同济龙惟定：城市建筑碳达峰和碳中和与城市发展
“十四五”规划纲要提出，我国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。建筑行业作为碳排放大户，带头响应向绿色低碳转型，成为了社会各界的共识。事实上，部分开发企业已经开辟绿色发展路径，抢占技术制高点；配套供应链企业也从产品研发、生产到施工全流程探寻减碳的新思路。
为积极促进“双碳”目标下的建筑行业绿色发展，5月13日，中国房地产采购平台联合住建部康居认证中心共同发起的“2021建筑产业‘碳中和’发展云论坛”首期开播，特邀住建系统专家、“碳中和”领域资深从业者以及行业前沿实操人，在线分享“建筑碳中和”的达成路径。本次云论坛由新浪地产(微博)全国主编赵明宇主持。论坛上，同济大学教授龙惟定分享了《城市建筑碳达峰和碳中和与城市发展》的主题演讲。
同济大学教授 龙惟定
以下为现场实录整理：
龙惟定：今天主要演讲的内容是关于建筑碳达峰和碳中和的话题，其中也包含了一些我自己做的测算，供大家参考。另外，对城市发展分享一些很粗浅的看法。
我的题目是“城市建筑碳达峰和碳中和与城市发展”，大概有四个内容。其一是我们国家的城市建筑碳排放的大致情况，是一些测算。第二是关于碳达峰的一些建议。第三是关于碳中和的一些技术的措施，。第四是碳中和目标下城市化还在发展，在这种情况下应该怎么样发展的一些个人的意见。
第一，关于城市建筑碳排放的测算。
我们国家的碳排放是相当高的，最近一些年由于经济的发展很快，再加上我们能源结构是以煤为主的能源结构，所以2019年，据世界银行和国际能源机构的统计，我们的碳总排放量将近140亿吨，就是温室气体的总排放量。跟能源相关的二氧化碳排放量将近100亿吨，占到了世界总量的28.8%，都达到了世界第一。人均碳排放量是8.12吨，在世界上位居第37位，也超过了世界的人均水平。2020年，我们国家是但唯一的经济正增长的国家，同时碳排放量也是唯一的正增长的大国。据国家二氧化碳监测机构的统计，在年初，特别是3、4月份的时候，由于疫情影响，很多工业生产就停工，所以2020年比2019年的碳排放量少了很多，到了下半年由于经济复苏，碳排放又升高了，总体上呈现了前少后多的趋势。根据世界银行的统计，我们国家总的排放量比2019年大概增加了1.2-1.7%的范围。总之是呈现了正增长。
整个建筑碳排放包括了哪些范围呢？一个是隐含碳，包括在物化、建造成型过程当中的碳排放。这里面包括了建材生产的碳排放，我们国家的建材生产，包括钢铁、水泥、玻璃、铝材这几大主要的建筑材料的生产量都是在世界上第一位的，而且能耗也相对比较高的。
第二就是很多建材需要通过生产单位运输到现场。比如现在上海市自己的水泥厂就没有了，但是它需要从别的地方来运进一些水泥、钢材这样一些东西，运输也是要消耗能源，也是要有碳排放的。
第三就是在施工建造过程当中需要有一些能耗和排放。
有一部分是建筑在改造和拆除的过程当中，建筑寿命都比较短，旧城改造往往又是大拆大建，在改造和拆除过程当中的碳排放量是非常大的。
还有一部分就是我们比较熟悉的、也经常讲的运行当中的碳排放。运行当中碳排放分成直接碳排放，也就是通过直接燃烧产生的碳排放，比如北方的燃煤锅炉采暖，南方天然气的壁挂炉或者天然气的小锅炉，这些都是产生直接碳排放的。第二是通过电力系统，电也是以煤为主的电力结构——电力的间接碳排放。第三就是非能源的一些碳排放，比如说我们用的制冷机，制冷机里边的冷酶、制冷剂，是有温室气体效应的，叫TWP指数。但是在建筑过程种如果没有泄漏，不把制冷机器整个拆毁，包括拆房过程当中，不把制冷机器拆毁，不把氟利昂等释放到空气当中去，也不会产生碳排放。但是在灌注的时候，有碳排放了，这也要算在运行当中。
