能源危機(jī)的警示

能源危機(jī)在全球范圍內(nèi)已不是新鮮事。202年夏季以來(lái)，能源供給不足疊加高溫天氣，歐洲電價(jià)創(chuàng)新高，交易的次年法國(guó)電價(jià)達(dá)到了7.73元/千瓦時(shí)，德國(guó)突破6.84元/千瓦時(shí)，高電價(jià)直接導(dǎo)致高通脹和社會(huì)不穩(wěn)定。50年前和2022年西方能源危機(jī)的直接導(dǎo)火索都是國(guó)家或組織之間的博弈沖突。20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)是因?yàn)闅W佩克國(guó)家的石油減產(chǎn)和石油出口禁令，本次危機(jī)緣于俄歐沖突。它看起來(lái)是國(guó)家或組織之間的博弈引起的，但是究其根本，資源有限本身才是核心原因。據(jù)歐盟能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，石化能源將在21 世紀(jì)內(nèi)開(kāi)采殆盡，石油需求在2020―2030年達(dá)到峰值。有限的資源在全球進(jìn)行分配，加上國(guó)家實(shí)體之間的壁壘，供給不足不是偶然現(xiàn)象，以后或許會(huì)頻發(fā)并導(dǎo)致更深刻的危機(jī)。當(dāng)然，能源危機(jī)也給人們帶來(lái)了反思和改變，自20世紀(jì)70年代石油危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，歐洲大力發(fā)展清潔能源，并直接推進(jìn)了《京都議定書(shū)》的簽訂和巴黎氣候峰會(huì)等事件，達(dá)成了節(jié)能減碳的全球共識(shí)。

從我國(guó)情況來(lái)看似乎是另一番情景，由于近年來(lái)能源供應(yīng)的平穩(wěn)和電網(wǎng)技術(shù)的支撐，電價(jià)一直維持在低位。這對(duì)于制造業(yè)大國(guó)維持競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要，但也導(dǎo)致人們的能源危機(jī)意識(shí)并不強(qiáng)烈，節(jié)能動(dòng)力不足。我國(guó)電力消費(fèi)總量巨大并呈臺(tái)階式增長(zhǎng)（圖1-1），電力供給快速增長(zhǎng)有難度，2021和2022年的多地拉閘限電就敲響了警鐘。在發(fā)展快車(chē)道上的我國(guó)對(duì)電力的需求只會(huì)越來(lái)越大，現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步優(yōu)化，節(jié)能降耗也相當(dāng)緊迫。回頭來(lái)看，21 世紀(jì)初開(kāi)始大力發(fā)展清潔能源的策略起到了積極作用，截至2020年，清潔能源消費(fèi)的占比達(dá)到了24.4%（圖1-2）。但還需看到，煤電的消費(fèi)占比依然達(dá)到56.5%，而且較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，它都將是我國(guó)主要依賴(lài)的能源，這給節(jié)能減排帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。另外我國(guó)單位GDP能耗、人均能耗分別為世界平均水平的1.4和1.44倍[1]，所以需要加大新能源的供給，而更為重要的是當(dāng)前需要注重能源消費(fèi)環(huán)節(jié)，全面推行能源節(jié)約和提效。即使大力發(fā)展清潔能源， 如果不在有效節(jié)能上下功夫，遠(yuǎn)期供需矛盾也難以化解。況且，清潔能源生產(chǎn)的原材料供應(yīng)也是有限的，而且我國(guó)部分材料還受制于人。鋰、鎳、鈷、錳、稀土等重要生產(chǎn)材料的全球儲(chǔ)量都有限度。以新能源汽車(chē)為例，全球可開(kāi)采鋰資源約為1350萬(wàn)噸，按目前技術(shù)來(lái)估算，平均每輛電動(dòng)車(chē)消耗約7.5 kg 鋰2，全球鋰資源只能支撐制造約18 億輛鋰電池電動(dòng)車(chē)。重大能源技術(shù)的提升都不是持續(xù)發(fā)生的，而是脈沖式的，在重大技術(shù)革新發(fā)生之前，需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)都不可持續(xù)。我國(guó)尚未爆發(fā)大規(guī)模能源危機(jī)，但是從需求增長(zhǎng)的趨勢(shì)看，不可不防。所以無(wú)論從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展還是從能源安全的角度來(lái)看，節(jié)能提效始終都是極為重要的。

