中国低碳建筑情景分析

姜克隽

发改委能源研究所kjiang@eri.org.cn

ERI, ChinaERI, China

中国能源环境综合评价模型(IPAC)框架

ERI, ChinaERI, China

能源经济模型IPAC-SGM

能源技术模型IPAC-AIM

能源与排放情景模型IPAC-Emission

技术评价模型IPAC/TechIPAC/MESSAGE

动态能源经济模型IPAC-TIMER

区域能源环境模型IPAC/AIM-Local

能源需求供应价格/投资经济影响中长期分析

能源需求供应价格/投资中长期分析

中短期能源需求技术政策评价分部门详细技术流程

分地区中短期能源需求技术政策评价

经济能源发展模型IPAC-AIM/CGE

能源需求供应全范围排放价格，资源，技术中长期分析经济影响

环境产业污染物排放中期分析

技术发展环境影响技术战略

大气扩散模型IPAC/AIM-air

健康影响评价模型IPAC-health

简单大气模型MAGGIC

区域污染对策模型GAINs-Aisa

能源预警/短期预测模型IPAC/预警

物质需求模型IPAC/AIM-Material

2050低碳情景模型分析框架

全球模型IPAC-Emission

能源系统模型IPAC-AIM/技术模型

经济能源系统模型IPAC-CGE

全球能源需求和供应全球温室气体排放全球减排目标排放分担能源进出口能源价格减排成本

未来经济发展结构高耗能行业发展减排成本

中国能源和排放情景分部门能源需求分部门能源供应减排成本

Keyword: Transition – mitigation to reach some climate change targets

200020202040206020802100-5

0

5

10

15

200020202040206020802100-5

0

5

10

15

200020202040206020802100-5

0

5

10

15

N=76N=27

Category III(< 440-485 ppm CO

2)

Category II(< 400-440 ppm CO

2)

without neg. emissions

with neg. emissions

Em

issi

on

s (G

tC)

Category I(< 400 ppm CO

2)

N=19

总的排放格局,可以考虑为三类:

- 低峰值, 逐渐下降- 高峰值, 快速下降- 高峰值、推迟实现峰值、快速下降，然后负排放

2011 Emission Gap报告

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

GT-

CCO2排放，400ppmCO2, 450ppmCO2e

2度目标，IPAC情景，最为推迟实现全球峰值的情景

强化低碳情景： 2050年回到2005年排放水平上， 2度情景，2020年之后发生变化，2025年之前达到峰值。目前正在利用模

型研究2度情景的可行性

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨碳

CO2排放量

Baseline

LC

ELC

2度情景

用途 设备 能源

采 暖

热电站供热锅炉

煤 炭

集中供热锅炉房

分散供热和小火炉

电取暖器

燃气灶

散煤炉

型煤炉

煤油炉

电炊具

白炽灯

萤光灯和节能灯

空调

风扇

电视机(彩、黑白)

电冰箱

洗衣机

其他电器

照 明

型 煤

热 力

天然气

液化石油气

煤 气

电 力

煤 油

炊事和热水

制 冷

家 电

图 8.1 城镇居民生活用能的用途、设备与能源的关系

2005 2010 2020 2030 2040 2050人口 1307.56 1360.00 1440.00 1470.00 1470.00 1440.00城市化率 43% 49% 63% 70% 74% 79%城市人口 562.12 666.40 907.20 1029.00 1087.80 1137.60每户人口 2.96 2.88 2.80 2.75 2.70 2.65户数 189.91 221.94 288.00 336.76 364.78 380.38农村人口 745.44 693.60 532.80 441.00 382.20 302.40每户人口 4.00 3.80 3.50 3.40 3.20 3.00户数 186.36 189.68 181.03 159.97 151.59 144.00

