发展节能减排、绿色环保模式的重要性显著提升，其中建筑运 营是需要重点关注的领域。 3 图 1 2019 全国建筑全过程能耗与碳排放总量 来源：中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会 2019 年全国建筑全过程碳排放总量为 49.97 亿 tCO 2 ，占全国碳排放的比重为 50.6%。其中：建材生产阶段 碳排放 27.7 亿 tCO 2 ，占全国碳排放的比重为 28.0%。建筑施工阶段碳排放 1.00 亿 tCO 2 ，占全国碳排放的 比重为 1.0%。建筑运行阶段碳排放 21.3 亿 tCO 2 ，占全国碳排放的比重为 21.6%。 8.91, 42% 7.84, 37% 4.37, 21% 城镇居建公共建筑 建筑碳排放 21 亿 tCO 2 农村居建 钢 铁 1 3 . 3 4 建 筑 材 料 2 7 . 7 ， 占 比 5 5.4 % 水 泥 1 1 .2 9 铝 材 2.77 城 镇 居 建 8 . 7 2 公 共 建 筑 8 . 4 5 农 村 建 筑 4 . 1 2 其他 施工阶段 1，占比 2.0% 运 行 阶 段 2 1 . 3 ， 占 比 42.6% 建 筑 全 过 程 碳 排 放 4 9 . 9 7 亿 t C O 2 占 比 50 .6 % 4 1.2 建筑近零升级是城市建筑走向碳中和的主要方向 今天近零能耗建筑和近零碳建筑等术语逐渐进入建筑节能领域。近零能耗建筑的概念相对成熟， 欧盟于2010年7月9日发布了《建筑能效指令》（修订版），要求各成员国确保在2018年12 月 31 日起，所有政府持有或使用的新建建筑达到“近零能耗建筑”要求。我国住房和城乡建设 部也于 2019 年发布国家标准《近零能耗建筑技术标准》，对推进近零能耗建筑标识评价工作在我 国市场的规范化，发挥标识的市场激励作用具有积极影响。建筑的开发商、运营方主动通过近零 能耗改造实现建筑的降低能量消耗，提升运营效率。实现近零能耗建筑的核心技术是通过被动式 设计、主动式节能、清洁能源替代三种方式，最大限度减少温室气体的排放。 表 1 绿色建筑向近零建筑的转变 来源：IDC，2022 绿色建筑 近零能耗建筑 近零碳建筑 思维视角 建筑建设资源使用情况 建筑运营的能耗情况 建筑运营的碳排情况 实现手段 被动式 + 主动式 被动式 + 主动式 + 新能源 新能源 +ICT 融合技术为主 管理力度 自愿认证 全国标准 地方试点 政策标准 《绿色建筑评价标准》 《近零能耗建筑技术标准》 《深圳市近零碳排放区试点建设实 施方案》 《四川省近零碳排放园区试点建设 工作方案》 5 然而近零碳建筑的思维视角和近零能耗建筑是不同的。近零碳建筑是近年来的新兴概念，它是基 于《巴黎协议》提出的全球温室气体碳排放目标，通过大力发展运营阶段近零碳排放建筑，以减 少使用化石燃料时产生的温室气体排放。从近零能耗建筑向近零碳建筑的升级，是人们由只关心 单体建筑本身能耗减少转向关注建筑减碳甚至建筑群、园区的碳管理。近零碳建筑以单位建筑面 积碳排放量的稳步下降为主要目标，近零碳建筑与国家、城市以及行业的温室气体减排目标直接 挂钩，建筑的开发商及运营方受地方相关部门的管制，对于建筑的年排碳量由明确要求限制。 技术手段 被动式设计 主动式节能 清洁能源替代 目的 建筑本体能效提升 用能系统能效提升 清洁能源开源 技术实例 自然通风 自然采光 遮阳技术 提升围护结构热工性能与气密性 热泵 高效照明系统 新风热回收 太阳能，风能，水能， 地热能等 表 2 实现近零能耗建筑的方式 来源：IDC，2022 6 在建筑设计和施工阶段，智能系统可以结合建筑自身设计和运营方案，基于地理位 置信息，一键生成最大化利用新能源的组网方案和节能建议。而在建筑运行阶段， 楼宇智能节能系统通过末端的物联感知，构建起 “人 - 设备 - 空间”信息融合的数 字孪生 ，在云端通过先进的智能群控策略，提高系统能效比，为楼宇的业主、居住 者和管理者在节能减排等方面带来新的洞察。