在節(jié)能方面，建筑領(lǐng)域任重道遠(yuǎn)。2019 年全國(guó)建筑全過(guò)程能耗總量為22.33億噸標(biāo)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的45.8%，碳排放占比達(dá)50.6%[2]。隨著我國(guó)居住條件的改善，用電量還在快速增長(zhǎng)�？照{(diào)普及率越來(lái)越高，居住環(huán)境越來(lái)越精致舒適。生活也越來(lái)越便利，坐在家中就可調(diào)用諸多的電器，還能調(diào)配大量的資源，遙控視線范圍之外的貨品和物流。但在這樣未來(lái)化的場(chǎng)景中，各種智能設(shè)備帶來(lái)的超級(jí)便利都需要巨大的電力增量支撐。它包含的不單是手機(jī)等智能設(shè)備的耗能，更多的是經(jīng)由它們發(fā)出的一道道資源調(diào)動(dòng)指令所帶來(lái)的耗能。然而壞消息是一定技術(shù)條件下的電力增量都有極限，關(guān)鍵性的清潔能源技術(shù)如氫能源和可控核聚變應(yīng)用都還未成形。從以往新技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)看，新技術(shù)投入大范圍使用要經(jīng)歷研發(fā)、試用和產(chǎn)業(yè)化等一系列環(huán)節(jié)，更不用說(shuō)突破性的新技術(shù)還在研發(fā)的路上。無(wú)論是因?yàn)槭苤朴谀茉淳o張，還是要順應(yīng)將來(lái)的技術(shù)發(fā)展，建筑的未來(lái)趨勢(shì)都是，一方面建筑可成為產(chǎn)生清潔能源的供給端，另一方面又要成為利用清潔能源的使用端，以節(jié)能降耗。對(duì)于建筑作為清潔能源的供給端，光伏建筑一體化（BIPV）和分布式風(fēng)能發(fā)電為建筑設(shè)計(jì)提供了方向。越來(lái)越多的房屋業(yè)主注意到了BIPV 在節(jié)電和投資回報(bào)上的吸引力，產(chǎn)品應(yīng)用逐漸被常規(guī)化。因?yàn)閲?guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，目前光伏發(fā)電越來(lái)越具有經(jīng)濟(jì)效益，而且BIPV 又進(jìn)一步減少了遠(yuǎn)距離輸電的成本。2022 年6 月我國(guó)發(fā)布的《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》提出，到2025年新建公共機(jī)構(gòu)建筑、廠房屋頂光伏覆蓋率力爭(zhēng)達(dá)到50%[3]。它在技術(shù)上主要依賴(lài)光電轉(zhuǎn)化的效率提升，建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域只是配合其一體化安裝，這對(duì)建筑表皮設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

對(duì)于建筑作為清潔能源的使用端，需要通過(guò)對(duì)建筑設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化，爭(zhēng)取利用環(huán)境中的自然能源。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能降耗的目的�！冻青l(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》也提出，2030年前嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)新建居住建筑本體要達(dá)到83% 的節(jié)能要求，其他區(qū)域要達(dá)到75%的節(jié)能要求。建筑設(shè)計(jì)中的布局、朝向、形體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等方面都是影響能耗的因素。如果低能耗或近零能耗房屋得以大量建設(shè)，這對(duì)降低社會(huì)總能耗的作用相當(dāng)可觀。在形體空間上進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)是*經(jīng)濟(jì)的手段，也是節(jié)能的源頭環(huán)節(jié)。