在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，我國人民生活水平大幅提升，第三產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明從2001年到2018年城鎮(zhèn)居民消費支出增長了4倍，城鎮(zhèn)每百戶空調(diào)擁有量增長了3倍，第三產(chǎn)業(yè)GDP增長了9倍。然而，城鎮(zhèn)人均建筑能耗強(qiáng)度從0.54tce/cap增長到0.94tce/cap，僅增長60%；城鎮(zhèn)建筑單位面積能耗僅從18.9kgce/㎡增長到21.1kgce/㎡，僅增長12%。相比之下，建筑能耗強(qiáng)度的“緩慢”增長反映了建筑節(jié)能工作的顯著成效。

與此同時，建筑能耗本身的特點在悄然發(fā)生著變化。

變化一：電能占建筑能耗比例增長了近一倍

近年來建筑的能源消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化，其中化石燃料占比小幅提升，低品位采暖熱量占比基本維持不變，電能占比大幅提高，農(nóng)村生物質(zhì)能占比減小。其中，建筑電氣化的顯著增長趨勢主要體現(xiàn)在2001-2017年間建筑用電量的年均增速達(dá)9.4%，電能在建筑終端能源消費總量中的占比從23%增長到43%，增長了將近一倍。
未來，建筑電氣化仍將持續(xù)。一方面是內(nèi)因驅(qū)動，電能作為二次能源沒有室內(nèi)污染排放，用戶越來越多地使用電熱水器和電炊具以減少室內(nèi)燃料燃燒，電能替代持續(xù)進(jìn)行；同時電氣化數(shù)字化、智能化設(shè)備的數(shù)量增加也拉動了建筑的新增電力需求。而另一方面是外因驅(qū)動，在城市能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下，很多機(jī)構(gòu)都對我國未來能源轉(zhuǎn)型情景做過預(yù)測，為實現(xiàn)巴黎協(xié)定減碳目標(biāo)，為適應(yīng)高比例風(fēng)光水核的低碳能源供給結(jié)構(gòu)，未來終端能源消費結(jié)構(gòu)中的電能占比需要大幅提高到60%以上，其中建筑領(lǐng)域的上述比例甚至要達(dá)到70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前水平。由此可見，建筑電氣化未來還有很大的發(fā)展空間，電能將成為未來建筑最主要的能源類型。

圖1 建筑能源消費結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)來源：清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》）

變化二：采暖空調(diào)能耗和其他能耗之比例逐漸由2:1向1:2轉(zhuǎn)變 

過去建筑節(jié)能的工作重點主要在于暖通空調(diào)的能耗降低和能效提升。以建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)為例，自上世紀(jì)90年代起，我國建筑節(jié)能經(jīng)歷了“30%-50%-65%”的三步式發(fā)展，目前建筑節(jié)能65%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本普及，越來越多省市逐步實施節(jié)能75%、80%節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，甚至近（凈）零能耗的、零能耗標(biāo)準(zhǔn)。然而，從30%->50%->65%->75%，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)提升所帶來的節(jié)能收益正在逐步減弱，且實際上建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升也未能抵消建筑日益增長的用能需求，建筑能耗總量及其在全社會能耗中的占比反而增加。未來隨著采暖空調(diào)能耗和電器設(shè)備能耗的比例逐漸由2:1向1:2轉(zhuǎn)變，單純提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能對建筑節(jié)能的整體貢獻(xiàn)將會越來越有限。

圖3 終端電器數(shù)量增長和數(shù)字化發(fā)展（數(shù)據(jù)來源：IEA《Energy Efficiency 2019》）

變化三：關(guān)注點從kWh/㎡到同時關(guān)注kW/㎡

建筑節(jié)能面臨挑戰(zhàn)不僅僅在用電量增加，更要考慮峰值負(fù)荷增長。以零能耗建筑為例，按照通常的理解當(dāng)年光伏發(fā)電量等于年用電量時，即為零能耗建筑，但由于光伏發(fā)電與負(fù)荷需求時間不同步，在不采用儲能技術(shù)的情況下，仍需要從電網(wǎng)購買38%的用電量（案例模擬數(shù)據(jù)）。進(jìn)一步從城市尺度考慮，以深圳市為例，根據(jù)《深圳市能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，2015-2020年全社會用電量和最高電力負(fù)荷分別預(yù)計增長22%和33%，城市電力峰值負(fù)荷增速高于用電量增速。峰值負(fù)荷的快速增長一方面導(dǎo)致電網(wǎng)持續(xù)大量的投資為城市供配網(wǎng)設(shè)施增容，而另一方面這些城市供配電設(shè)施的利用率進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)性變差。在建筑中，目前建筑配電設(shè)備利用率不到20%，年用電量÷建筑入口配電容量僅為500-1600小時，但是仍大量面臨著配網(wǎng)容量不足尤其是電動車接入問題，其根源就在于峰值負(fù)荷問題沒有得到有效解決。因此，未來建筑節(jié)能關(guān)注重點迫切地需要從kWh/㎡到同步關(guān)注kW/㎡。

在建筑用電負(fù)荷（kW/㎡）方面，需要解決兩個問題，一個是如何降低峰值負(fù)荷以實現(xiàn)電網(wǎng)供配電設(shè)施的投資節(jié)省和利用率提升；而另一個是如何增強(qiáng)負(fù)荷靈活調(diào)節(jié)能力以促進(jìn)可再生能源的電網(wǎng)集中接入和建筑分布式開發(fā)。研究建筑柔性用電技術(shù)，在建筑分布式能源得到充分利用的同時，使建筑成為電網(wǎng)的柔性需求，對于減小電網(wǎng)配電設(shè)施容量和電源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型都有重要意義。