提高建筑运营效率、最大程度提升资 产价值。 1. 优化节能系统 2. 新能源技术 3. 智能化微能网 AI、云等新 ICT 技术将与光伏、储能等技术进一步深度融合，借助逆变器、路由器、 控制器、储能等核心功能组件，基于分布式、组串式系统架构，组件级优化，全模 块化设计，数字智能化管理等创新技术， 实现更高发电和放电、更优投资、极简运 维、安全可靠、电网友好等价值 。 通过智能化微能网 (Smart Microgrid) 的 “源 - 网 - 荷 - 储 - 充”一体化协同调度 ， 不但集成光伏发电、储能、充电桩等设备的灵活组合，即插即用，而且进一步实现 多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济。 通过 AI 对电网和用电侧的预测仿真和态势感知，大数据辅助决策下的智能调度， 基于用户实际应用场景，提高新能源生产和消纳比例，提供备用电源，削峰填谷等 电网辅助服务功能。 近零碳建筑的减碳路径不仅包含近零能耗建筑减少建筑能耗的被动式节能、主动式节能等技术理 念，更注重建筑整体的智能化、人性化改造，加大对于新能源系统的建设力度，也会应用购买国 家核证自愿减排量等碳交易方式，达到满足碳排配额的目的。其中新能源 +ICT 的融合技术对于近 零碳建筑的落地起到了重要作用： 7 4. 碳能管理平台： 5. 体验舒适度管理 未来的智慧能源管理系统将全面地掌握园区内的能源生产、使用和碳排放情况， 实现在 生产、传输、存储和消纳 等环节的全程可视和智能分析，自动为园区内企 业管理碳资产配额，完成碳汇交易。同时，系统可对“源 - 网 - 荷 - 储 - 端”进 行多策略的柔性调控，根据清洁能源发电量、环境因素、电费规律，负荷情况等 调配清洁能源、储能和可调节负载，以释能和蓄能的形式实现建筑本体的“虚拟 电厂”管理和 “源荷互动”，在解决供需不同步的基础上全面提高能源使用效率， 实现清洁能源的最大化就地消纳，以及全周期周期内的投资回报最大化。 随着中国双碳战略不断推进，近零碳建筑受到越来越多的关注。未来中国建筑近零碳改造不断落地， 将会逐渐出现近零碳园区、社区。通过构建园区城市组网实现区域近零碳，为远期最终实现区域“碳 中和”打下坚实基础。 随着用户对于用能体验要求越来越高， 更适宜的温湿度、通风、室内光环境 等将 成为建筑的标配。近零碳方案通过智慧化手段管理建筑中居住者的体验要素，让 建筑管理者和居住者参与到节能减碳的行动中，通过与园区各项系统的智能协同， 实现低碳与体验的双赢，打造以人为本的建筑节能降耗和深度减排，在不降低用 户体验的前提下实现整体能源使用需量和碳排放的控制。 8 近零碳建筑的挑战 02 9 2.1 我国近零碳建筑行业的现状 我国近零碳建筑研究发展起步较晚，体量相对较小。但是从发展机遇上来看，目前正处于蓬勃发 展的关键时期。 各地纷纷出台各项有力政策推动近零碳建筑发展。以深圳市为例，在推广近零能耗建筑的基础上， 全面深化各类低碳试点示范，探索具有深圳特色的“近零碳”建设路径， 2021 年 11 月深圳市生 态环境局和深圳市发展和改革委员会联合发布了《深圳市近零碳排放区试点建设实施方案》，方 案包括了建筑、园区、校园等六种类型的近零排放区，制定了近零排放主要指标体系、建设路径 建议、碳排放核算方法，并组织申报了第一批试点项目，成功申报的 28 个试点项目目前已经完 成了近零排放方案设计，从 2021 年开始建设实施，2025 年完成验收，后续每年将组织一批试点 项目申报和实施，通过试点项目以点带面，实现全社会节能降碳，进一步促进城市绿色低碳、可 持续发展，助力深圳以先行示范标准实现碳达峰、碳中和目标。同时，四川省制定了《四川省近 零碳排放园区试点建设工作方案》，上海市草拟了《上海市低碳发展实践区（近零碳排放实践区） 申报创建指标体系》，杭州市推出七大举措助力建筑领域绿色低碳发展，“十四五”建设 2.5 亿平 方米绿色建筑，其中包括 13 个近零能耗示范建筑。 