人口

一次能源需求量，基准情景

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

年份

百万

吨标煤

生物柴油

醇类汽油

生物质能电

风电

核电

水电

天然气

油

煤

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万吨标

煤

年份

一次能源需求量，强化低排放情景

Bio-Diesel

Ethonal

Biomass Power

Solar

Wind

Nuclear

Hydro

N.Gas

Oil

Coal

0

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1500

2000

2500

3000

3500

4000

2010 2015 2020 2025 2030 2040 2045 2050

Mill

ion

m2

Floor Space of Building Completed

2Degree Scenario, 82m2 per capita

Jiang YI's Proposal, 52m2 per capita

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050

新增建筑面积,亿平方米, 2050年建

筑面积1350亿平方米

服务 服务 单位

2020 2030 2050 居民户数，百万户 288 336 380 采暖比例 42% 44% 48% 采暖强度指数，2000=1 1.35 1.5 1.6 采暖时间指数，2000=1 1.33 1.36 1.4 50%采暖节能建筑比例 20% 45% 65% 百户空调拥有量 130 180 260 空调强度指数，2000=1 1.3 1.4 1.6 空调利用时间指数，

2000=1

1.6 1.8 2.2

冰箱拥有率 每百户 100 120 130 冰箱平均容量 升 250 310 390 冰箱效率 0.8kWh/天 0.8kWh/天 0.7kWh/天

洗衣机拥有率 100 100 100 每周洗衣机利用次数 5．4 8 8 电视机拥有率 180 220 290 电视机平均功率 320W 300W 280 每台电视机每天观看时

间

3.5 3.2 2.9

照明节能灯普及率 100% 100% 100% 每户照明灯数（40W 荧

光灯标准照度） 个

14 21 27

热水器拥有率 100% 100% 100% 太阳能热水器拥有率 18% 25% 33% 百户电炊具拥有率 130 140 260 电炊具每天利用时间 12 分钟 30 分钟 50 分钟

其他家电容量 1500W 1800W 2300W 其他家电每天利用时间 50 分钟 80 分钟 100 分钟

城市居民参数：2020-2025年普遍达到发达国家生活水平

农村居民参数：2030年实现大康，和城市生活水平类似

2020 2030 2050

居民户数，百万户 152 131 101

采暖比例 % 42% 44% 45%

采暖强度指数 2000=1 2.1 2.6 2.8

采暖时间指数 2000=1 1.5 1.7 1.8

50%及以上采暖节能建筑比例 % 15% 35% 65%

百户空调拥有量 台/百户 45 70 190

空调强度指数 2000=1 2 2.6 2.9

空调利用时间指数 2000=1 1.7 2 2.1

冰箱拥有率 台/百户 70 95 99

冰箱平均容量 升 220 290 380

冰箱效率 kWh/天 0.86 0.76 0.7

洗衣机拥有率 台/百户 78 94 100

每周洗衣机利用次数 次 4 6 12

电视机拥有率 台/百户 130 180 230

电视机平均功率 W 270W 270W 260

电视机每天观看时间 小时 3.5 3.2 2.6

照明节能灯普及率 % 70% 100% 100%

每户照明灯数（40W荧光灯标准照度） 10 18 22

热水器拥有率 % 70% 100% 100%

太阳能热水器拥有率 % 48% 80% 90%

百户电炊具拥有率 % 55 70 100%

电炊具每天利用时间 分钟 8 28 56

其他家电容量 W 1000 1300 1900

其他家电每天利用时间 分钟 30 60 90

服务 单位 服务

服务业参数

2020 2030 2050

服务业建筑面积 亿平方米 146 245 340

采暖比例 % 34% 38% 41%

采暖强度指数，2000=1 1.4 1.6 1.7

采暖时间指数，2000=1 1.2 1.3 1.4

50%以及上采暖节能建筑比例 % 30% 65% 80%

复印机拥有率 % 12 14 18

计算机拥有率 % 55 65 70

计算机使用时间强度指数，2000=1 1.3 1.6 1.7

电梯拥有率 % 16 18 20

其他电器平均容量 kW/10m2 1.2 1.4 1.6

服务 单位 技术比例

时间 单耗面积， m2 110人口 2.9采暖 北方 2640 130 天 24 kgce

中部 1320 65 天 12 kgce南方 406.1538462 20 天 3.692307692 kgce

炊事 kgce 238.3542857 320 天 0.55 m3电冰箱 kWh 584 365 1.6 kWh洗衣机 kWh 66.88 320 0.209 kWh照明 kWh 950.4 330 2.88 kWh空调 北方 450 50 天 9.00 kWh