因此从这两个方面来测算这些建筑的隐含碳，2019年颁布了一个以中国建研院编的标准GBT51336 ，这个标准里面含了四大件，钢材、水泥、玻璃、铝材。其中，铝材虽然消耗不大，但是由于铝材冶炼过程当中的能耗和排放都相当巨大，所以铝材也占了一个不容忽视的地位。这四大件按照测算的方法算下来，平均每一平方米的民用建筑大概是450公斤二氧化碳。包括运输也采用了GBT51336标准当中的缺省值，大概是28公斤，都按照比较低的值来考虑的。
建筑拆除过程，更没有很详细的数据了，只是知道大概拆除的面积，我们国家每年施工面积大概10%是拆除掉的，2019年是44亿平方米，那么拆除面积就是4.4亿平方米，所以拆除产生的二氧化碳排放大概每平米要60公斤。
一个建筑从摇篮到坟墓整个过程当中，总的隐含碳排放量就是每平方米640公斤。很显然，如果你的建筑寿命比较长，那么平均到每一年年化的隐含碳就比较低。如果寿命比较短，隐含碳就比较高。
三种碳排放的核算原则
我们有三种计算碳排放的核算原则，最主要的就是消费者责任，也就是谁消费谁负责；还有一个是生产者责任；还有一个是共同承担，就是生产者和消费者共同来承担碳排放量。因为以前是以出口做导向的经济体系，所以大量的产品出口到国外，往往比如说我们的太阳能光伏大量的出口大国外，等于是消耗了我们国内的能源和碳排放，但是却减了别人的碳排放，比如德国、美国都从我们中国大量进口光伏，但是最后还要说我们是倾销，他们要反倾销。
所以我们国家一再强调消费者责任，那么消费者责任在我们建筑里面有什么好处呢？
第一，有利于降低建筑规模，有多少需求建多少房子，而不是盲目建很多空置的建筑，把大量的能源和资产都积淀在那里。第二个如果今后对对建筑碳排放实行限额管理，可以在推动我们建筑材料的选择上形成倒逼机制。所以我刚才讲我们主办方有绿色采购的平台，我觉得以后也应该结合碳排放，从采购的方面来实行碳排放的选择，推动建材行业的更新、改造以及推动技术创新。建材工业协会今年1月份也发表过一个声明，整个行业都在积极推动碳中和和碳达峰这样一件工作。我希望今后能够共同努力。
第二个是关于运行碳，运行碳就包括了北方采暖建筑，和北方采暖建筑以外的建筑是不一样的，采暖建筑的碳排放量非常大。采暖的碳排放量大概每平方米达到了37公斤二氧化碳排放。但是我们城镇住宅，除了北方供暖以外的住宅的碳排放强度并不很高，为17.4公斤的二氧化碳。说明我们国家总体居民建筑能耗的水平约是美国的1/3，美国大概是50多公斤二氧化碳。总的算起来，我们的运行碳大概是16亿吨二氧化碳。
从这里可以看出我们国家的建筑碳排放的总的特点：
第一，我们的统计制度没有和国际接轨，我们也缺乏一些可靠的数据，同时现在也缺乏一些建筑碳核算的方法论。
第二，居住建筑整体能耗水平还比较低。
第三，生命周期的两端，一个是物化过程，一个是拆除过程，这里面的消耗和碳排放的水平都是惊人的。
第四，建筑寿命如果越长，每年隐含碳排放量就越低，在住宅当中隐含碳排放量已经占比超过了50%。如果住宅寿命按30年计算，它的排放量就比较高。
第五，供暖碳排放占了运行碳排放的将近70%，在居住建筑中。这是居住碳排放要解决的迫切的最大的问题。