在此目标之上，选取减排潜力较大或低碳基础较好的区域、园区、社区、校园、建筑及企业，有 序推进近零碳排放区试点建设，总结形成可复制可推广经验，以点带面，多领域多层次推动“近 零碳”发展，形成示范带动效应，到 2025 年，完成首批试点项目建设与验收。 10 2.2 调研目的与结论 随着零碳排放社区、园区逐渐受到相关部门的关注和重视，零碳园区相关政策相继发布，现有建 筑的近零碳升级迫在眉睫。在建筑数字化转型的背景下，为更好地推动中国各大城市科学有序地 开展既有建筑的减碳，我们对中国目前建筑能耗管理的现状、存在的问题、减碳的需求及面临的 挑战进行了调查分析。 我们的调研对象包括国企、民营 / 私企、中外合资企业，选取的建筑覆盖了夏热冬冷、夏热冬暖、 寒冷几个主要气候带，建筑类型包括大型集团工业园区及企业、商用写字楼、公共事业建筑、政 府办公建筑等，建筑面积均大于 10 万平方米。 来源：IDC，2022 受访企业基础信息 比例 企业性质 国企 64% 民营 / 私企 32% 中外合资 4% 建筑属性 大型集团工商业园区，企业 42% 学校，医院 22% 商用写字楼 20% 政府办公建筑及公共事业建筑 16% 建筑所在气候区 夏热冬冷 58% 寒冷 30% 夏热冬暖 12% 表 3 受访企业基础信息及比例 11 2.2.1 调研发现 2.2.1.1 能耗成本、安全性和政策要求是企业减碳的主要驱动力，26% 的受访者对于减碳现状完 全不满意 此次调研发现，企业建筑运维的主要考核还是在能耗及安全性上，虽然外部减碳政策趋严，目前 只有 26% 的企业对于当前减碳现状完全不满意。大部分对企业对于减碳的紧迫性还显不足。 能耗过高，运维成本增加 政策硬性要求，地方政府压力 股东投资人要求，集团 ESG 战略 设备故障老化，安全隐患凸显 电力能源管理平台的体验提升要求 获得政策奖励 使用者体验提升要求 74.0% 54.0% 52.0% 38.0% 28.0% 14.0% 4.0% 图 2 受访企业的建筑减碳驱动力 图 3 受访者对建筑减碳现状的满意程度 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 完全不满意 26.0% 非常满意 0.0% 满意 74.0% 12 2.2.1.2 投资成本高、缺乏高层支持是阻碍企业进行减碳的主要因素 此次调研发现，接近 80% 的企业为自己拥有或管理的建筑设置了减碳预算，预算超过 100 万的 企业比例接近74%。建筑减碳这一业务前期投资大、项目周期长，部分企业可能面临项目融资困难， ROI 过低等问题，导致在资金上面临着较大压力。 另外有超过 66% 的企业认为，管理层转型意识弱，对减碳工作的支持力度不足，这导致缺乏必要 的人力、资金等，工作进展慢、成效低。而在具体实施过程中，主要面临的问题是技术、整体解 决方案、专业人才方面的短缺。 投资成本高昂，项目融资困难 管理层转型意识弱，缺乏高层支持 缺乏对减碳技术的认识，不了解技术应用 各系统长期孤岛式运营，缺乏标准模块化解决方案 缺乏专职管理用能减碳系统的技术人才 实施层抵触改变，推行改革困难 48.0% 46.0% 46.0% 38.0% 68.0% 66.0% 图 4 制定未来 1-2 年的减碳计划面临的挑战 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 13 2.2.1.3 在实施减碳过程中，受访企业对于新能源管理系统，智慧能源管理系统及碳能管理系统投 入不如传统能源管理系统 90% 左右的企业都部署了智能制冷或制热系统、新风系统、电力监测或监控系统等传统能源管理 系统，但部署光伏的企业占比不足 50%，部署有碳排放监测系统的企业仅 15%。