僅依靠太陽能，就能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)包括采暖、供電等在內(nèi)的全部能源供給。如今，這一愿景正在天津的中新天津生態(tài)城惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)內(nèi)成為現(xiàn)實。

碳達(dá)峰、碳中和是我國對世界做出的莊嚴(yán)承諾?！吨袊ㄖ芎难芯繄蟾?2020)》顯示，我國建筑全生命周期碳排放量約占全國碳排放總量的51%。因此，建筑全生命周期減碳，對實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)意義重大。

“天津作為能源消費(fèi)型城市，正在探索多渠道共同發(fā)力，結(jié)合城市更新，加大分布式非碳能源的利用比例。”天津社會科學(xué)院資源環(huán)境與生態(tài)研究所研究員牛桂敏介紹，近年來，天津市城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積占70%以上。“天津在建筑全生命周期減碳方面已經(jīng)做出了一些探索。”

“零碳小屋”這樣實現(xiàn)

屋外氣溫逼近零攝氏度，走進(jìn)位于中新天津生態(tài)城惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)的“0+小屋”，一陣暖意襲來。

“全屋恒溫、恒濕，所有能源供給全部依靠太陽能，包括采暖。” “0+小屋”的建設(shè)者之一、國網(wǎng)天津濱海公司營銷部工作人員賀瑞介紹，這座極具代表性的零能耗智慧建筑，其本身的可再生能源年產(chǎn)能大于或等于建筑全年的全部用能，總體能夠不依賴外部能源輸入，達(dá)到“零能耗”。

從外觀看，這座面積130多平方米的小屋通體白色，屋頂和小屋門口布滿太陽能光伏板，甚至門邊上的垃圾桶也是由光伏板制成的。正是這些太陽能光伏板承擔(dān)了小屋的所有能源供給。

“我們充分考慮了屋頂結(jié)構(gòu)、光照角度和周邊環(huán)境，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，安裝了60片共計20千瓦的光伏板。在光照條件較好的情況下，這套光伏系統(tǒng)每天可發(fā)60度電，全年能夠發(fā)電20000度以上，充足的可再生能源，還可實現(xiàn)余電上網(wǎng)，成為區(qū)域分布式電源。”賀瑞說。

除此之外，建筑主體本身也做了特殊處理。為保證建筑的氣密性和隔熱性，盡可能減少建筑本體能量損耗，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用巖棉保溫材料，屋面構(gòu)造為高抗壓強(qiáng)度的擠塑聚苯板和防冷橋墊塊，門窗采用三層真空玻璃及鋁包木復(fù)合材料，充分保障氣密性和保溫性，達(dá)到節(jié)能的目的。

走入屋內(nèi)，智能家居也為這座智能小屋帶來了新的生活模式。“開啟居家模式。”一句指令便打開了照明和窗簾。“小屋中能量路由器這個‘智慧’大腦指揮著屋內(nèi)的能源高效運(yùn)轉(zhuǎn)。”賀瑞說，“能量路由器的儲能裝置，通過對電網(wǎng)、光伏、儲能以及家用電器之間的能量傳輸進(jìn)行智能控制，達(dá)到節(jié)能的效果。”

零能耗智慧建筑建設(shè)成本是否難以承受?賀瑞為《經(jīng)濟(jì)參考報》記者算了一筆賬：零能耗智慧建筑節(jié)省了燃?xì)夂蜔崃芫W(wǎng)等配套設(shè)施投資約3.2萬元;建筑用能每年能夠節(jié)省電費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)、取暖費(fèi)約1.8萬元;此外，在滿足建筑本體能源消耗的情況下，還可向電網(wǎng)輸送電量1萬千瓦時/年，每年產(chǎn)生收益約0.9萬元。

“零能耗智慧建筑建設(shè)成本雖然較同面積普通建筑建設(shè)成本高，但通過節(jié)約能耗以及發(fā)電產(chǎn)生的效益，這部分成本可以收回來。”賀瑞說。

“零碳智慧碼頭”這樣運(yùn)轉(zhuǎn)

2021年12月15日上午，位于天津港北疆港區(qū)C段智能化集裝箱碼頭北側(cè)的兩臺風(fēng)機(jī)葉片緩緩啟動，全球首座“智慧零碳”碼頭智慧綠色能源系統(tǒng)順利并網(wǎng)發(fā)電。這是我國港口首個“風(fēng)光儲一體化”智慧綠色能源項目，標(biāo)志著中國“雙碳”示范性港口建設(shè)達(dá)到了新高度。

