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住建部原副部长仇保兴:BIPV是太阳能建筑的主流

日期:2022-10-24    来源:能源严究院  作者:严 凯

国际新能源网

2022
10/24
09:37
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关键词: 碳中和 太阳能建筑 BIPV企业

近期,仇保兴接受了我们的独家专访。

尽管年近七旬,但住房和城乡建设部原副部长仇保兴仍在为城市碳中和夙兴夜寐。他的办公室堆满了各种文件书籍,仅留有脚踏之地,原本就不大的空间显得更为局促。

除了住建部原副部长、中国城市科学研究会理事长、国际水协(IWA)中国委员会主席的头衔外,仇保兴还是国际欧亚科学院院士、国务院推进政府职能转变和“放管服”改革协调小组专家组副组长、原全国政协人口资源环境委员会副主任、国务院原参事、国家应对气候变化专家委员会成员(第三届)。

在他看来,在国家的碳中和进程中,城市碳中和将起到决定性作用。“因为所有的科技创新成果都在城市产生,80%以上GDP来自于城市;但城市又是二氧化碳的主要排放源,全社会人为温室气体排放城市占了75%。”仇保兴说。

官方数据显示,截至2021年底,我国的城市化率达到64.72%。仇保兴指出,我国的城市化率的峰值可能为75%。在此背景下,他认为,由于土地财政的红利期已过,面对城市公共品的持续高昂投入,城市财政收入体系亟需改良。

改良的方向是使城市由原来的“土地财政”逐步转变为“碳财政”,让城市在未来碳财富的蛋糕中分一杯羹。他预计,到2060年,我国碳市场有望每年创造4000亿-20000亿美元的新财富。

“我国现在的碳排放是每年100多亿吨,按照40美元/吨的定价,那就是每年4000亿美元;如按照100-200美元/吨,那就是每年1万-2万亿美元。”仇保兴说。

对于城市碳中和的路线图,仇保兴认为,城市碳中和战略的实施可将碳排放源分为工业、农村农业、建筑、交通、废弃物处理(市政)五大模块。这其中,建筑、交通和废弃物处理又是所有城市碳中和的核心模块。

早在十几年前,仇保兴在结束哈佛大学访学后,曾将美国的绿色建筑体系引入国内,并一直在为建立和修订中国的绿色建筑标准而努力。

他认为,绿色建筑技术体系中,建筑外立面光伏发电是最重要的减碳组件。在此基础上,仇保兴又提出“正能建筑”理念。在他看来,当建筑生产的能源比使用的能源更多,即为正能建筑。

而在正能建筑的体系中,仇保兴认为BIPV将会成为主流。他指出,BIPV企业要有建筑设计思维,并提出自己最新的创新成果。

以下是仇保兴的口述实录:

在国家碳中和进程中,城市碳中和是决定性的。对任一国家而言,城市既是具有自主能动性的重要主体,也是科技创新的主要平台,且80%以上的GDP都来自于城市。

城市实际上是任何一个现代国家人才、财富、物质资源、文化精神资源的载体。但同时,根据联合国的数据,城市排放的人为温室气体在全社会排放量中占了75%,所以城市又是二氧化碳的主要排放源。

因此,贯彻碳中和战略必须“解铃还须系铃人”,也就是说,城市排放的必须由城市为主来解决碳中和。

01

“碳财富”可达万亿美元

要深入了解城市碳中和,我认为需要先了解我国城市发展的独特性,从历史的脉络中总结未来的发展经验。

中国的经济实际上是两个轮子在驱动,一个是企业,另一个是城市政府。改革开放40年来,我国城市经济为什么发展那么快,这其中的奥秘就是土地财政。

40多年前,我曾担任过温州市乐清县县委书记。彼时,乐清县是1984年中央指定的三个体制改革试点县之一。我记得三个县到北京参加会议,会议上一个世界银行的专家认为中国虽然启动了快速城镇化,但他料定中国城镇化的结果将会非常悲惨。