未来 1-2 年，计 划部署光伏和建排放监测系统的企业也不足 30%，该比例远远低于传统能源管理系统。 用电监测 / 电力监控 储能设备 智能制冷 制热系统 光伏或 BIPV 楼宇自动化 控制 ABS 负荷预测， 自适应调节 等算法 储热或蓄 冰系统 微网能量 优化调度 控制系统 碳排放监测 采购外界的 节能咨询服务 74.0% 26.0% 26.0% 64.0% 56.0% 22.0% 30.0% 30.0% 28.0% 12.0% 87.9% 57.6% 45.5% 15.2% 6.1% 15.2% 87.9% 75.8% 21.2% 12.1% 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 当前 未来 1-2 年 传统能源管理系统 新能源管理系统 智能能源管理系统 碳管理系统 节能咨询 服务 图 5 调研企业部署能源系统解决方案的情况 14 作为可再生能源，光伏发电能有效降低建筑碳排放，在节约能源、保护环境方面起至关重要的作用。 但60%的受访企业所在的政府，对光伏等新能源装机量没有明确要求，在没有部署计划的企业中， 超过 50% 是因为对光伏的技术、价值、行业案例等缺乏了解。缺乏政策引导，加上企业对新能源 管理系统的认知度不高，导致使用率偏低。 对光伏技术方案不太了解 对光伏投入及回报不太了解 缺少相关行业案例 没有建设光伏的资源，或安全条件限制 图 6 政府对光伏装机量要求 图 7 没有计划建设光伏系统的原因 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 60.0% 18.0% 14.0% 8.0% 0.5-1 MW 没有具体要求 = 1 MW = 0.5 MW 54.5% 27.3% 22.7% 54.5% 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 15 2.2.1.4 企业当前各能源管理系统相对割裂，缺少相应的专业人才，使用体验不佳 能源管理系统的使用者主要是运维主管、专业工程师、监控人员、维修人员、物业经理和设施经理， 他们大多对电力电子、硬件类产品熟悉，但缺少数字化运维经验，在使用系统过程中也遇到了很 多体验问题，比较突出的有系统割裂管理不便、系统不智能、用语太专业不容易理解，操作引导 不够简单清晰等等。 图 8 企业内当前各能源管理子系统的运行模式 图 9 使用当前能源管理平台时遇到的问题 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 60.0% 40.0% 所有的系统集成到一个平台， 统一运行 各系统独立运行 72.0% 48.0% 42.0% 38.0% 38.0% 30.0% 24.0% 4.0% 缺乏专业人员现场 / 远程指导 系统无法进行智能自动调控 太多专业用语，看不懂 系统无法满足定制化要求 缺少统一的平台来管理多个系统 售后服务响应慢 交互逻辑混乱，操作困难 没有操作手册可供查看 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 16 在受访企业中，所有系统统一运行的只占40%，另外60%的企业系统处于不同程度的割裂状态。 管理多个独立系统不仅耗时耗力，并且由于无法实现系统之间的联动，导致效率低下，不少企业 也因此面临着局部节能但整体不节能的尴尬。另一方面，独立系统也导致 AI 算法等技术无法发挥 价值。未来，更多企业期望系统可以实现多能源的智慧管理，操作更加便捷，可以基于大数据分 析提供管理决策，并且可以实现办公空间的优化。 2.2.1.5 所有受访企业都制定了未来 1-2 年的减碳计划，目前进入到监控运行阶段的不足 20% 此次所有的受访企业都制定了减碳计划。从工作进度上来看，大部分企业的工作都还处于早期阶段。 