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

與此同時(shí)，建筑能耗本身的特點(diǎn)在悄然發(fā)生著變化。

變化一：電能占建筑能耗比例增長(zhǎng)了近一倍

近年來(lái)建筑的能源消費(fèi)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(zhǎng)趨勢(shì)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(fèi)總量中的占比從23%增長(zhǎng)到43%，增長(zhǎng)了將近一倍。
未來(lái)，建筑電氣化仍將持續(xù)。一方面是內(nèi)因驅(qū)動(dòng)，電能作為二次能源沒(méi)有室內(nèi)污染排放，用戶(hù)越來(lái)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(shí)電氣化數(shù)字化、智能化設(shè)備的數(shù)量增加也拉動(dòng)了建筑的新增電力需求。而另一方面是外因驅(qū)動(dòng)，在城市能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下，很多機(jī)構(gòu)都對(duì)我國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型情景做過(guò)預(yù)測(cè)，為實(shí)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(lái)終端能源消費(fèi)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(jiàn)，建筑電氣化未來(lái)還有很大的發(fā)展空間，電能將成為未來(lái)建筑最主要的能源類(lèi)型。

圖1 建筑能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)來(lái)源：清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心《中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)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(guò)去建筑節(jié)能的工作重點(diǎn)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(guó)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本普及，越來(lái)越多省市逐步實(shí)施節(jié)能75%、80%節(jié)能設(shè)計(jì)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(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)提升所帶來(lái)的節(jié)能收益正在逐步減弱，且實(shí)際上建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升也未能抵消建筑日益增長(zhǎng)的用能需求，建筑能耗總量及其在全社會(huì)能耗中的占比反而增加。未來(lái)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(duì)建筑節(jié)能的整體貢獻(xiàn)將會(huì)越來(lái)越有限。

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

變化三：關(guān)注點(diǎn)從kWh/㎡到同時(shí)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(zhǎng)。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(shí)，即為零能耗建筑，但由于光伏發(fā)電與負(fù)荷需求時(shí)間不同步，在不采用儲(chǔ)能技術(shù)的情況下，仍需要從電網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)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(huì)用電量和最高電力負(fù)荷分別預(yù)計(jì)增長(zhǎng)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(zhǎng)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?jī)H為500-1600小時(shí)，但是仍大量面臨著配網(wǎng)容量不足尤其是電動(dòng)車(chē)接入問(wèn)題，其根源就在于峰值負(fù)荷問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決。因此，未來(lái)建筑節(jié)能關(guān)注重點(diǎn)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(gè)問(wèn)題，一個(gè)是如何降低峰值負(fù)荷以實(shí)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(gè)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(kāi)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(shí)，使建筑成為電網(wǎng)的柔性需求，對(duì)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(chǔ)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(chǎng)（能源基地）和長(zhǎng)輸通道構(gòu)成基本格局上，城市分布式能源+儲(chǔ)能迅速發(fā)展。
分布式光伏方面：2013-2018年分布式光伏的累計(jì)裝機(jī)容量從不到500萬(wàn)kW增長(zhǎng)到1.2億kW。2018年分布式光伏占光伏累計(jì)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(shí)，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(jià)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(guò)90%。分布式光伏發(fā)電在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越強(qiáng)。
分布式儲(chǔ)能方面：截至2018年底我國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)達(dá)3130萬(wàn)kW，其中電化學(xué)儲(chǔ)能達(dá)到107萬(wàn)kW，位列第二。從電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、電網(wǎng)需求等方面分析，電化學(xué)在未來(lái)五年內(nèi)將迎來(lái)爆發(fā)增長(zhǎng)階段，延續(xù)超過(guò)70%的年增長(zhǎng)速度，到2023年儲(chǔ)能規(guī)模接近2000萬(wàn)kW。與此同時(shí)，儲(chǔ)能電池的成本也在快速降低。在2009年至2013年期間，每千瓦時(shí)電池的成本降低了65%以上。

圖5 光伏系統(tǒng)及組件價(jià)格

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

隨著分布式能源和儲(chǔ)能越來(lái)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(dòng)向局部雙向流動(dòng)的轉(zhuǎn)變。分布式蓄電池（包括電動(dòng)車(chē)）可以從不同節(jié)點(diǎn)接入建筑配電網(wǎng)，雙向充放電；建筑也可以實(shí)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(fèi)者，還可以是生產(chǎn)者，必要時(shí)甚至可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)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(dòng)車(chē)之間呈現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)烈的交互需求。
直流建筑是集成光伏、儲(chǔ)能的靈活高效平臺(tái)。采用直流配電后，傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)中光伏、儲(chǔ)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(shí)，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(jiǎn)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(duì)于提升建筑電網(wǎng)互動(dòng)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(dòng)性的兩個(gè)維度。建筑節(jié)能技術(shù)將會(huì)從單純的能效提升技術(shù)和需求響應(yīng)技術(shù)開(kāi)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(guò)程中，技術(shù)的進(jìn)步會(huì)打破各自的領(lǐng)域邊界，實(shí)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(yùn)、城市間客運(yùn)甚至貨運(yùn)都呈現(xiàn)出較強(qiáng)的電氣化趨勢(shì)，一方面電池技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降會(huì)促進(jìn)分布式儲(chǔ)能在建筑終端的普及應(yīng)用；另一方面電動(dòng)車(chē)本身的儲(chǔ)能通過(guò)雙向變換有可能成為建筑分布式儲(chǔ)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(yáng)能光伏應(yīng)用的主戰(zhàn)場(chǎng)，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(guò)建筑、工業(yè)、交通的綜合解決方案，推動(dòng)城市能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，對(duì)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(diǎn)點(diǎn)滴滴，有的也許變化得快一些，有的也許剛剛開(kāi)始，同時(shí)這些點(diǎn)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(guò)程中，建筑節(jié)能也不例外。我們每個(gè)人對(duì)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(lái)。