下面讲碳达峰。“碳达峰就是爬山，山越高越好，我现在尽量的排，排到2030年就不排了，现在还是往上走。”其实这个说法是不对的。大家都知道达峰，上山容易，下山难。联合国的气候专家委员会给出的目标是，希望在2030年能够减排50%，是在2005年基础上减排50%。到2050年达到近零排放，也就是碳中和。所以我们要碳达峰的话，并不是说把山爬得越高越好，而是尽量要削这个峰，不要给自己在2030年以后的减排挖更深的坑，挖了坑以后，下山就更加困难了，而且下山的代价就更加大。
十年前麦肯锡公司做了一个全球减排的成本曲线。大家可以看到横坐标就是它的减排的潜力，纵坐标是减排的成本。越早减排那么成本越低，甚至于负成本，就是有收益的。特别是建筑节能，比如说减少采暖空调的使用，减少一些家用电子产品的能耗，这些都是可以省钱的。但是越往后，采取一些新的技术措施来减排，排放量下不来，那么就要花更大的代价，比如说最高的是天然气发电厂的碳捕集和碳封存的改造，我们国家60%是煤发电的电厂，天然气电厂很少，这些电厂的改造难度非常高。所以节能是越早减排的措施，早减排早得益。
所以碳达峰，首先要下决心缩减建设规模，我这里说的建设规模并不是一刀切的把所有施工的144亿或者竣工的40多亿一下子都给减下来，而是根据我们的居住条件来测算。2019年我们的城镇人均的居住面积是37.7平方米，已经实现了我们的小康目标。而且已经超过了部分的一些发达国家，但是还略低于欧盟的平均值，大概是43平方米。但是到2030年，预计城市化率达到68%，根据最近人口统计调研结果，现在已经达到大概64%了，还有十年时间，看看是不是达到70%还是68%。但是根据国际上柳叶刀杂志几十位专家，其中也包括中国的一些专家做的分析，大概在2030年的总生育率只有1.42，远远低于代际更替水平2.3，还有一个说法是2.1，总之一对夫妻要在生育年龄当中超过2.1个孩子的话，这个是代际更替比较健康的。也就是到2030年大概人口达到顶峰，约14.42亿，城市人口如果按照68%计算大概是9.8亿。按照现在的城市人口要增加1.3亿。如果为新增的1.3亿人口来提供37.7平方米，这大概需要50亿平方米这样一个大数的居住面积。
如果将城市的人均住房面积提高到欧盟的水平，也就是我们现在的人均居住面积提高5-6个平方米的话，新增人口也提供43平方米的居住面积的话，那么大概需要100亿平方米，就是每年大概10亿平方米。按照这样来计算，再加上我们拆旧的建筑还是比较高的，所以每年需要竣工的城市居住建筑大概15亿平方米，而现在根据前面我讲的统计，大概2019年我们竣工的城市住宅居住面积大概27亿平方米，就是将近要减少一半。
因此，非常重要的就是坚持我们的房地产政策，就是房住不炒，同时政府要摆脱对土地财政的依赖，要发展多种类型的住房。同时，要发掘一些空置房和烂尾楼的资源，来解决刚需的住房需求。这个恐怕是今后要在我们达峰之前要做的事情，否则达峰这个峰会非常的高。
所以，对建筑碳达峰的总的情景设置，一个是能耗要实行限额和性能化设计，居住建筑、公共建筑都会有一个能耗限额，必须在限额内来做这个设计。供暖的碳排放强度要在新建建筑大大下降，就是要把煤采暖改变成为电采暖，用热泵来采暖。标准煤的碳排放因子要降低10%，这个还是比较容易做到的。同时保持原来能耗水平，我们有些生活水平提高以后，新增的一些能耗水平通过节能的措施来补偿新增的用能水平。比如以后对家用电器、空调器等等这些产品实行更加严格的能耗等级制度或者市场准入制度。包括既有建筑、新建的公共建筑和既有的公共建筑，都有一些情景设定。
建设规模要控制和提高建筑寿命双驱动