其中，接近 40% 的企业还在计划及方案制定阶段，真正进入到监控运行阶段的不足 20%。 智慧能源系统：多能源结构，用电峰谷智能切换，优化用电成本 舒适绿色环保：全员参与，末端居住者体验实时反馈 数据驱动决策：通过用能数据分析指导建筑减碳措施 高效便捷操作：集成化管理用能系统与其他操作系统 智能办公环境：空间优化，提升系统稳定性及应急能力 84.0% 64.0% 64.0% 60.0% 30.0% 图 10 企业对于未来近零碳建筑能源管理平台的期望 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 17 2.2.1.6 在选择供应商时，企业会更加关注品牌、产品技术成熟度、总成本等显性因素，以及全生 命周期的服务质量 企业在选择供应商时，首要考虑的是品牌。供应商基于长期经营建立起来的品牌形象和用户口碑， 在企业决策时显得至关重要。其次，减碳的投资成本较高，因此企业也倾向于选择性价比高的解 决方案，供应商需要在产品生产、供应过程中控制好成本。 另外，管理系统会运用到电力电子、通信、人工智能等多种技术，良好的技术实力能给使用者带 来更好的体验。售前售后服务也是企业比较关注的一个因素，改造期间需要对各个系统进行调试， 运营期间需要对设备进行持续的监控和维护，都离不开供应商的持续服务。 32.3% 20.7% 20.7% 13.0% 7.7% 5.7% 图 11受访企业的建筑减碳工作所在阶段 图 12筛选减碳技术供应商的考量因素 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 来源：IDC，近零碳建筑调研，N=50，2022 品牌规模，国际认可度 技术成熟度 总成本 售前售后服务 产业链上下游的整合能力 过往合作经验 系统升级改造阶段 监控运行阶段 计划及方案制订阶段 资源禀赋测算阶段 38.0% 26.0% 18.0% 18.0% 18 2.2.2 调研结论 调研发现，许多企业已投入到减碳工作中，但目前的能耗水平依然较高。在执行过程中，企业大 多使用传统的能源管理系统，而对光伏、碳管理等系统不了解，管理平台相互割裂的现象比较突出， 体验较差。同时，还面临着资金、人力等多方面的资源短缺，且缺乏高层领导的支持，工作阻碍较多。 基于以上现状，我们认为需要加强政策层面的引导和规划，提高综合能源管理系统的体验水平， 同时，供应商也需要从品牌、技术、成本控制、服务等方面着手，提高综合实力。总体来看，实 现双碳目标的过程是阶段性的，而不是一蹴而就的，需要在已有减碳工作的基础上，结合新能源、 碳管理、人工智能等新的方法和技术，进行逐步的升级改造。这离不开各级政府、众多企业及供 应商的通力协作。 问题及需求 建议 投资成本高，缺乏必要的支持 前期投入高，缺乏高层的支持，是阻碍未来减碳 工作的首要因素 用解决方案换资金投入 企业端整合利用现有资源，避免大拆大建，产 生过度消费 受访企业对光伏、碳管理等关注不足 主要使用智能制冷制热系统等传统能源管理系 统，对光伏、碳管理等系统使用率偏低。未来1-2 年内计划部署的企业也不足 30% 加强对新能源及碳管理方案的政策引导 政府需要针对新能源和碳管理领域，提供更多 政策支持，并且在执行标准、实施路径上给与 引导 管理平台体验不佳，相互割裂不够智能 管理平台大多独立运行，没有形成联动，无法实 现全局最优调控。系统存在操作困难、专业不易 懂等体验问题 提供融入 AI 智能的易用统一平台 用统一的平台管理所有的设备；利用 AI 算法实 现高效、智能的管理；提高界面可视化水平， 确保操作简单，容易理解 企业关注品牌、产品技术成熟度、总成本、及服 务水平 企业对供应商的要求集中在品牌、技术、成本控 制、服务质量等方面，对综合能力要求高 供应商需打造良好品牌形象，赢得企业信任 企业越来越看重供应商的综合实力，倾向于选 择大品牌 表 4 企业减碳进程中的问题、需求和建议 来源：IDC，2022 19 建筑近零升级路径 探索 03 20 未来建筑将进化为一个“智能生命体”，自主调节，自动适应 环境，“智能”的为居住者提供了一个经营高效、办公舒适、安 全便利的环境，满足商、住、娱乐、办公等多功能，在最大限 度地保证使用者身体及心理健康的同时，还要借助先进的科技， 最大限度地节约资源并减少对环境负面影响。