清華新聞網(wǎng)10月16日電 城市建筑運(yùn)行階段的碳減排是全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推動(dòng)建筑運(yùn)行階段的深度脫碳對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。如何在城市尺度上實(shí)現(xiàn)建筑級(jí)精準(zhǔn)碳排放核算，并耦合需求側(cè)與供給側(cè)因素制定可實(shí)施的脫碳路徑是當(dāng)前研究的重要問(wèn)題。然而，現(xiàn)有模型在空間粒度、技術(shù)整合與系統(tǒng)協(xié)同方面存在不足，難以捕捉建筑間的異質(zhì)性，無(wú)法支撐從宏觀(guān)目標(biāo)到微觀(guān)執(zhí)行“最后一公里”的銜接。
針對(duì)上述問(wèn)題，清華大學(xué)地學(xué)系關(guān)大博教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了CEADs-Building模型，融合了建筑類(lèi)型、功能與幾何形態(tài)等多維屬性，并耦合了電廠(chǎng)設(shè)施級(jí)別的能源供應(yīng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑運(yùn)行階段直接（范圍一）和間接（范圍二）碳排放的精準(zhǔn)核算。研究進(jìn)一步提出了涵蓋需求側(cè)與供給側(cè)的多項(xiàng)減排技術(shù)，并通過(guò)基準(zhǔn)、調(diào)控和藍(lán)圖三種情景，系統(tǒng)分析了南京市的建筑脫碳路徑。
研究結(jié)果顯示，南京市建筑運(yùn)行碳排放存在顯著的空間和功能異質(zhì)性?？臻g上，中心城區(qū)排放分布均勻，而郊區(qū)則呈現(xiàn)多點(diǎn)開(kāi)花的模式。研究顯示，南京街道的碳排放特征與主導(dǎo)建筑功能密切相關(guān)，可以分成“工業(yè)基地型”（如南京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)）、“綜合型”（如秣陵街道）、“居住型”（如江東街道）和“公共服務(wù)型”（如孝陵衛(wèi)街道）四種典型類(lèi)型。
圖1.南京市建筑運(yùn)行碳排放現(xiàn)狀（2019）
研究揭示了不同減排策略的成效差異。在需求側(cè)，針對(duì)商業(yè)建筑的暖通空調(diào)（HVAC）、照明及電器設(shè)備進(jìn)行能效提升最為有效，凸顯需求側(cè)技術(shù)改造的關(guān)鍵作用；在供給側(cè)，減排效益主要來(lái)源于在2045年前加速淘汰燃煤電廠(chǎng)以及提高可再生能源（太陽(yáng)能/風(fēng)能/核能）并網(wǎng)比例，到2050年建筑相關(guān)電力碳排放將顯著下降，形成以低碳電源為主導(dǎo)的供應(yīng)體系。情景分析表明，在調(diào)控情景下，全市建筑運(yùn)行碳排放在2029年達(dá)峰；而在更為激進(jìn)的藍(lán)圖情景下，碳排放可提前至2026年達(dá)峰，并在2050年降至極低水平。研究表明，僅依賴(lài)單一維度措施難以達(dá)成深度脫碳目標(biāo)，必須系統(tǒng)整合終端節(jié)能技術(shù)推廣與電力結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型，從而形成政策合力，推動(dòng)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
圖2.不同減排情景下典型街道的碳排放路徑（2020-2050）
研究構(gòu)建了一套基于建筑尺度的碳排放核算與減排路徑分析模型，首次在單個(gè)建筑級(jí)別上系統(tǒng)模擬并規(guī)劃了南京市101條街道、53.4萬(wàn)棟建筑從2020年至2050年的建筑運(yùn)行階段碳中和路徑，為城市尺度的精準(zhǔn)減碳治理提供了可操作的科學(xué)工具和決策依據(jù)。
研究成果以“面向城市碳中和的建筑尺度建?？蚣埽阂阅暇┦袨槔保ˋ building-scale modeling framework for urban net-zero transitions in Nanjing）為題，于10月8日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
清華大學(xué)地學(xué)系2022級(jí)博士生陳玉馨為論文第一作者，地學(xué)系教授關(guān)大博為論文通訊作者。合作單位包括倫敦大學(xué)學(xué)院、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、劍橋大學(xué)賈奇商學(xué)院和南京大學(xué)。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)自主科研計(jì)劃等的資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-64016-7
供稿：地學(xué)系
編輯：李華山
審核：郭玲