碳达峰一定要实现两个重点，一个是建设规模要控制，还有就是提高建筑寿命。民用建筑的建设设计标准里面规定，建筑寿命是50年，但是实际上很多建筑不到30年就被拆除了，现在已经有大量的八九十年代建的住宅在大量拆除，旧城改造变成完全拆除掉以后重建，这样的做法恐怕碳排放量很难实现达峰的目标。
建筑寿命，据我了解日本现在的标准是100年，也提出来一个200年建筑，就是住宅要达到200年寿命，号称叫家族的几代人都住在一套住宅里的一种理念。这样的一些建筑恐怕在我们的设计、施工等等各个环节，都要有一些很好的更新和提高。
第二个重点就是城市的供暖，城市供暖是一个大的问题，就是要实现供暖的电气化，供暖电气化要实现也不是很容易的，即使是热泵在北方严寒地区供暖还是有相当的一些障碍和环节上的问题，也包括刚才张主任讲到的，建筑围护结构、建筑保温等的配合。这样大概可以测算下来，如果这样做的话，碳排放峰值大概控制在21亿吨。
碳达峰有几个措施。一个是缩减建设规模，居者有其屋，刚需的还是要提供，但是要提供比较经济适用的房，让人们买得起。第二，实现建筑电气化，去燃烧直接排放，就是以后在城市里头直接燃烧的，包括天然气燃烧，这是一个必然的趋势，现在欧洲已经在开始天然气退出城市的做法，就是直接燃烧在城市里除了部分的可再生能源以及部分的基础符合保证的电厂之外，其他燃烧设备都要退出城市。第三，电力系统本身的脱碳，要规模化的利用可再生能源。
第三个，我就讲一下碳中和。
在运行当中，我们主要要考虑一些情况：
1、实现超低能耗建筑，被动式等这些技术，要降低碳的负荷以及能源的负荷。
2、要实现能源的电气化，特别是供暖的电气化，还有提高能源效率，比如现在很多研究的直流供电，将来有可能在我们很多的一些社区级别能不能实现直流供电，这里面都有很多问题需要研究。
3、现场的可再生能源利用，特别是建筑和光伏一体化，这个提了很多年，但是现在建筑往往把太阳能热水器考虑进去，光伏不考虑进去，但是往往要打很多交道，需要很多关系。但是现在需要考虑建筑和光伏一体化，其实最好的方法就是考虑光伏发电，而且现在光伏发电整个的成本已经降到世界上最低的成本水平。
4、多专业的协调和配合，特别是要为高渗透率的可变、可再生能源，要使用现场的可再生能源，像光伏这种就是可变化的可再生能源，要提供一个弹性，需求侧的响应，对电网还是要保证它的安全。
5、对我们建筑行业来说恐怕不得不要考虑的，就是最贵的措施，要从空气当中来碳捕集和碳利用。在建筑行业到目前为止还看不出有哪一项技术可以摆脱掉建材使用钢筋和水泥这样一些基本的高耗能、高碳排放的产品，尽管可以减少这些产品的利用，延长它的使用寿命，但是还是避免不了要用。我们的建设规模又比较大，在这种情况下，要把这些碳中和掉的话，不得不采用一些空气中碳捕集与碳利用的措施。
第四个问题谈一下碳中和目标下城市发展的我个人的一些想法。
现在要提到碳中和城市，这两个有没有区别呢？我觉得还是有点区别的。
低碳城市，首先是没有明确的和定量的标准，到底什么样是低碳，主要还是考虑相对值，主要考量运行碳。我当时在书中提过一个简单指标，这个城市要号称低碳城市的话，必须人均碳排放量要低于全国同类城市，我还是有一个很宽泛的范围，就是同类城市的碳排放量的平均水平。
第二，土地平均的碳排放量水平要低于全国同类城市平均水平。
第三，单位GDP的二氧化碳排放，要低于全国百强城市平均水平。
第四，城市人类发展指数要高于0.8。
但是这个指标还是一种相对比较的指标，碳中和城市就是有一个非常严格的标准，就是在城市边界内，全年清除掉的温室气体，等于或大于全年排放的温室气体，就是实现近零排放。同时，还要有较高的经济发展水平和生活水平。
