瑞士2050年脱碳路径及建筑行业的相关政策-中国建筑节能协会.pdf

ZERO EMISSION BUILDINGS IN CHINA A Sino-Swiss Collaboration for Climate Responsive Building and District Development 中国零碳 建筑 中瑞合作促进有利气候保护的建筑和社区发展 The Swiss decarbonization roadmap for 2050 and related policies for the building sector 瑞士 2050 年脱碳 路径及建筑行业的相关政策 Oil Gas Comparison with Business as usual GHG emissions: 温室气体排放： 天然气 石油 与常规情 况下相 比 A project financed by Implemented by The generous inner courtyard of Lokstadt in Winterthur, Switzerland will contain lush islands of green. 位于瑞士温特图尔的 Lokstadt 宽敞的内部庭院 里有着郁郁葱葱的绿色岛屿 ©Ina Invest / Implenia | Web: bit.ly/3xQ61oK or dwz.date/fvPz Version 1.0 The Swiss decarbonization roadmap for 2050 and related policies for the building sector Zurich, Switzerland All rights reserved © 2022 A project financed by the Swiss Agency for Development and Cooperation (SDC) and the Chinese Ministry of Housing and Urban-Rural Development (MoHURD) and implemented by intep and Skat. Lead Author Stefan Kessler, Gabrielle Siegrist (I to IV) Matthias Sulzer and Christof Knoeri (V) Contributors Roland Stulz, Daniel Wyss, Feng Lu-Pagenkopf Design and Layout: intep and Skat Front cover photo: Development of GHG emissions by energy source in service- buildings (see p. 16) Translation: intep China Team 版本 1.0 瑞士 2050 年脱 碳路径 及建筑 行业的相 关政 策 瑞士， 苏黎世 保留所 有权 利 © 2022 本项目由 瑞士 发 展与 合作 署（ 简 称 SDC, 为瑞士 联邦外 交部 下属 机构 ）与 中华 人民 共和国 住房 和城 乡建 设部 资助，由 intep 和 Skat 联合 团队 共同 实施 主编 Stefan Kessler, Gabrielle Siegrist (I to IV) Matthias Sulzer and Christof Knoeri (V) 联合编辑 Roland Stulz, Daniel Wyss, 路 枫 版面设计 和排 版: intep 和 skat 封面照 片: 服务类 建筑 中与 能耗 相关温 室 气体排 放的 发展状 况 ( 见第 16 页) 中文翻 译: 茵态 中国 团队 Page 1 of 66 01 The Swiss national roadmap to decarbonize the building sector by 2050 “Energy Strategy 2050” for Switzerland Following the reactor melt down in Fukushima in 2011, the Swiss Federal Council and Parliament decided to phase out Switzerland s use of nuclear energy. This decision, as well as other far-reaching changes in the international energy environment, require a restructuring of the Swiss energy system. The milestones of the process towards the Energy Strategy 2050 1 were: • March 2011: As a result of the Fukushima disaster, the Federal Council instructs the Federal Department of the Environment, Transport, Energy and Communications (DETEC) to review the existing energy strategy 2007 and update the existing Energy Perspectives 2035. • 2012: Adoption of a first package of measures for the Energy Strategy 2050 which aims to 1 Source: bit.ly/3VnFAB0 increase energy efficiency and promote renewable energies • 2013: Adoption of the action plan “Coordinated Energy Research Switzerland“, a first round of adjustments to Energy Act is decided and proposals for further revision of the energy act are circulated • 2014-2016: Technical work and parliamentary process for integral revision of the Energy Act • 2017: Acceptance of revised Energy Act through a public vote • 2018-2022: Updating of the outdated Energy Perspectives 2035 • 2022: Publication of the Documentation on Energy Perspectives 2050+ 2 , analysing different scenarios for an energy system that is compatible with the long-term climate goal of net-zero greenhouse gas emissions by 2050 and, at the same time, ensures a secure energy supply. 