博锐尚格“双化融合”高峰论坛：《数字时代建筑“碳中和”》

窦强，博锐尚格科技股份有限公司执行总裁，中国建筑节能协会常务委员、中关村绿色建筑产业联盟理事、中国智慧能源产业发展联盟理事，曾在国际及国家级各类刊物发表学术论文十余篇，申请国家发明专利11项，出版专著2部，获第五届中国政府出版图书奖，2017年吴文俊人工智能科技进步奖(企业技术创新工程)，主持国家重点研发课题十余项，负责的建筑能效提升建设项目总面积超过2000万平方米，实现公共建筑节能量超过5亿千瓦时，减碳50万吨，为我国建筑低碳运营体系的建设和推广做出了卓越贡献。

窦强先生受邀参加“2022城市与建筑‘双化融合’高峰论坛”并进行《数字时代建筑“碳中和”能力建设：必然性、解决方案和价值》主题演讲

以下为精彩内容回顾

各位领导、各位专家、各位镜头前的同仁们，大家下午好!今天跟大家分享的题目是《数字时代建筑碳中和能力建设——必然性、解决方案和价值》，主要交流建筑为何要有碳能力、建筑碳能力建设的具体解决方案、建设碳能力建设的必要性与特异性、企业建设碳能力的价值等四个部分。

一、建筑为什么要有碳能力

国家发展过程中遇到各种各样的问题，比如国内能源安全、环境污染问题、国外技术封锁问题等，这些问题目前都指向同一个方向，就是要通过经济和能源的整体转型去解决，而碳中和是经济和能源转型的重要举措。

我国当前的能源经济循环主要是能源支出变成碳的排放，分向交通、工业和建筑三大领域，其中交通占了12%、工业占了47%、建筑占41%。在利用能源发展经济过程当中，因为我国的化石能源整个使用量要远大于产能，所有能源支出很大程度上要依赖于有多少进口量，这时候以美元为体系的能源体系，就变成了一个“卡脖子”项目，那碳中和的背景下，中国能源经济的循环是什么样子?

首先要加大可再生能源生产，降低一部分直接的碳排放，再把化石能源的发电逐渐变成可再生能源发电。这样可减小对国外进口能源的依赖，提升国家能源安全。同时可以提高国内可再生能源相关的工业生产，降低低附加值消费品的出口，从而实现经济结构的转型。

能源结构的变革作为实现碳中和非常必要的条件，就需要所有的可再生能源能够被实时的消纳掉，当具备了这个能力的时候，才有资格去谈能源结构的整体变革。

再说两个关于碳中和时代的基本事实。

事实一、建筑是构建电力系统需求侧响应的全部力量。

能源主要消耗在交通、工业和建筑三大领域，而交通的用电很多时候是按照交通时刻表来运行，工业用电是按照订单来生产，没有办法实现灵活的弹性调节。只有建筑加电动车的用电组合，占比足够大、弹性足够强，能够消纳可再生能源。

再看建筑的需求侧响应到底有哪些力量?建筑里跟能源相关的分成四大类：刚性负荷、弹性负荷、充电负荷、放电出力。刚性负荷是不可调节的，包括电梯、照明。弹性负荷在公共用电负荷、租户的弹性负荷可以调节。充电负荷包括电动汽车、建筑储能的充电负荷，这些都可以用作建筑的调节。放电出力包括三个方面，有电动汽车放电出力、建筑储能的放电、建筑本身屋顶光伏的发电，这样就构成了整个建筑需求侧可调节的系统。

事实二、电力交易和碳交易市场“价格“”具有实时变化的规律。

2021年7月16日，我国启动了碳交易市场，到2022年的7月14日的时候成交额达到了84.92亿元，最高价达到了62.29元每吨。整个碳交易的市场随着未来可再生能源越来越大，对碳排放的要求越来越严格，价格一定会有更大幅度的波动。另外电力交易市场，开始有了中长期的电力市场交易，还有日前的交易、当下现货的交易，每种交易都有实时变化的规律。

刚才看到了消纳可再生能源是要解决能源结构转型的最重要的一个前提条件，而可再生能源的交易市场具有一个非常高频的、快速的、变化的基本事实。那么这样就得出了第二个推论，数字智能赋能的这十二大能力将成为消纳实施变化可再生能源的一个必要条件。

那么要实现碳中和必须要做能源结构的整体变革，而能源结构的整体变革，是需要能够消纳实时变化的可再生能源，而建筑又是需求侧响应的全部力量。数字智能赋能的12大能力又是消纳实时变化可再生能源的必备的前提条件，这样就形成了整体的实现碳中和的一个完整的逻辑链。

二、建筑碳能力建设的具体解决方案

方案一、总部低碳智慧统筹管理平台建设。

现在很多大型机构大型集团都成立了碳中和领导小组，这就需要总部有一个对低碳的一个智慧、统筹的管理手段，此外还需要项目上做低碳的、整体的智慧决策，运行管理和数字化以及物联网的建设。