比如，可以通过 建筑光伏一体化等手段提供能源自立，通过人工智能来控制与 管理楼宇来寻找节能与舒适的平衡点，通过与城市组网协同以 确保建筑与城市和谐共享绿色能源，通过接入碳交易平台使建 筑的碳交易率达到 100%。 毋庸置疑，近零碳建筑的 时代已经到来。降低建筑 能耗、提升建筑能效是建 筑行业发展的必然要求， 以人为本的未来建筑将成 为应对全球能源危机和实 现绿色低碳与可持续发展 的重要手段。 综上所述，未来建筑将拥有新皮肤 (BIPV/BAPV)、新筋骨 (Watt)、新血脉 (Heat)、新神经 (Bit) 和 新大脑 (Cloud)，从而使建筑拥有自发电、自应急、自优化、自联网、自交易的能力，从此拥有 了新的生命。 图 13 安托山标准构筑建筑五自能力 来源：华为数字能源 21 当然，未来建筑决不是某一项或几项技术的简单叠加，而是充分尊重人的需求、充分尊重科技的 发展节奏、充分尊重自然的协调发展，在兼顾到社会、经济、自然和科技等多方面，将这几方面 因素有效地集成和无缝链接。 3.1 近零碳建筑的升级路径 IDC 和华为数字能源认为，建筑行业实现近零碳的目标，总体而言可以通过五大路径：建筑基础 节能、建筑光伏一体化、园区电力组网、能源网韧性运营、碳足迹管理交易。每条路径中都包含 着以数字化为基础到以智能化为手段的升级。 碳足迹管理交易： 碳监测、核查、 交易 绿色零碳 建筑 智能碳管理： 双碳云平台 新能源 +ICT 融合技术 园区电力组网： 组建园区微网 智能微电网： 微网连接与 控制 能源网韧性运营： 多能源耦合自立 智能能源网： 多能互补、 智能管控 建筑绿色发电： 楼宇可再生能源 发电 智能逆变： 交直储柔性 管理 基础建筑节能： 主动节能 + 被动 节能 智能楼宇： 照明、暖通、 电梯管理调优 来源：IDC，2022 图 14 近零碳建筑的升级路径 22 3.1.1 建筑光伏一体化（自发电） 充分挖掘建筑光伏资源禀赋，BAPV、BIPV 应铺尽铺 利用可再生能源发电作为楼宇的供能来源可以从根本 上降低楼宇的碳排量，应用可再生能源是近零碳排放 建筑的必然选择。目前可再生能源相关种类中使用频 率最高的是太阳能。所以通过建立光储协同系统进行 建筑绿色发电是建筑近零碳改造的重要途径。 ICT 技术助力智能光伏发展，将 AI、云等新 ICT 技术与 光伏进一步深度融合，打造高效发电、智能运维、安 全可靠的智能光伏系统。光伏逆变器作为光伏发电的 3.1.2 能源网韧性运营（自应急） 异常情况下关键负载正常运行 虽然建筑楼宇的用能中，电力占主要部分，但是不能忽视对于热力、燃气等其它能源的管理。园 区的能源网通过开展多能源协同利用，成为实现园区近零碳的重要途径之一。能源网是一种包含 多类型可再生能源，集冷热电联供系统、电 / 冷 / 热储能系统、地源热泵系统等为一体的混合能 源系统，能源网可充分挖掘冷 / 热等低品位能源对高品位电能的替代作用，实现能源梯级利用以 提高能源利用效率 ; 可通过系统内横向电、气、冷、热环节的优化利用，纵向多能流协同有效平 抑高渗透率可再生能源引起的波动，从而提高可再生能源渗透率和用户的用能品质，降低用户的 重要组成部分，主要的作用是将光伏组件发出的直流电转变成交流电。在 AI、云计算、IoT 等技 术的加持下，智能逆变器可以提升光伏组件的发电效率，并实时监测相关设备的运行情况，为用 户带来更高地收益和更美好的体验。 23 3.1.3 基础建筑节能（自优化） 各系统自学习、多系统自融合，节能减碳 对于单体建筑，近零碳改造强调通过建筑自身的被动节能 + 主动节能的设计，大幅度降低建筑本身 供热供冷的用能需求，从而使楼宇的排碳量降低。