2 Source: bit.ly/3gBq45P Page 2 of 66 一 瑞士 2050 年 建 筑行业 脱碳国家 路 线图 瑞士的 “2050 年 能源 战略” 2011 年 福岛反 应堆熔 毁后， 瑞士联邦 委员会 和 议 会决定 逐步取 消瑞士 的核能 使用。这 一决定 以 及国际 能源环 境中其 他意义 深远的变 化，将 导致 需要 对瑞士 能源系 统进行 重建。 瑞 士迈向“2050 年能源 战略” 3 的 里程碑 如下： • 2011 年 3 月： 由于福 岛核事 故，联邦 委员 会 指示联 邦环境 、运输 、能源 和通信部 （DETEC ）审查 已有的 2007 年能源战 略， 并 更新已 有的 2035 年能 源展望 • 2012 ： 通过《2050 年能源 战略》 的第 一套 措 施，旨 在提高 能源效 率和促 进可再生 能 源 的发展 3 来源: dwz.date/fvP2 • 2013 ： 通过 “ 瑞士 协调能 源研究 “ 行动 计 划 ，决定 对能源 法进行 第一轮 调整，并 分 发 进一步 修订能 源法的 提案 • 2014-2016：对能 源法进 行整体 修订的 技 术 工作和 议会程 序 • 2017 ： 修订后 的能源 法通过 了公投 程序 • 2018-2022：更新 原有的 2035 年 能源 展望 • 2022 ： 出版《2050+ 能源 展望》 4 ，分析 能 源 系统的 不同发展 情景 ，确保 其与 2050 年 温 室气体 净零排 放的长 期气候 目标相一 致 ，同时 确保安 全的能 源供应 4 来源: dwz.date/fvP3 Page 3 of 66 The core elements of the Energy Strategy 2050 are as follows: • Phasing out nuclear energy • Action plan “Coordinated Energy Research Switzerland“ - Swiss Competence Centers for Energy Research • Innovation promotion: o Promotion of pilot, demonstration, and lighthouse projects by the Swiss Federal Office for Energy (SFOE). o Support for market introduction of innovative technologies through the action program SwissEnergy o Competitive tendering for energy efficient use of electricity. • Parliamentary initiative 12.400 o Increase of grid surcharge for promotion of renewable energies to 1.5 Rp./kWh o Partial to full reimbursement of grid surcharge for electricity-intensive companies o Regulation of self-consumption of Photovoltaic on-site electricity production, providing the right to use on-site produced electricity for self-consumption without attracting grid charges. • New energy law: o Measures to increase energy efficiency  Buildings  Mobility  Industry  Appliances o Measures to expand renewable energy:  Subsidy scheme for promotion of PV systems and replacement of fossil heating system  Improvement of legal framework, e.g. providing leaner and faster approval processes o Nuclear phase-out:  No renewal of general licenses  Gradual phase-out of existing nuclear power plants with safety as sole criterion for the shut down-date o Measures to adapt the electricity grids to cater for more renewable power production. Image: Dina Tschumi. Konsortium Prognos AG, TEP Energy GmbH, Infras AG, Ecoplan AG; 图片出处：Dina Tschumi. Konsortium Prognos AG, TEP Energy GmbH, Infras AG, Ecoplan AG; © BFE | energy perspectives 2050+: bit.ly/3kF2oMt or dwz.date/fvP3 在垃圾焚 烧 推广 碳捕捉 和储存 ( 每年 3.6 百万吨 二氧化 碳) 径流站点 制氢（7 拍焦 ） 150 万套热泵（ 现今 30 万套） 风能、地 热能发 电潜力 生物质能 用于工 艺热能 扩大城市 热网 在水泥和 化工厂 推广碳捕 捉 和储 存 ( 每年 2.9 百万吨二氧 化碳) 低供暖需 求 、隔 热良好 的 建筑 34 太瓦 时 来自 于光伏 系统， 电力生产的 40% （现今 2 太瓦 时） 工业生产 更高效 45 太瓦时水电 （电力 生产的 53% ） 360 万辆电动汽 车 负排放技 术： 碳 储存（每 年 3 百万吨二氧 化 碳） 重型运输 使用铁 路、 生 物能和 氢能 Page 4 of 66 2050 年 能源战 略的核 心内容 如下： • 