中部 900 100 天 9.00 kWh南方 1620 180 天 9.00 kWh

电视 382.2 260 1.47 kWh电风扇 北方 36 50 天 0.72 kWh

中部 64.8 90 天 0.72 kWh南方 144 200 天 0.72 kWh

电炊 90 200 天 0.45 kWh其他电器　 270 300 天 0.9 kWh电热水器 360 300 天 1.2 kWh

电力消费 北方 3189.48 kWh中部 3668.28 kWh南方 4467.48 kWh

能源消费 北方 3270.204686中部 2009.028686南方 1193.36996

美国家庭

高效照明【如 LED照明】

光伏电池

能源检测系统（家用电器)

生态生活教育

减少 60% 采暖需求,普及率70%

(25-47% 的家庭拥有屋顶光伏电池，转换效率接近30%

COP =8, 普及率 100%

超高效空调

太阳热利用

普及率: 20-60%（目前 6%）

热泵采暖

COP＝5普及率 30-70%

燃料电池

普及率 0-20%

高效绝热

减少50%照明需求，普及率 100%

待机电源耗电

降低1/3 ，普及率100%

2050年的低碳住宅舒适和节能

屋顶植被

5

太阳能利用

高效家用电器

减少能源需求，支持舒适和安全生活方式

向公众提供经济和环境信息促使大家成为

低碳消费

减少10-20% 能源需求

如何促进采暖节能:建筑体节能

标准: 65%, 75%建筑节能标准, 低碳建筑标准，欧洲建筑能耗标准

利用可再生能源: 太阳能, 地热利用，微型风机

如何促进采暖节能:供热技术

高效供热技术: 热电联产, 天然气联合循环热电联产,超临界机组热电联产

蓄热系统

户用高效燃气/热泵采暖技术

分布式采暖系统

• 室内家用电器：空调：变频空调，节能30%（交流变频），50%以上（直流变频）冰箱（0.6kWh/天以下）洗衣机(节能30%以上）

• 购物方式延长商品的使用期，减少购买频率少使用塑料袋（每个塑料袋0.2克标煤左右）避免购买过度包装商品

• 出行方式公共汽车，步行和自行车（小汽车每公里排放CO2

220克左右，其他污染物5到16克）环保驾驶（停车熄火，怠速耗油每小时1.2 升，平

稳驾驶）步行和自行车利于健康公交，便利，一种生活方式

我们的日常消费改变

• 其他：太阳能热水器（每次淋浴节能0.3-0.7kWh，或者0.1-0.2立方米

天然气）住宾馆自带洗簌用具，用过后带走使用少喝矿泉水/瓶装饮料，喝净剩余瓶装水尽量不使用电梯（每次升降0.05-0.1kWh)关闭电器供电电源(待机能耗3-10W)更多使用电风扇，而不是空调节能灯衣着改变以适应温度，少使用空调和采暖少用塑料制品（每公斤塑料7公斤标煤）多使用可循环产品节水也即节能将节能作为购房的重要标准之一购买节能产品其他节能行为其他新技术少吃肉食消費当地产品