城市化也面临着一个新的特点，经济上强调国内大循环、国内国际双循环的发展格局，城镇化率已经达到了比较高的63.89%，目前暂时还低于一些发达国家，像欧洲相对比较低一些，大概70%左右，美国已经到80%，日本也是到80%。城镇化率水平还比较低的情况下，还在继续发展。
另外，原来发展小城镇，现在发展到城市群、都市圈，最近比如上海提出要搞五个综合性的节点城市，在五个郊区的新城，这个新城不是原来意义上的卫星城或者原来意义上的特色小镇的概念，而是百万人口级别的综合性的节点城市。这些城市为什么要发展这些呢？一个是产业要转型，经济转型需要有一些新兴的产业，要产业能够落地，有地方能够落下来，同时还要导入人口。
同时，我们的发展理念就是要以习主席提出来的，城市要以人为本、人要以城市为家，特别是要望得见山，看得见水，记得住乡愁。这些都是我们新的城市化的新的特点。
碳中和城市有几个关键的技术，我们技术上也要进行一些转型，我就不详细展开讲了。比如说：
第一，城市规划方面，要强调控制规模，用一些新的城市发展的规划理念。
第二，在资源方面特别强调，可再生能源的空间的利用，光伏一体化等问题，都需要做很好的资源分析，都需要规划来做一些协调。
第三，城市要提供弹性，弹性包括两方面，一个是电网弹性，一个是应急防灾，在气候变化的条件下，我们这种灾难性的气候影响因素是非常多的，去年我们全国发生了16个省市都发生了大面积的水灾，这种情况是要特别防止的。
第四，宜居宜业。包括社区和谐文明、优美环境，还有可负担行、可靠性和可持续性，就是我用的技术是老百姓买得起的，用的这些东西是买得起的，同时特别强调获得感、幸福感、安全感。
第五，系统优化方面，要进行一些性能化设计，特别是结合我们被动式技术，都要很好的和规划要结合起来。
第六，实现数字孪生。
在城市能源当中，恐怕实现碳中和两条主要的，一个是交通的电气化，一个是建筑的电气化。
这是我们浙江省未来社区的评价标准，一共有33个评价指标体系，涉及了未来建筑、低碳、交通三类硬场景，邻里、教育、健康、创业、服务、治理等六类软场景，就是突出了一些人文的、社区文明等等方面的评价因素，这个就是一个比较好的样板。
细胞城市，这个概念其实很早就有一些国家在做，包括在日本也做了一些示范，但是好像没有后续的，我觉得还是比较适合情况的。它大概是一种紧凑型的社区。实际上是一种九宫格的模式，一片密度比较高的社区，大概容积率在2.7甚至于到3的高容积率，间隔了一片绿地，绿地的容积率很低，低到0.5以下。然后再间隔，再是一片住区，是这样一种间隔式的。有什么好处呢？一个是它既有紧凑型的概念，同时又给人一个比较好的环境的退路。而且它的整个街区是能源高度自治的，采用一些比较高的供冷的系统，比如终端供冷的COP到8，供暖COP到4.5，用一些分布式热泵来进行供暖。
我今天讲了半天，重点要解决的，一个是要建立碳核算的方法论，建立一些基础数据，以及主要建材的碳排放的数据库。我们国家在重点项目当中应该扶持这样的一些研究是非常有意义的，对我们国家今后的碳中和和碳达峰是有非常大的意义。
同时，每年要公布一些建筑领域细分的能耗量，比如耗煤量多少，耗燃油多少，耗电多少，这些要有比较详细的测算。我们建筑的综合能源规划要进入一个城市规划序列，从专项规划上升到领域性的规划。就是作为1+X的第二档的规划，在城市规划里面要上升到第二个层次。
我今天讲的内容就到这里，谢谢大家！