因为根据国际上城镇化的规律,每个人从农村移居到城市,城市就需要补充相应的公共品,比如说道路交通、医疗卫生、义务教育、垃圾处理等,所有发展中国家在城镇化过程都要借大量债务来满足公共品投资,满足城市基础设施的建设。

因此这位专家认为,按照中国将会有超过10亿人从农村转移到城市的假设,中国将一名农民变成一个充分享受权利的城市市民,最低成本为1.2万欧元(约10万元人民币),即总共需100万亿人民币,巴西如此,阿根廷、智利等国家也是如此。

如此庞大的资金,需要当时全世界的金融机构来提供才能完成。所以,他料定未来中国将会成为世界头号债务大国。

如今,40年过去了,中国不仅没有成为最大债务国,反而成为最大的债权国。原因是,那些国家都是土地私有制国家,而我们的土地是公有制,土地在中国具有社会增值属性。

城市生活品质的改善、公共品的投入、高品质的学校医院等都来自于土地财政的钱。一般的税收只能养活公务员,公共品增量部分的提高全仰仗土地财政。

讲这个故事是什么意思?现在我们的土地财政快要枯竭。因为城镇化差不多到顶,现在我国城镇化率已达到65%,未来最多也就75%。

这时候城市的公共财政收入体系必须变革。怎么变革?未来需要打造一种全新的城市财政收入体系——碳财政。

我国以城市为主体的碳中和战略有五大优势,一是城市是人为温室气体排放的主角,占75%,责任明确;二是我国城市管理范围包括农村和原野,有利于整体布局可再生能源和碳汇基地;三是改革开放四十年城市间的GDP竞争可转向GDP与减碳双轨竞争;四是“自上而下”的减碳模式与以城市为主体的“自下而上”的减碳模式可互补协同;五是每个城市依据自身资源禀赋来设计减税蓝图,能演化成整体最优碳中和路径,防止错误模式锁定。

当前有一种观点是,实现城市碳中和应该是自上而下,通过精密的顶层设计,由中央下文件,然后各级照搬执行。

但城市是一个具有自主能动性的主体,城市内居民、企业、组织也都是具备能动性的主体,所以我认为“双碳”战略更需要“自下而上”。

“下”即指的是城市作为重要主体,企业作为操作性主体,科技人员和市民作为非常重要的基础性主体,市民和科技人员、企业,以及和城市这些主体相互之间是紧密关联的。

除核能之外,地球上任何化石能源都是远古的太阳能累积起来的。人类步入工业文明阶段,在城市化进程中短时间内将这些原本封存在化石能源里的碳快速释放出来,这才是真正的气候变化祸根所在。

所有化石能源的使用都有副作用,经济学上叫负外部性。那么怎么解决?理论上应对路径其实非常清晰,将负外部性内部化,给予足量补偿。而补偿办法有两种,一是碳税,二是碳交易。

也就是说要对二氧化碳定价。美国当前将碳定价为每吨40多美元,现在欧盟的每吨碳价为50欧元。按2018年诺贝尔经济学奖获得者威廉·诺德豪斯(William D.Nordhaus)测算:将气温升高控制在2摄氏度以内,需要更高的碳价,在短期内接近每吨二氧化碳200美元。

按40美元的价格,相当于将100亿吨碳解到0。以此计算,每年我国碳市场的规模即100亿*40美元,相当于4000亿美元/年。若按照200美元来计算,那么每年碳汇形成的总财富就是2万亿美元。

也就是说,如果实现碳交易,那么在2060之内,我国应该每年会有4000亿-20000亿美元的碳财富。

前面已经说过,国家碳中和是以城市作为主体,那么城市在减碳方面做得好每年就可以在4000亿-20000亿美元的盘子里面分一杯羹。

要知道,我们国家前40年的土地财政加起来也仅2万亿美元左右。

由此可见,这是前所未有的巨量财富。在这个过程中,隆基绿能作为中国光伏行业的代表性企业,也是其中的一个角色,要怀着远大的格局去思考未来。

所以我主张,当发展到一定程度,隆基绿能应该成立一个研究院,专门研究一些前沿的课题。

02

城市碳中和的核心是建筑

2008年金融危机后,我国光伏产业曾陷入巨大危机,该怎么挽救中国的太阳能产业?当时我写了一封信给财政部,我认为唯一的方法就是启动屋顶太阳能计划,结果立即得到了响应。