逐 步淘汰 核能 • 行 动计划 “ 协 调瑞士 能源研 究“ - 瑞士 能源 研 究能力 中心 • 促 进创新 ： o 由 瑞士联 邦能源 办公室 （SFOE ）推动 试 点 、示范 和灯塔 项目 o 通 过行动 方案支 持创新 技术的 市场引进 o 启 动能源 瑞士计 划 o 为 电能的 高效利 用开展 招标竞 赛 • 议 会倡议 12.400 ： o 为 促进可 再生能 源而将 电网附 加费提高 到 1.5 生丁/ 千瓦时 o 为 电力密 集型公 司减免 电网附 加费 • 规 范光伏 现场发 电自用 ，允许 现场发电 自 用 并免收 电网费 用 • 新 能源法 ： o 引 入措施 提高以 下领域 能源效 率  建筑  交通  工业  设备 o 扩 大可再 生能源 的措施 ：  推 广光伏 系统和 替换化 石能源 供暖系 统 的补贴 方案  改 善法律 框架， 例如提 供更精 简和更 快 速的审 批程序 o 淘 汰核电 ：  不 得延长 一般许 可证  逐 步淘汰 现有的 核电站 ，将安 全作为 关 闭日期 的唯一 标准 o 采 取措施 调整电 网，以 提升可 再生能源 的消 纳能 力 Image: Dina Tschumi. Konsortium Prognos AG, TEP Energy GmbH, Infras AG, Ecoplan AG; 图片出处：Dina Tschumi. Konsortium Prognos AG, TEP Energy GmbH, Infras AG, Ecoplan AG; © BFE | energy perspectives 2050+: bit.ly/3kF2oMt or dwz.date/fvP3 能源展望 2050+ Page 5 of 66 Long-term scenario “Energy Perspectives 2050+” Background The Energy Perspectives represent a central quantitative basis for the energy policy in Switzerland since the 1970ies. They have been completely updated in 2007 and adapted and expanded in 2012 for the Swiss Energy Strategy 2050 5 . In 2020 the most current Energy Perspectives 2050+ (EP2050+) were published, using the latest framework data and technology developments. The Energy Perspectives 2050+ analyze with different scenarios (“ZERO”) how to develop an energy system that is on one hand compatible with net-zero greenhouse gas emissions by 2050 and on the other hand, ensure a secure energy supply. The scenarios are not prophecies, but they show consistent possibilities of how the energy system – i.e. energy demand and supply – could develop under plausible conditions that are assumed to be probable today. The net-zero scenarios differ in their combination of technologies and the speed of the renewable energy transition in the electricity sector. However, the variants of the net-zero scenarios do not fundamentally differ in the assumptions applied for the technology types and efficiency measures. The Energy Perspectives 2050+ focus on the scenario “ZERO Basis” as the key variant 6 . While the EP2050+ cover all sectors relevant for the energy domain, our report focuses on the building sector containing buildings of private households as well as the service sector. We look at the main drivers reducing energy consumption and greenhouse gas emissions in buildings according to the EP2050+ including space heating/cooling, warm water heating as well as installations such as ventilation systems, lighting or air conditioning. Moreover, as in the EP2050+ itself, we mainly focus on the “ZERO Basis” 7 scenario for summarizing the main results of the Energy Perspectives 2050+ for the building sector. 5 The three main pillars of the Swiss Energy Strategy 2050 consist of a nuclear phase-out (following the Fukushima reactor accident in 2011), the expansion of renewable energies and the increase of energy efficiency. 