其中被动节能包括从建筑的形态、布局、悬挑结 用能成本等。智能微网通过对园区的电、气、冷、热 等能源的使用情况进行综合监控，针对大数据分析的 结果，并配合 AI 技术，建立未来运行场景的模拟场景 库以支撑智能能源网的优化配置决策，借助能源网多 能源协同负荷预测技术实现园区用能的多能互补，智 能管控。控制重点用能设备，指导园区用能向更加优 化的模式发展。 另外随着清洁能源装机规模和利用率不断提升，新能 源的波动性、间歇性等技术缺陷日趋凸显，由此产生 的电力消纳难、调频调峰难等问题，严重制约分布式 光伏行业可持续发展。大规模使用新能源对电网并网 的压力非常大，储能需求大增。作为解决这些难题的 有效手段，新型储能技术因其承载能力和调节能力日 益得到众多国家的青睐。 新能源 + 储能可以较好地解决新能源使用过程中波动大的问题，改善新能源发电的可调节性，缓解 大规模新能源接入电网时对电力系统造成的冲击。储能系统必须要跟上新能源的发展脚步，否则就 会限制新能源的持续发展。当前国家正加快推进储能行业由研发示范向商业化转型，在技术装备研 发、示范项目建设、商业模式探索、政策体系构建等方面取得积极进展。储能技术为构建新型电力 系统、推进能源革命、实现碳中和目标提供了重要支撑，包括新型锂离子电池、压缩空气、氢（氨） 储能、热（冷）储能等在内的新型储能技术正为绿色发展注入动力。 24 3.1.4 智能化的微能网（自联网） 建筑与建筑握手，构建阶梯多级储能系统 可再生能源发电可以有效解决楼宇排碳问题，但是大 量的新能源发电设备的接入，会对楼宇电网造成很大 影响，新能源并网需要建立以新能源为主体的新型电 力系统。通过园区的分布式光伏系统，加上储能装置、 能量转换装置、负荷、监控以及保护装置等，组成一 个集发、配、储、用为一体的微电网系统，最大限度 的利用分布式能源，实现园区层面的电力自给自足， 并且在有余力的情况下向外部电网上送电能。对自身 而言，每年可节省大量电费开支，对社会而言，可减 构和遮阳装置等级方面着手提升节能效果。主动节能 指提高能源系统和设备的效率，与被动式设计相辅相 成，进一步提高建筑实现近零碳的能力。 目前，随着信息科技例如物联网等各类无线技术、云 计算、大数据等以数据为基点的服务大力发展，迈入 了系统集成与信息统合的数字时代，楼宇智能节能系 统将与ICT技术深度融合，做到向下物联感知，向上 云端治理。ICT 技术将助力楼宇的照明、暖通、电梯管 理系统调优，实现各系统自学习，多系统自融合，为 楼宇的业主、用户和管理者在降低成本、改善使用体 验和应对气候变化等方面带来新的机遇。 25 3.1.5 碳足迹管理交易（自交易） 建筑系统平台自主进行碳核算、碳交易 对“碳”的管理是所有行业减排道路上的关键支柱， 通过使用碳排放监测、碳交易、碳金融等手段实现对 建筑甚至园区的碳足迹的统计分析，达成对其碳资产 的有效管理。碳排量较高的楼宇和园区可以通过购买 碳配额和CCER（核证自愿减排量）来实现整体近零碳。 双碳云平台通过 IoT 技术实时监控楼宇、园区的用能数 据，为用户提供能源碳排热力图，直观体现楼宇、园 区的排碳情况。同时根据目前监测的数据，依靠大数 少对电网的依赖，降低电网压力。 智能微电网通过利用人工智能、大数据等技术实现对新能源的消纳，进行电网发电侧和用电侧的 预测仿真，确保清洁能源入网后的电力可靠性。同时智能微电网可以智能地集成与其相连的所有 用户行为，可将信息技术集成到现有电网中，通过供应商和消费者之间的实时双向交换电力信息 来优化能源效率，从而实现多种能源优化互补，可以分析用户用电行为和习惯，在大数据的基础上， 对用户进行精确供能。 据算法，对是否能达成楼宇、园区近零碳排放做出预判，为管理者对楼宇用能调整提供支撑。另 外双碳云平台也可以支撑用户在数字化平台上进行碳交易，开展碳金融活动。