科創未來|一座“島”的碳中和試驗

科創未來|一座“島”的碳中和試驗

四川在線記者 唐澤文

2月18日,春節後上班第一天。中國建築西南設計院高級工程師張國昊早早就到辦公室,打開電腦,不斷測算着一組組數據。電腦顯示屏上,一個圓筒狀的三維圖形被他不停拉拽。張國昊説,這個圖形是天府新區獨角獸島上的一棟建築模型,模型上的每個小方格,都代表一個耗電區域。自己現在的工作重點,就是降低整個建築的能耗。“辦公建築平均每平方米耗電量為每年68度,我們現在的設計值是55度。”

能耗降低意味着排碳量降低,雖然這一數值已經達到了全國領先水平,但另一組數據卻讓人不敢放鬆警惕——初步統計,整個天府新區全面運行起來後,按照現行平均排放水平看,一年二氧化碳排放量將超過20萬噸,而區域內通過植被等生態體系吸收二氧化碳的能力只有3萬噸左右。要實現碳中和,意味着必須解決這17萬噸的差值。

正在規劃建設中的獨角獸島,成為了彌補這一差值的“試驗田”。

科創未來|一座“島”的碳中和試驗

獨角獸島建築中空處進行了景觀打造並安裝了雨水收集系統。記者 郝飛 攝

天府新區湖畔路東段興隆湖旁,獨角獸島的啓動區已完工95%。上班第一天,施工方中建五局獨角獸島啓動區項目執行經理賀鑫來到現場,安排最後收尾工作,“按計劃3月就將正式交付給運營部門。”

這是獨角獸島建成的第一個建築。記者走進其中的第一感受:不開燈也很敞亮。

賀鑫介紹,建築中間為中空式螺旋設計,最大程度接收自然光線。白天,自然光能覆蓋70%面積。而建築邊緣的房間,也通過在向陽面開天窗的方式引入光照,“只需在較暗的地方用LED燈補充下亮度就行。”

這棟建築的建設速度並不快,2018年就開始動工,但實際施工週期一年不到。“主要都在調方案。”賀鑫説,這期間方案一共調整了數十次,調整的一個關鍵點就是降能耗。“思路體現在很多細節處。比如通風管道,就從傳統的金屬管道改為布藝方案。布藝管道自帶保温層,在冷暖氣輸送過程中能降低熱損耗,從而降低排碳量。”

碳中和的一個重要環節是“少排”。按照規劃,我國將在2030年實現碳達峯,而在城鎮化推進的背景下如何實現“少排”,這是一個讓業內人士絞盡腦汁的問題。

中國建築西南設計院副總工程師鍾鵬介紹,建築設計本身的“綠色化”是一方面,更重要的是對區域內能源供給採取更合理的控制手段。他給出一組數據:全球範圍看,建築能耗佔全社會能耗三分之一。“這其中,建築修建的能耗佔一到兩成,絕大部分來自於建築運營。”

如何讓運營能耗更低?建立區域內專屬的“能源控制中心”是獨角獸島選擇的方案。而鍾鵬所在的中國建築西南設計院正是該能源中心的設計方。

規劃中的“能源控制中心”佔地8000平方米,地下部分包含數十座機房,地面部分為大型冷卻塔。高效、低碳,是整個中心的特點。

高效首先體現在能效比上。以空調為例,普通家用空調的製冷量和耗電比普遍為3.0左右,而該能源中心能讓這個數值達到5.0。“能效比高了,達到同樣的温度,耗電更少。”張國昊説,他之所以能在設計上降低每平方米的耗電量,就是因為有能源中心的支持,地源熱泵、水源熱泵等節能手段,都將被能源中心採用,而且“中心採取集中調控的形式,將更有機會申請到諸如光伏電、風電等清潔能源,排碳量進一步降低。”

科創未來|一座“島”的碳中和試驗

獨角獸島啓動區已基本完工

“節能減排是實現碳中和的具體手段。但碳中和是一個數據目標,不能只是‘定性’地節能減排,具體減了多少,排了多少,要有‘定量’的數據監控。”國家電網四川電力互聯網部數據採集與管理處處長徐厚東説。

國家電網目前正與天府新區聯手建設“碳中和示範區”。“我們將建設‘能源智慧大腦’,全程追蹤天府新區的‘碳足跡’。”徐厚東説,以前的碳排放測算很“粗”,就是根據GDP數據和行業類別進行估算。而他們接下來要做的,就是要讓測算由“粗”變“細”。