6 Differences of other net-zero scenarios in comparison to ZERO Basis: - Scenario ZERO A: more electrification, well thermal networks - Scenario ZERO B: less electrification and more relevant role of gas (biogas and electricity-based methane - Scenario ZERO C: less electrification, higher importance of thermal networks, rest with electricity-based fuels 7 The ZERO Basis variant scenario develops today s foreseeable trends in technological development further into the future. It assumes a high and as early as possible increase in energy efficiency and a significant electrification. Heat grids are gaining importance in urban areas. Synthetic fuels and hydrogen play a subordinate role. Carbon capture and storage is used in waste incineration plants and cement production to reduce fossil CO 2 emissions. Remaining GHG emissions are offset by sinks or by negative emission technologies, which remove CO 2 from the atmosphere and storing it, thereby generating on-balance negative CO 2 emissions. This includes technical removal methods such as the capture and storage of CO 2 from the atmosphere or biomass CCS, but also natural removal methods such as the afforestation of forests. Page 6 of 66 长期愿景 “ 能 源展望 2050+“ 背景 自 1970 年 以来， 能源展 望是瑞 士能源 政策的 核 心量化 基础。2007 年对其 进行了全 面更新 ， 并在 2012 年对《2050 年瑞士 能源战略 》 8 进 行 了调整 和扩展 。2020 年， 采用了最 新框架 数 据 和技术 发展的 最新能 源展望 2050+ （EP2050+ ）发 布。 能 源展望 2050+ 通过 不同的 规划情 景（“ 零“ ） 分 析了如 何开发 一个能 源系统 ，一方面 与 2050 年 的温室 气体净 零排放 相适应 ，另一方 面确保 安 全的能 源供应 。这些 情景不 是预言， 但它们 显 示了能 源系统——即 能源需 求和供应——在 今 天可能 出现的 合理框架 下未来 发展的 一致可 能 性。 8 瑞士能源战略 2050 的三大支柱包括逐步淘汰核能（继 2011 年福岛反应堆事故之后）， 扩大可再生 能源和提高能 源效率。 9 其他净零情景与零基区别： - 净零情景 A: 更高的电气化水平，良好的供热网 络 - 净零情景 B: 电气化水平降低，天然气（沼气 和基于电力 的甲烷）角色变得更加重要 - 净零情景 C: 电气化水平降低，供热网络重要 性提高，其 余使用基于电力生产的燃料 净零 情景 在电力 部门的 技术组 合和可再 生能源 转 型速度 方面的 假设有 所不同 。然而， 在技术 类 型和能效 措施 的假设 方面， 不同路径 的净零 情景 并没 有根本 的不同 。能源 展望 2050+ 作为 关 键的路径 ，则 重点关 注 “ 零基“ 方案 9 。 虽然 能 源展望 2050+ 涵盖 了与能 源领域 相关 的所有 部 门，但 该报告 侧重于 建筑部 门，包括 居住建 筑 以及公 共服务 建筑。 根 据能源 展望 2050+ ，该报 告研究 了减 少建筑 能 耗和温 室气体 排放的 主要驱 动因素， 包括供 暖 （冷） 、生活 热水以 及通风 系统、照 明或空 调等 设备 安装。 此外， 与能源 展望 2050+ 本身 一 样，该 报告主 要关注“零基“ 10 方 案，以 总结能 源 展望 2050+ 在建筑 领域的 主要成果 。 10 零基情景把可预期的当今技术发展趋势延伸到 未来。它 假设了尽早且尽可能高水平提高能效和电气化的重要性。热 网将在城市领域变得越来越重要。合成燃料和氢气则起到辅 助作用。碳捕获和储存措施在垃圾焚烧厂和水泥生产中的推 广能减少化石燃料二氧化碳的排放。剩余的温室气体排放则 通过碳汇和负排放技术来抵消， 这些技术可以从大气中去 除二氧化碳并将其储存，从而用来平衡二氧化碳排放。这包 括了技术清除法，例如从大气中捕获和储存二氧化碳以及生 物质 CCS ，也包括自然清除法，如植树造林。 Page 7 of 66 Relevance of the building sector in Switzerland Buildings are highly relevant in terms of energy demand and greenhouse gas emissions: • Final energy consumption: In 2020, approximately 45% of the final energy consumption in Switzerland took place in the building sector (including space heating, warm water, lighting, building services, ventilation etc.). Only considering space heating – the largest energy consumer in buildings – the final energy demand amounts to 30%. • Greenhouse gas emissions: In terms of greenhouse gas emissions the building sector accounts for 1/3 of energy related emissions respectively for 1/4 of the total emissions in Switzerland. Background about electricity in Switzerland Electricity in Switzerland is mainly generated by