我们的日常消费改变

24

Technology learning curve

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

2005 2010 2020 2030 2050

Year

Ind

ex,

20

05

=1

Hydrate

Ethanol

IGCC

Fuel Cell IGCC

Hydrogen Car

Poly-Generation

Solar Thermal Power

PV

4th Generation Nuclear

Off shore wind

on shore wind

Biomass Power

Advanced NGCC

Electic Car

Wind 2010

Solar 2010

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤服务业能源需求量

电

热力

天然气

油品

煤气

焦炭

煤

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤城市居民能源需求量

电

热力

天然气

油品

煤气

焦炭

煤

0

20

40

60

80

100

120

140

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤农村居民能源需求量

电

热力

天然气

油品

煤气

焦炭

煤

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤建筑能源需求量

电

热力

天然气

油品

煤气

焦炭

煤

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤建筑能源需求量，发电煤耗法

电

热力

天然气

油品

煤气

焦炭

煤

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤

年份

分部门终端能源需求量，当量法

建筑

交通

工业

农业

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤

年份

分部门终端能源需求量，发电煤耗法

建筑

交通

工业

农业

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2005 2010 2020 2030 2040 2050

%

年份

分部门终端能源需求量，发电煤耗法

建筑

交通

工业

农业

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

百万

吨标

煤

年份

一次能源需求量，2度情景

生物柴油

醇类燃料

生物质能电

太阳能

风电

核电

水电

天然气

油

煤

关键政策

强化的建筑体保温隔热通风标准: 65%, 75%建筑节能标准, 低碳建筑标准，欧洲建筑能耗标准

建筑供热、制冷、通风技术节能标准

节能电器准入和更高节能标准

提高电价，或通过严格的阶梯电价，大幅度提升节能电器的使用

提升热价：分户计量

清洁能源供应

0

20

40

60

80

100

120

140

电视 电冰箱 照明 洗衣机 空调 热水壶 热水器 其他

一个不节能家庭，309kWh/月

Hours W kWh/Day Days 每月电耗

电视 4 160 0.64 330 17.6

电冰箱 0.6 30 18

照明 5 40 0.2 30 6

洗衣机 0.1 30 3

空调 8 500 4 15 60

热水壶 0.5 1000 0.5 30 15

热水器 1 2000 2 25 50

其他 1 1000 1 20 20

189.6

Hours W kWh/Day Days 每月电耗

电视 4 330 1.32 330 36.3

电冰箱 1 30 30

照明 5 70 0.35 30 10.5

洗衣机 0.1 30 3

空调 8 1000 8 15 120

热水壶 0.5 1300 0.65 30 19.5

热水器 1 2800 2.8 25 70

其他 1 1000 1 20 20

309.3

0

10

20

30

40

50

60

70

电视 电冰箱 照明 洗衣机 空调 热水壶 热水器 其他

一个节能家庭，189.6kWh/月

36

- “领跑者项目已经实现-刺激竞争和革新,-促进现有节能技术普及-增加经济竞争力

-创造了“双赢”局面，进入良性循环.

日本领跑者项目: 提高能源效率

(Source) JEMA (2002)

图 冰箱效率

39

政策路线图：超高效户用分体空调

• Efficiency Standard: COP, MEPS• Government Planning• Subsidy

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

2009 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

Start COP

POWER_BOX by Baosteel

2kW wind10kW Solar PV

43

0

5

10

15

20

25

30

2005 2010 2020 2030 2040 2050

MtS

O2

SO2 Emission

BaU

LC

ELC

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2005 2010 2020 2030 2040 2050

10

00

ton

Black Carbon Emission in China

BaU

LowCarbon

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

Mt

NOx Emission in China, ELC scenario

Other

Power generation

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

Mto

n

PM2.5 Emission

Other

Power generation

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050

ton

Mercury Emission

Other

Power generation

GDP快速发展,可以支持我国实现大幅度减排需要的资金

2005年： 18.3万亿2010年：40.3 万亿，年均增长10.9%，现价年均增长16.7%预计2015年：75万亿

2018年：105万亿，折合美元16.6万亿（汇率6.3元=1美元），人均1.2 万美元

2020年：131万亿

2010年到2020年累计新增 GDP450万亿， 累计GDP860万亿