圖4 “光伏+儲能”建筑的靈活調(diào)節(jié)特性
變化四：電源從集中到分布，配電從單向到雙向

城市電力系統(tǒng)的電源形式正在從以集中為主的形式向集中與分散并存的形式轉(zhuǎn)變。在大型集中電廠（能源基地）和長輸通道構(gòu)成基本格局上，城市分布式能源+儲能迅速發(fā)展。
分布式光伏方面：2013-2018年分布式光伏的累計裝機(jī)容量從不到500萬kW增長到1.2億kW。2018年分布式光伏占光伏累計裝機(jī)容量的比例達(dá)28%，占當(dāng)年新增容量的比例達(dá)50%。與此同時，隨著分布式光伏的規(guī)?；l(fā)展，其成本也在迅速下降。2008年光伏系統(tǒng)價格約50元/Wp，而目前甚至已降至4元/Wp以下，十年間降幅超過90%。分布式光伏發(fā)電在電力市場中的競爭力越來越強(qiáng)。
分布式儲能方面：截至2018年底我國已投運儲能項目累計達(dá)3130萬kW，其中電化學(xué)儲能達(dá)到107萬kW，位列第二。從電化學(xué)儲能技術(shù)、電網(wǎng)需求等方面分析，電化學(xué)在未來五年內(nèi)將迎來爆發(fā)增長階段，延續(xù)超過70%的年增長速度，到2023年儲能規(guī)模接近2000萬kW。與此同時，儲能電池的成本也在快速降低。在2009年至2013年期間，每千瓦時電池的成本降低了65%以上。

圖5 光伏系統(tǒng)及組件價格

圖6 電化學(xué)儲能成本與轉(zhuǎn)換效率發(fā)展趨勢（數(shù)據(jù)來源：IRENA《Energy storage and renewable s: costsand markets to 2030》）

隨著分布式能源和儲能越來越多地在建筑中應(yīng)用，建筑配電網(wǎng)的電流方向正逐漸從單向流動向局部雙向流動的轉(zhuǎn)變。分布式蓄電池（包括電動車）可以從不同節(jié)點接入建筑配電網(wǎng)，雙向充放電；建筑也可以實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向交互。建筑之于電網(wǎng)已不限于是消費者，還可以是生產(chǎn)者，必要時甚至可以離網(wǎng)獨立運行。隨著配電從單向轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向，建筑與電網(wǎng)、建筑與電動車之間呈現(xiàn)出越來越強(qiáng)烈的交互需求。
直流建筑是集成光伏、儲能的靈活高效平臺。采用直流配電后，傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)中光伏、儲能的DC/AC逆變器以及直流負(fù)載（變頻設(shè)備、LED燈、數(shù)字化設(shè)備等）的AC/DC整流器都可以取消，從而可以有效提高建筑配電效率，節(jié)省成本。同時，由于直流電網(wǎng)不需要考慮頻率和相位，其控制調(diào)節(jié)更加簡單。在直流建筑基礎(chǔ)上，考慮建筑設(shè)備的多樣性及人行為的靈活性，研究分布式的建筑柔性用電控制模式對于提升建筑電網(wǎng)互動性有重要意義。
因此，建筑節(jié)能技術(shù)路徑將從單一的能效維度拓展為能效和電網(wǎng)互動性的兩個維度。建筑節(jié)能技術(shù)將會從單純的能效提升技術(shù)和需求響應(yīng)技術(shù)開始，結(jié)合產(chǎn)生采用節(jié)能措施的需求響應(yīng)技術(shù)、結(jié)合需求響應(yīng)的能效提升技術(shù)等，并進(jìn)一步融合形成分布式能源集成利用技術(shù)和電網(wǎng)友好型建筑技術(shù)（Grid Efficiency Building）。

圖7 建筑節(jié)能路徑的二維分析 
變化五：從建筑自身節(jié)能到與工業(yè)、交通協(xié)同

建筑、工業(yè)、交通電氣化加速過程中，技術(shù)的進(jìn)步會打破各自的領(lǐng)域邊界，實現(xiàn)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展。建筑與交通之間，城市內(nèi)客運、城市間客運甚至貨運都呈現(xiàn)出較強(qiáng)的電氣化趨勢，一方面電池技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降會促進(jìn)分布式儲能在建筑終端的普及應(yīng)用；另一方面電動車本身的儲能通過雙向變換有可能成為建筑分布式儲能的有機(jī)組成部分（BVB）。建筑與工業(yè)之間，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)高耗能行業(yè)伴隨經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和大宗物資的循環(huán)利用，電能替代和利用直流控制具有廣闊的空間；另一方面高端制造業(yè)將在材料科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)方面為直流在建筑中應(yīng)用和智慧化奠定很好的基礎(chǔ)。此外，分布式光伏建筑應(yīng)用將成為太陽能光伏應(yīng)用的主戰(zhàn)場，建筑直流化發(fā)展也與照明、智慧終端、數(shù)據(jù)中心等產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。通過建筑、工業(yè)、交通的綜合解決方案，推動城市能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，對減緩電力供應(yīng)峰谷差和溫室氣體排放將起到至關(guān)重要的作用。

圖8 建筑電氣化與交通、工業(yè)的關(guān)聯(lián)
歷數(shù)上述點點滴滴，有的也許變化得快一些，有的也許剛剛開始，同時這些點滴也不能全面反映建筑節(jié)能的整體面貌，但變化終究是不可避免的，在技術(shù)發(fā)展日新月異的過程中，建筑節(jié)能也不例外。我們每個人對于變化都有一種先天的“恐懼”，與其躊躇揣摩，不如擁抱變化，直面挑戰(zhàn)，共同暢想未來。