怎麼變?“構建全新的‘碳排放計算模型’。”在天府新區,碳排放的計算將精準融入能源消耗量、能源種類、工作人員結構、行業構成形態等所有影響碳排放的因素。每個行業,甚至每個單位的碳排放量、趨勢、規律,都能精準檢測到小數點後兩位。

這套系統建設成熟後將不止應用於天府新區,它將依託能源大數據資源,匯聚電能生產、傳輸、使用等全鏈條數據,對全川3184座水電廠、242座火電廠、1871座光伏電站以及35座風電場進行實時感知,構建全省的動態排放因子測算模型。

“除去建築本身的能源控制,建築之外的減排也是關鍵。”鍾鵬説,以獨角獸島為例,整個島的建設將配合未來建成的TOD項目,進行綠色出行方案整合,引導大家通過公交出行,降低碳排放量。

另一方面,在私家車出行上,徐厚東介紹,目前整個新區也在快速鋪開汽車充電樁網絡,“明年底,四川將建成新能源汽車充電樁20萬個以上,天府新區是重點區域。”

電能替代也是獨角獸島乃至整個天府新區下一步減排重點。“傳統天然氣鍋爐我們基本不會在設計方案中考慮了,能用電替代的都用電。”張國昊説。

徐厚東給出一組數據:“十三五”期間四川電能替代445億千瓦時,減少二氧化碳排放3819萬噸。預計“十四五”期間可以完成電能替代915億千瓦時,減少二氧化碳排放7850萬噸。“四川的水、火電比大致為7:3,電力的‘清潔度’全國看已算高的。但在天府新區,我們還將進一步調整供電結構,降低其排碳量。”

按照規劃,我國將在2060年實現碳中和。“作為公園城市首提地,天府新區將對標國際優良實踐,時間節點看,我們肯定會提前。”四川天府新區生態環境和城市管理局副局長楊釘説。

但具體能提前多久?“現在就正在摸清自己的‘家底’。”目前天府新區正聯合各相關單位,摸清二氧化碳直接和間接排放的“家底”。通過建立統計核算體系、常態化編制温室氣體清單等方式,確保數據長期可比。“具體的規劃時間表及路線圖,都在制定之中。”

碳中和的另一個重要環節是“多吸碳”。前不久,中國社會科學院數量經濟與技術經濟研究所發佈《碳中和前景下的能源轉型:選擇與路徑》報告。報告顯示,我國實現碳中和的三大難題之一,是各種非碳能源雖然能實現減碳,但沒有碳中和即固碳效果,即“多吸碳”的能力還不夠強。

具體落在天府新區看,3萬噸的生態系統“吸碳”量,還需要進一步提升。

對此,楊釘表示,目前天府新區正在提升生態系統碳匯能力,通過將降碳要求融入城鄉綠化,完善域內生態補償增碳機制等方式,提高自然空間碳匯。

自然碳匯還只是一方面。“這種方式還有一定侷限性。”四川天府新區生態環境和城管局相關負責人介紹,我省早在2018年就舉行過“碳中和會議”,並在龍泉山城市森林公園建設500畝“碳中和”林,用20年時間增加碳匯,用以完全抵消那次會議產生的921噸碳排放總量。“時間有些長。”

怎麼讓“吸碳”這一過程更加“短平快”?社科院的報告給出另一條路徑:加強碳基能源的循環利用,將工業過程排放的二氧化碳捕集後,將其化學合成為醇醚化合物以實現碳中和或者部分碳中和。

“目前我們已開始相關研究,正在着手佈局碳中和技術創新平台。”楊釘介紹,這個平台將專門負責碳中和領域的技術創新,在為天府新區提供支持的同時,還能向外輸出相關技術,為全省乃至全國的碳中和工作提供幫助。

下一步,天府新區還將突出公園城市特點,打造國家級新區低碳高質量發展樣板:規劃上,高標準高質量建設智慧、低碳、宜居的新區,讓綠色低碳元素看得見、摸得着;行動上,以能源低碳化高效化為導向,以交通、建築、產業低碳化為重點,建設低碳社區;創新上,發揮技術創新平台、國際交流窗口作用,推進先進脱碳技術研發和推廣。

整個獨角獸島的外觀設計方案,由扎哈·哈迪德事務所負責。設計中,獨角獸島被比喻為一朵蓮花,企業在獨角獸島上“有機”生長。“天府新區則是一個更大的池塘,生態、環保的理念,將讓更多‘蓮花’成長得更好。”楊釘説。

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