建筑电气化助力碳中和的意义和挑战演讲人：张伟演讲人：张伟国际铜业协会（中国）国际铜业协会（中国）电气安全电气安全&&智能化项目智能化项目01剖析建筑电气化于碳中和进程的意义/￿Contents/￿Contents目￿录02建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统03面临的挑战04国际铜业协会在中国01剖析建筑电气化于碳中和进程的意义剖析建筑电气化于碳中和进程的意义01碳中和降低碳排放降低能耗总量调整产业节能–提高能效清洁能源转型提高清洁能源比例提高电气化率推进负碳碳捕捉与封存生物质碳捕捉空气碳捕捉碳中和逻辑简图剖析建筑电气化于碳中和进程的意义0122%,51%90%2018年建筑运营碳排放占全国能源碳排放约22%。全过程碳排放占比约51%。（中国节能协会）2060碳中和目标下，在建筑用能需求合理增长的前提下，建筑电力系统至少达到双90%（即建筑电气化率90%，建筑电力供给中非化石比例90%），同时大力推进建筑节能工作，建筑碳排放量才有可能降到5.5亿吨左右，基本满足巴黎协定2度目标的要求。（据直流建筑联盟）建筑领域在降碳方面很有潜力剖析建筑电气化于碳中和进程的意义0132.7%2019年全国非化石能源发电量23938.9亿千瓦时，比上年增长10.7%，占全国发电量的比重为32.7%，比上年提高1.7个百分点，非化石能源电力供应能力持续增强。（中电联）非化石能源发电量比重的增长，使得建筑电气化对于降碳更具实践意义剖析建筑电气化于碳中和进程的意义01碳中和在其他相关行业碳中和在建筑业的拆解建筑的降碳&节能建筑电气化建筑光伏分布式储能建筑直流系统柔性响应区域微电网数字孪生与物联网建筑节能&电能转型碳中和能源交通电网工业农林牧……剖析建筑电气化于碳中和进程的意义01建筑降碳的要素中，电气化是决定性的•电能转型•生活热水电能替代•北方供暖电能替代（补充性；多元配合）•炊事电能替代•能效提高•建筑光伏一体化•交流与直流共生布线系统•分布式电储能技术•区域微电网与虚拟电厂•数字孪生&智慧建筑系统剖析建筑电气化于碳中和进程的意义01“建筑电气化和用电负荷增长”是我国未来较长一段时间的必然趋势：•建筑电气化指标•分布式光伏覆盖率•市电清洁能源占比•建筑用电量（含人均）•电能终端用能占比•供电可靠性及用电安全性（万亿kWh）(万亿kWh)剖析建筑电气化于碳中和进程的意义01“建筑电气化和用电负荷增长”是我国未来较长一段时间的必然趋势：小结•建筑电气化发展水平直接影响碳中和目标的实现•建筑电气化和用电负荷增长是我国未来较长一段时间的必然趋势1202建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统02内涵•“光、储、直、柔”包括建筑分布式光伏、分布式储能、建筑直流配电、柔性建筑能量管理，以及能源互联网等技术。•不仅是电用户，还是产电者，即产销结合体（prosumer）。•柔性负载。消纳区域内的清洁能源发电，帮助电网实现调峰和调度（比如：电动汽车有序充电+V2G模式和其他分布式储能系统）。•实现建筑降碳的同时，帮助推动城市公共事业和其他行业的降碳。•有助于提高建筑和城市的韧性/复原力（resilience）。•可与现有的交流配电系统共生。建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统02引自《建筑电气化及其驱动的城市能源转型路径报告》建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统0216建筑光伏潜力•未来城市有近50亿平米的屋顶和可见光垂直表面。利用其80%做光伏，可解决目前建筑用电的近40%。•农村可利用屋顶150亿平米，利用其80%做光伏，可发电量是目前农村用电总量的3~4倍。•这意味着，通过与电网的柔性交互，建筑电气化不仅消纳来自电网的清洁能源电力，还能支持区域内的电力用户，比如：工业和公共事业。（据直流建筑联盟）建筑电气化解决方案——“光、储、直、柔”系统02小结17•“光、储、直、柔”解决方案应是建筑配电的发展方向，并与现有交流配电系统在较长时间内共生。•建筑电气化与消纳风、光等清洁能源发电息息相关，还要保障建筑本身的韧性。•高电气化水平的建筑可与电网电力解耦和离网运行的高灵活性，提升系统韧性；减轻电网增容和调峰压力。•建筑配电网与充电设施统筹建设，提高建筑与交通用电耦合度，并帮助工业用户优化电能质量。03建筑电气化面临的挑战建筑电气化面临的挑战03商业模式•谁来买单？•谁能获益？•如何实现？初始投资成本运营收益结算方式建筑电气化面临的挑战03协同创新：•电网•城乡规划•设计院所•工程建设单位•设备制造商•运维服务商的协同•重要电力用户建筑电气化面临的挑战03电气安全•最基础——成本不敏感•最容易被忽视——专业性•最容易造成伤害——人身和财产损失难以估量电气火灾设备损坏电击事故建筑电气化面临的挑战03我们的用电环境够安全吗？