方案二、低碳智慧决策管理系统建设。

通过公区能源与碳管理、租户能源与碳管理实现智慧决策。公区能源与碳管理包括电费、碳排放、能耗的定额、诊断、评估。租户能源与碳管理，在碳中和时代碳排放会纳入到整体建筑碳排放里，也是管理的重要板块。

方案三、低碳运行管理系统建设。

运行管理的核心是实现用能设备的智能控制，包括光伏储能和充电桩调节和控制，这些控制策略的引入都是基于上边的决策管理系统，主要解决的是建筑与设备的监控调节，建筑与光伏的监控调节，储能以及充电桩的监控和调节能力。

方案四、数字化孪生平台的建设。

这是构建十二项碳能力的基础，这些能力都依赖于计算机的高频调度能力。而计算机的高频调度和计算能力，离不开整体的数字化交付，所有的数据都必须变成计算机可识别的部分，比较好的工具包括数据字典和基于数据字典的整体建筑数字化交付。

方案五、低碳物联网建设。

包括机电的控制系统，设备状态的感知系统，租户的碳管理相关的物联网，以及整体的太阳能、光伏储能、充电桩等相关的测控系统，解决整个物联网的数据来源以及末端控制问题。

三、碳能力建设的必要性和特异性

首先，碳能力不可或缺的是物联网建设。物联网建设分两类：一类是机电设备的控制系统，还有一类是建筑状态的感知系统。为了具备用电弹性调节、精准算账的碳能力，需要建设的这两个系统恰好覆盖了建筑传统的BA功能。在碳中和的视角下，租户需要有相关的物联网系统，跟楼内的用户从单方面的收费关系变成合作关系，将实时变化的电价和碳价传导给租户，促进租户参与建筑动态调节。同时，充、储、发等环节也是需要测控的，包括太阳能发电单元、储能单元和充电桩的测控单元，这也需要物联网。

还有就是低碳运行管理。要把碳的运行调度管理系统整体集成起来，把机电控制系统、状态感知系统、充储发的监控，以及人工智能算法集成起来，形成碳的运行管理系统。

关于低碳智慧决策管理系统。通过能源和碳的定额管理、运行管理的目标设计、后评估、租户交易、低碳改造等等，可以让建筑不再是能源的消费者，而是能源经营者，也会变成碳排放权利的经营者和受益者，这是低碳智慧决策管理系统要做的事情。

数字化如何引领绿色化?核心是通过数字化和人工智能，推动建筑能够快速响应控制、大量计算寻优、精准监控调节、高频量化交易，总结起来就是快、大、精、高。

建筑的碳能力涉及到建筑需要具备碳能力的两个岗位：一个是建筑碳中和规划决策师，负责制定整个碳中和的策略、推动、执行、落地;另外一个是建筑碳中和运行管理师，负责落地所有的策略并推动计算机、软件执行落地相关动作。

四、为什么要建设碳能力

碳能力是市场参与者必备的经营能力。不管是电力交易市场，还是碳交易市场，如果具备了基于人工智能和数字化的碳能力，有电力的碳排放相关数据，就能在电力交易和碳交易里获得大量的回报。然而当前市场还不成熟，而需求侧的响应并没有马上上来。怎么去破这个局呢?我们更倾向于通过碳能力建设，积极消纳可再生能源的发电，持续提升风、光、电投入的经济性，提升整个建筑参与电力现货交易和碳能力交易。

当前发展面临的核心障碍是市场不成熟，我认为应该由建筑运营商发起碳能力建设，通过能力的建设来匹配逐渐增多的风、光、电资源。当碳能力者达到一定数量的时候，就出现了一个破局点，破局点再往前走就会达到一个投入产出的平衡点，再往前走就到了一个临界点，而这个临界点之后整个建筑经营者会大量奔向碳能力建设。这时的投入回报已经完全市场化，可以全面进行可再生能源的投资。

以上是一个简单的逻辑链：实现碳中和最重要的环节是要实现能源结构的变化，由可再生能源替代传统的化石能源，通过大量可再生能源消纳实时变化的可再生能源，是实现能源结构变化的必备条件。

再看一下从实现碳能力到实现碳中和解决所有问题的因果线。首先要有一个破局者担当大任，建设数字智能赋能的碳能力，当建筑的碳能力发展一段时间之后，会实现能力建设收支平衡，达到临界的时候，碳能力者会领先实现碳中和，同时能够获得大量收益，最终才实现整体的能源结构转型。实现了碳中和，就能够有效解决各类国内国外危机和社会问题，包括能源危机、产业升级、技术瓶颈、共同富裕、市场繁荣等等。

碳中和大浪将至，谁立潮头?镜头前的各位同仁，您会是那个破局的英雄吗?第一希望大家增强爱国情怀，第二希望大家勇于创新，第三希望大家诚信守法，第四希望大家承担更多的社会责任，第五希望大家拓展国际视野。如果您愿意，我将跟大家一起立在潮头，成为这个时代的弄潮儿!谢谢大家!

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