为了鼓励屋顶太阳能,当时每瓦太阳光伏财政补贴13元。当时如果国内市场不启动,中国的光伏行业估计很难救活。

这一举措,基本上改变了我国光伏行业的发展路径,几乎所有光伏及产业上下游的企业都救活了。后来,随着成本不断下降,补贴逐年下降。两年以后,科技部联合其它部委又启动了“金太阳工程”。这对中国光伏行业来说是一剂“强心剂”。

未来,城市30·60的核心就是建筑。从2008年启动屋顶太阳能,到现在光伏产业已经有翻天覆地的变化,价格下降了十几倍,这对建筑来说可带来革命性的变化。

在工业化国家全社会的能耗中,建筑的运行能耗约占30%左右。所有国家,只要经历了工业化,主要能耗分布就三块:建筑能耗占1/3,交通+服务业占1/3,其它经济行为占1/3。

这就意味着解决建筑能耗将是关乎碳中和战略成败的决定性战役。而建筑能耗与企业能耗有着巨大差异——企业要降低能耗可以到市场上进行碳交易或进行能源革命,这部分投资取舍老板说了算。政府则不会如此,不会仅根据市场信号走。

以隆基绿能为例,为了降低能耗,隆基绿能会针对性地去布局,把耗能大的生产端放在电价便宜的地方去生产,把高碳的部件转移到可以承受的地方生产。

但建筑、交通、城市基础设施这三方面的减碳,则需要聪明的政府和技术人员一起努力,需要事前规划。所有国家,在建筑、交通和市政方面的减排都是政府主导。打个比方,如果政府不让在屋顶上装太阳能,你能装吗?

因而,太阳能与建筑结合,需要聪明的政府和聪明的企业一起努力才能解决问题。建筑的减碳量是非常巨大的,至少可以解决全社会1/3的碳。

当前解决建筑的碳有两个方向:一个是被动房,这个费用非常高,我认为除极寒的北方较为适用外,如果在全国范围内推行则是条错误的路径。建筑保温节能收益呈正态曲线,它有一个最佳收益平衡点,减多少碳,付出多少成本。超过这个平衡点,要达到近零碳,付出的成本将非常高。所以,我不主张这条路径。我主张利用屋顶和建筑朝阳面装太阳能板,多数为光伏,少数为光热是条多快好省的新路径。

早在2004年,我被派往哈佛大学做访问学者,师从美国科学院院士、哈佛大学教授克拉克学习城市可持续发展。当时,我决心把美国的绿色建筑体系引入中国。

美国在绿色建筑方面的发展较早,思路被全球所共享。中国传统的建筑节能标准是强制性的,但美国在绿色建筑方面的标准是引导性的,即不管你用什么办法,最后都是按照全生命周期内的碳排放量来决定是不是符合绿色建筑相应等级标准。

这样,建筑师就可以发挥自己的聪明才智。如果是强制性标准,那么就不需要发挥设计师的创造性,完全按照国家标准来执行就可以了。

因而,我建议中国建筑也需要两套标准。强制性标准也需要,比如说应用在政府主导的经济适用房、廉租房等方面;但大部分市场化主导的建筑,如中高档住宅和办公用房等建筑,完全可以按照绿色建筑标准来设计建造。

而在绿色建筑方面,光伏和光热能利用就非常重要。在这个基础上,我提倡正能建筑理念,即屋顶上用太阳能光伏板发电,地表下面装地源热泵。前者属于高端能源范畴,用于保障建筑用电;后者属于低端能源范畴,可以保障空调、供暖、热水用能。