（设计、施工、运维、使用）建筑电气化面临的挑战03电气火灾•应急管理部：2020年，电气火灾占总比33.6%。其中，电气引起的较大火灾占总比55.4%。•短路、过负荷、接触不良等线路问题引发的占电气火灾总数的68.9%。建筑电气化面临的挑战03•清洁能源设施的爆燃建筑电气化面临的挑战03•电动自行车起火建筑电气化面临的挑战03•电动汽车起火、爆燃•中国科学院院士欧阳明高：据统计，2018年新能源汽车事故中，充电引起了29%的事故，静置引起了14%的事故电击事故•统计局：2016年全国触电死亡8000人（百万人口死亡数5.79人）；85%发生在低压侧（用户侧或靠近用户侧）。•美国消费品安全委员会：400多人/年（百万人口死亡数1.26人，占我国的21.7%）。（源自“2021年配电网公共安全论坛”发布的消息）百万人口死亡数建筑电气化面临的挑战03建筑电气化面临的挑战03•喷水池/喷泉电击事故2013年8月9日，北京朝阳公园东门酷迪宠物乐园喷泉漏电，导致两只宠物狗被电死，宠物主人下水救爱犬，触电身亡。建筑电气化面临的挑战03•更多喷水池/喷泉电击事故：•2007年5月19日，上海宝山区一广场的两名韩国留学生在喷水池戏水时因漏电触电身亡。•2013年7月，江苏泰州13岁男孩在喷泉边玩耍不慎身亡。母亲刘女士去拉孩子时被电晕，消防官兵在营救时也被电倒。•2016年，河南开封一景区内，人造水景观蓄水池漏电，导致一小孩和两个大人触电身亡。•2017年，吉林华宇城小区附近一小女孩在景观喷泉中遛狗，不幸触电倒地。孩子母亲和奶奶上前营救，均遭电击。当晚小女孩不治身亡。•2017年8月24日，山东济南市某小区，两名8岁男孩在喷水池里捉鱼玩，其中一个孩子疑触电突然倒在水中，￿经抢救无效身亡。建筑电气化面临的挑战03•电动门触电事故•2016年6月20日，湖北随州一男子经过小区电动伸缩门时触电身亡。•2016年7月7日，湖南石门一年轻男子在过小区电动门时被电击致死。建筑电气化面临的挑战03•公共场所电气安全事故带来的思考——智慧城市应对灾害时的韧性（resilience)建筑电气化面临的挑战03电气安全事故隐患的来源：•规划的不足•设计的缺陷或考量不足•工程建设的缺陷•产品质量问题•用户意识缺陷•用电行为不规范建筑电气化面临的挑战03重点解释以下两个具体问题1.线路和设备的选择与应用的差异（设计和建设环节）•导体性能。铝线引发火灾的几率是铜线的近55倍（据美国消防协会）•不同标准、规范之间的矛盾•设计理念的不足（强条的压力；以人为本）•运维、保障能力不足建筑电气化面临的挑战03PowerandDistributionTransformer建筑电气化面临的挑战032.配电变压器的可靠性对于保障居民用电、生命及财产安全的影响•第三方调研数据：100台变压器故障中23.44%会产生显著的社会危害，其中火灾占7.16%，爆炸占5.91%，泄露占4.24%，其它损害占6.13%；•一起变压器事故案例：2020年4月22日晚，大连保税区苏荷壹号小区的临时用电变压器突然起火，大火几乎彻底将变压器烧毁，受此影响，小区数百户居民家中断水断电。大火顺着几十米高的围栏冲天而起，烈焰熊熊，周边都是居民高楼PowerandDistributionTransformer建筑电气化面临的挑战03•配电变压器的可靠性保障体现在选型初期对于用户负荷类型的把握、制造中对于原材料与质量工艺的控制、运行维护中对于温升的控制•设计选型：•防火性能：适宜的变压器容量选择可以避免规划容量不够、夏季过载与长期满载后温升较高带来的燃烧风险；产品特点（敞开式干式变压器与难燃型植物绝缘油变压器的负载能力更强）；•噪音指标：运行噪音会影响环境舒适度；产品特点（环氧树脂干式变压器的噪音高于敞开式干式变压器与难燃型植物绝缘油变压器）、•原材料质量工艺控制：如，铜绕组对比铝绕组有较高的抗突发短路能力；•运维中的变压器管理：•温升的控制：避免变压器使用寿命大幅降低和烧毁；产品特点（环氧干式变压器运行温度较高）；•维护性与健康度管理：环氧干式变压器易维护但是难维修，敞开式和植物油变压器容易监测和维护，容易提前发现和杜绝问题总结•“光、储、直、柔”的电气解决方案是建筑实现碳中和并助力全社会碳中和的有效途径。•碳中和的实现需要多部门、跨行业的协同创新。•电气安全应得到更多的重视（从规划、设计到终端应用）。否则，人们将付出代价。04国家铜业协会在中国国际铜业协会在中国04结束发言之前——关于国际铜业协会（中国）的简要说明祖国更好行业更强铜业发展关于国际铜业协会（中国）的简要说明•国际铜业协会（中国）的使命关于国际铜业协会（中国）的简要说明•国际铜业协会在中国的主要工作领域清洁能源变压器、电机健康、环境与可持续发展热交换系统品牌宣传供配电系统•跨行业的协同创新•解决发展瓶颈、克服挑战•标准、理念的落地（与实践结合）关于国际铜业协会（中国）的简要说明•国际铜业协会对于中国行业的价值谢谢!张伟138-0130-2138gabriel.zhang@copperalliance.org国际铜业协会（中国）电气安全&智能化项目