最终实现建筑系统 平台自主进行碳核算、碳交易，建筑线上碳计量、碳核证、碳交易率 100%。 26 3.2 新碳能管理系统 3.2.1 新能效管理系统技术架构 运用领先的数字技术和电力电子技术，助力园区能源基础设施建设，打造 园区能源管理云 平台。 通过不断的探索和创新，推动建筑走向“光储直柔”，园区实现源 - 网 - 荷 - 储一体化运行，设备 智能化运维，碳排数字化管理。 综合能源管理系统由设备端、边缘端和云端组成，通过分布式网络将其融为一体，实现近零碳建 筑的光伏、储能设备、强弱电设备、空调、通风等能源子系统的全方位、透明化监控与管理。 系统的边缘端是能源路由器，该能源路由器是整个系统的数据接点、用来存储本地数据、有一定 的本地逻辑执行能力。该路由器上接云端，利用云端海量数据的存储、并基于数据的业务算法（能 量调度算法、暖通节能算法、照明数据分析算法）、SAAS 应用在云上的承载，对客户侧提供高效 能耗可视管理 暖通节能 能效可视管理 节能收益对比 碳排可视 节能预测 园区能源管理云 自研产品 生态伙伴设备 云 边 端 IoT 网关能源路由器 能量控制 逆变器 优化器 储能 充电网络 照明系统 暖通系统 梯控系统 配电系统 功率变换 能量存储 图 15 综合能源管理系统 来源：华为数字能源 27 节能的能量调度。下接设备端，由云端数据计算出来的结果，通过能源路由器对设备端的设备进 行控制，通过对暖通空调性能、建筑负荷要求、天气或占用率的变化、替代能源可及性和参与需 求侧响应计划的预测 来优化设施运行。 通过新能效管理系统建立一种可持续、更智能化、支持数字化技术的解决方案，不仅为设备提供 稳定的能耗供给、还会给出能源平衡分析、能效分析、能耗预测等功能。通过云端先进的算法， 实现建筑能源系统优化运行，达到节能减排的目的。 3.2.3 能效系统体验优化 新能效管理系统结合云计算、大数据和人工智能等先进技术手段，将为近零碳建筑加装强大的数 字化大脑。该系统从以下几个方面增强了体验： 业主新体验：碳能管理以及节能效果可信任、可感知、可量化 将建筑能耗、碳排放量、新能源利用率等指标进行量化分析与展示，帮助企业清晰地 了解建筑的能效状况，实现建筑实时能耗及碳排“一屏可视，一网可管”，在开启智 能调节后，通过 AI 运行效果可视化呈现，业主能看到调节前后的系统能耗数据变化， 从而洞察全新的节能突破点，提高运营效率、最大程度提升资产价值。 运维新体验：智能化协同，提高运维效率 基于云平台的智能系统，能够实现对设备的远程监控。智能运行的设备系统，不需要 人员驻守现场，系统实时在线监控设备，快速识别和定位问题，并提供智能化解决方案； 相对于传统的运维，提高了沟通和执行效率，节省了人力和时间成本。将建筑内各个 模块、设备纳入智能化系统，结合人工智能技术场景化完成节能运行。智能自控系统 还可以内化最佳实践，将人工操控经验设置成一系列管理策略并予以执行，提升行动 的准确性，减少了人为判断和执行出现失误的风险。 28 智慧系统对环境数据进行持续的监测分析，基于不同设备和模块的控制逻辑，根据实 时情况动态地优化设备运行，实现节能目标。以空调系统为例，自控系统可以综合建 筑内外的数据，及时判断并调整冷机、水泵、冷却塔各自和组合的运行状况，自动优 化能耗管理。 居住者新体验：基于居住者用能行为与舒适度模型的体验设计 新节能系统体验框架可广泛的应用于办公楼、工厂等复杂建筑空间，可连接、触及、 协同建筑内外的不同群体，鼓励每个居住者都为建筑的高效运转做出贡献。通过深入 的研究，构建居住者用能行为与舒适度模型， 结合体验设计及反馈系统（App 设计， 空间设计，服务设计等），引导居住者的用能行为。用户通过操作终端界面，可以轻 松调节室内温湿度，提高办公和居住舒适性。通过查看历史用能数据，让居住者发现 不合理的用能行为，从而促进用能行为改变并达到降低能耗的目的。居住者还可反馈 节能效果评价，帮助管理者改进减碳方案，提升服务的满意度。