当建筑生产的能源比使用的能源还多,那就是正能建筑。正能建筑最重要的就是利用太阳能,把太阳能光伏做成屋顶和幕墙,这是建筑未来的发展方向。

作为绿色先锋企业来说,一定要摆脱短视行为,朝着正能建筑的方向努力,坚守长期主义。

03

BIPV是正能建筑的主流

我认为BIPV是太阳能建筑的主流。但这个领域还需要进一步革新和改良。它跟防水、隔热、保温怎么结合?如果有一天,因为有了BIPV,不再需要另设建筑保温层和隔热层,那么BIPV就厉害了。

现在大多数BIPV产品并没有跟建筑紧密结合。建筑师说,BIPV破坏了建筑外观结构,增加了承重负荷,本来BIPV可以成为现代建筑必要的构件,现在却变成了矛盾。

这个需要破题。其实这对矛盾完全可以解决。

尽管光伏发电的效率达到了20%,但还有80%没有利用,新的叠层钙钛矿太阳能电池效率可达40%以上。另外,可以把屋顶改造成“博士帽”,再加建筑物朝阳立面,那么太阳能受光面积就大了很多。

“博士帽”与屋顶之间有一个夹层,中间开几扇窗,夏天温度升高就打开,变成隔热层;冬天,把窗关上,就取得保温效果。这从技术上是完全可以解决的,而且十分廉价。

但是没有多少人会想到这些层面的细节,所以BIPV企业一定要有建筑设计思维。

对光伏企业来说,要知道怎么帮助用户花“小钱”,怎么花“中钱”,以及如何花“大钱”来推进正能建筑的普及。

要想在城市碳中和巨大价值链中分一杯羹,第一个方向是花“小钱”,那就是光伏企业要提供的是不同气候区高效太阳能建筑解决方案。

第二个方向是花“中钱”。城市最终要实现碳中和,需要把建筑中各种发电形式组合起来。首先,屋顶和朝阳面能装的都装上太阳能光伏板;其次,除了装光伏电站,还可装上轴流式的小风机,利用太阳能板的斜坡加大风机发电的效率,可以提高好几倍发电量;第三,利用电梯下降势能和城市绿化生物质能来发电。

作为企业,要研究的是如何将这几种方式组合起来。组合起来就形成了虚拟电厂。而在这个“虚拟电厂”中最重要的,也是对企业投资效益产生最大影响的是电动车。按照现在电动车的发展速度,到2035年,全国预计会有1亿辆电动车。每一辆电动车储存的电量,目前是70度电。如果以续航1000公里计算,那就是100度电。

那么,这个社区虚拟电厂就可以利用峰谷电价差实现盈利。因为用电高峰的电价和低谷电价相差5倍有余。用电高峰时,可以将电卖给电网公司;用电低谷时,通过新能源汽车储存电能。

这个系统将决定企业的发展命运和城市的减碳,需要花钱去投资。电网公司不愿意去投资,因为这抢了它的生意;跟能源无关的市场主体也不会去投资,房地产开发商更没有投资动力,但光伏企业可以去投资,因为这决定了光伏能不能最终普及。

这个系统实行起来并不难,而且必须这么做。

目前,输配电分离改革箭在弦上,这将是双碳战略中的核心环节。这个过程中,光伏企业应该先试先行,否则屋顶装了光伏,电网公司不让接入怎么办?

输配电分离后就完全摆脱了电网公司的制约,虚拟电厂与电网公司完全是平等的买卖关系,而且是在帮电网公司调节电网。

第三个方向是花“大钱”。基于输配电分离、虚拟电厂,把太阳能在建筑上的应用所节省的二氧化碳进行碳交易。

这个碳交易比火电厂的碳交易可计量准确性高得多,可公示披露容易得多,可追溯便利得多。

上述三个方向,需要BIPV企业主动去做。倘若这三个方向都成熟了,太阳能的产能再翻100倍都是有可能的。最关键的是,如果BIPV企业不主动去做,那么就没有其它企业愿意领先突破了。

我们测算过,如果将城市的建筑、农村的建筑都装上太阳能光伏,可以再造35-40个三峡电站的发电量出来。

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