hydropower and nuclear power, and with small proportions also with renewable (e.g. PV, wind) and fossil energy sources. Today’s electricity mixture is therefore considered nearly free from greenhouse gas emissions. According to the energy strategy 2050 of Switzerland electricity from nuclear power plants will fully be replaced by renewable energies, particularly PV. Thus, also the future electricity mix will be nearly free from fossil energy sources. Nevertheless, it is still crucial to reduce electricity demand as much as possible through efficiency measures, in order to succeed in the transformation from fossil fuels to electrification of the energy system. Main drivers of reducing greenhouse gas emissions in the building sector According to the energy perspectives 2050+ the following three main measures will lead to a reduction of greenhouse gas emissions up to net zero by 2050 in the building sector: • Increase of energy efficiency (electrical appliances, installations and building envelope) • Strong electrification of the heating system with decentralized electric heat pumps • Expansion of thermal networks While the first measure contributes to a reduction of energy consumption, the other two measures include the use of renewable energy sources leading to the decarbonization of the HVAC system. Figure 1: Breakdown of CO 2 emissions in Switzerland 图 1 ：瑞士各部门的 二氧化碳排放 量明细表 © Graph by INFRAS. Source: BAFU 2022 | Emissionen von Treibhausgasen nach CO 2-Gesetz und Kyoto-Protokoll, 2. Verpflichtungsperiode (2013–2020), Table 8: bit.ly/3XuIPbK or dwz.date/fvP4 24% 32% 25% 20% Buildings Mobility Industry Other 建筑 交通 工业 其他 Page 8 of 66 瑞士建 筑行业 的相 关性 建筑 行业 占总能 源需求 和温室 气体排放 的比例 较高 ： • 终端 能源 消耗：2020 年，瑞 士约 45% 的 终 端 能源消 耗发生 在建筑 行业（ 包括供暖 、 生 活热水 、照明 、建筑 服务、 通风等） 。 仅 供暖能耗 （建 筑中最 大的能 源消耗） ， 就 占了终 端能源 需求的 30% 。 • 温 室气体 排放： 在温室 气体排 放方面， 建 筑 行业占 能源相 关排放 的 1/3 ，占 瑞士 总 排 放量的 1/4 。 瑞 士电力 的背景 信息 瑞 士的电 力主要 来自于 水电和 核电，也 有小部 分 来自于 可再生 能源（ 如光伏 、风能） 和化石 能 源。因 此，今 天的电 力结构 被认为几 乎不存 在 温室气 体排放 。根据 瑞士 2050 年的 能源战 略 ，来自 核电站 的电力 将完全 被可再生 能源取 代 ，尤其 是光伏 。因此 ，未来 的电力结 构也将 几 乎不含 化石能 源。然 而，为 了成功实 现从化 石 燃料到 能源系 统电气 化的转 变，通过 高能效 的 措施来 尽可能 地减少 电力需 求仍然是 至关重 要 的。 减 少建筑 行业温 室气体 排放的 主要措施 根 据能源 展望 2050+ ，以下 三项主 要措 施将使 建筑 行业 的温室 气体排 放量在 2050 年 前减少 到 净零。 • 提 高能源 效率（ 电器、 装置和 建筑围护 结 构） • 利 用分布 式电热 泵实现 供暖系 统的高度 电 气化 • 扩 大热力 网络 第 一项措 施有助 于减少 能源消 耗，其他 两项措 施 包括使 用可再 生能源 ，进而 实现暖通 空调系 统 脱碳。 “the three main drivers of reducing greenhouse gas emissions in the building sector are: increase of energy efficiency, electrification of the heating system, expansion of thermal networks.” “ 建筑领 域三个 减少 温室 气体 排放 的驱动 器 是 ：提高 能效 ， 供 热系 统电 气化，扩 大热网 。“ 右图: 瑞士温特图尔住宅区的火箭楼是当前世界上规划的最高的木结构住宅楼。 ©Ina Invest / Implenia | Web: bit.ly/3xQ61oK or dwz.date/fvPz Page 9 of 66 Energy efficiency: Reduction of energy consumption Space heating accounts for approximately 30% of the final energy consumption of Switzerland and for about 70% of the energy consumption in buildings. In future, the space heating consumption will be reduced d