“通過智慧綠色能源系統(tǒng)建設(shè)，天津港北疆港區(qū)C段智能化集裝箱碼頭成為全球首個100%使用電能、電能100%為風(fēng)電光伏等綠色電能，且綠色電能100%自產(chǎn)自足的‘智慧零碳’碼頭。”國網(wǎng)天津濱海公司營銷部市場室副主任汪宗達(dá)介紹，天津港北疆港區(qū)C段智能化集裝箱碼頭建設(shè)了“風(fēng)、光、儲、荷”一體化智慧綠色能源系統(tǒng)，采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，每年總發(fā)電量可達(dá)2330.2萬千瓦時。

“項目將節(jié)約標(biāo)煤約7340噸，減少二氧化碳排放約2萬噸，真正實現(xiàn)了碼頭100%使用電能、電能100%來自風(fēng)電光伏、綠色電能100%自產(chǎn)自足。”汪宗達(dá)說。

巨輪靠泊岸邊，一輛輛無人駕駛電動集卡相繼駛來，熟練穿梭在碼頭與堆場之間，自動化軌道橋也同步啟動，在無人駕駛電動卡車到來之際，穩(wěn)穩(wěn)地完成吊裝……

據(jù)介紹，C段智能化集裝箱碼頭共有3個20萬噸級泊位，實現(xiàn)了真正基于AI的智能水平運(yùn)輸管理系統(tǒng)、車路協(xié)同的超L4級無人駕駛、“5G+北斗”融合創(chuàng)新全場景泛在智能以及碼頭運(yùn)營全過程零碳排放的全領(lǐng)域深度融合。

不僅如此，碼頭裝卸設(shè)備、水平運(yùn)輸設(shè)備、生產(chǎn)輔助設(shè)備等全部采用電力驅(qū)動，能源消耗100%來源于“風(fēng)光儲一體化”系統(tǒng)，采用先進(jìn)能源監(jiān)測技術(shù)，對碼頭各類能源消耗進(jìn)行實時統(tǒng)計分析。以先進(jìn)的作業(yè)工藝為突破，將傳統(tǒng)裝卸工藝與自動化作業(yè)完美結(jié)合，能耗較傳統(tǒng)自動化集裝箱碼頭下降17%，率先實現(xiàn)在能源生產(chǎn)和消耗兩側(cè)的二氧化碳“零排放”。

“零碳建筑”這樣發(fā)展

登上中新天津生態(tài)城不動產(chǎn)登記中心的樓頂，就可以看到整棟建筑頂層表面鋪滿了光伏發(fā)電板，層疊如鱗甲，在陽光的照射下熠熠生輝。

這是天津市首個經(jīng)認(rèn)定的“零碳”建筑示范項目。“整個中心建筑面積3467平方米，已經(jīng)完全實現(xiàn)了能耗的‘自給自足’，可每年減少二氧化碳排放329噸，相當(dāng)于種樹3000棵。”中新天津生態(tài)城建設(shè)局相關(guān)負(fù)責(zé)人于曉明介紹，該建筑通過對太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等可再生能源的綜合利用，最終實現(xiàn)零碳運(yùn)行。據(jù)測算，整棟建筑每年可節(jié)約17.2萬度電，能源自給率達(dá)112%。

不久前，《天津市節(jié)能“十四五”規(guī)劃》出臺實施。預(yù)計到2025年，天津市萬元地區(qū)生產(chǎn)總值能耗將比2020年下降14.5%。“十四五”期間，全市城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積占比100%，中心城區(qū)綠色出行比例達(dá)到75%。“‘十四五’時期，天津市通過實施十大重點工程，認(rèn)真落實能耗雙控制度，促進(jìn)節(jié)能降耗，推動高質(zhì)量發(fā)展，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。”天津市發(fā)改委相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

如今，零能耗智慧建筑成果也在天津其他地方逐步推廣。在天津市北辰區(qū)大張莊智慧能源小鎮(zhèn)，智慧樓宇的清潔能源用能占比超過40%、建筑綜合能源利用效率提升19%，每年節(jié)約樓宇用能成本100多萬元。

“近年來天津在減碳方面做了不少探索，但想要進(jìn)一步避免無效的能源資源浪費(fèi)和碳排放，還需要多渠道持續(xù)發(fā)力。”牛桂敏介紹，城市發(fā)展的剛性建設(shè)需求可能會給建筑碳總量控制帶來不小壓力，除此之外，還要面臨既有建筑的節(jié)能降碳提升改造壓力。“要從源頭嚴(yán)控、增量添綠、存量變綠、末端嚴(yán)防等方面協(xié)同發(fā)力，實現(xiàn)超低能耗建筑、裝配式建筑向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、系列化方向發(fā)展。”

關(guān)鍵詞： 什么是能源消費(fèi)型城市 建設(shè)零碳小屋 減碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展 能源自給率 超低能耗建筑