仅依靠太阳能，就能够实现建筑内包括采暖、供电等在内的全部能源供给。如今，这一愿景正在天津的中新天津生态城惠风溪智慧能源小镇内成为现实。
碳达峰、碳中和是我国对世界做出的庄严承诺。《中国建筑能耗研究报告（2020）》显示，我国建筑全生命周期碳排放量约占全国碳排放总量的51%。因此，建筑全生命周期减碳，对实现“双碳”目标意义重大。
“天津作为能源消费型城市，正在探索多渠道共同发力，结合城市更新，加大分布式非碳能源的利用比例。”天津社会科学院资源环境与生态研究所研究员牛桂敏介绍，近年来，天津市城镇新建建筑中绿色建筑面积占70%以上。“天津在建筑全生命周期减碳方面已经做出了一些探索。”
“零碳小屋”这样实现
屋外气温逼近零摄氏度，走进位于中新天津生态城惠风溪智慧能源小镇的“0+小屋”，一阵暖意袭来。
“全屋恒温、恒湿，所有能源供给全部依靠太阳能，包括采暖。” “0+小屋”的建设者之一、国网天津滨海公司营销部工作人员贺瑞介绍，这座极具代表性的零能耗智慧建筑，其本身的可再生能源年产能大于或等于建筑全年的全部用能，总体能够不依赖外部能源输入，达到“零能耗”。
从外观看，这座面积130多平方米的小屋通体白色，屋顶和小屋门口布满太阳能光伏板，甚至门边上的垃圾桶也是由光伏板制成的。正是这些太阳能光伏板承担了小屋的所有能源供给。
“我们充分考虑了屋顶结构、光照角度和周边环境，优化系统设计，安装了60片共计20千瓦的光伏板。在光照条件较好的情况下，这套光伏系统每天可发60度电，全年能够发电20000度以上，充足的可再生能源，还可实现余电上网，成为区域分布式电源。”贺瑞说。
除此之外，建筑主体本身也做了特殊处理。为保证建筑的气密性和隔热性，尽可能减少建筑本体能量损耗，建筑围护结构采用岩棉保温材料，屋面构造为高抗压强度的挤塑聚苯板和防冷桥垫块，门窗采用三层真空玻璃及铝包木复合材料，充分保障气密性和保温性，达到节能的目的。
走入屋内，智能家居也为这座智能小屋带来了新的生活模式。“开启居家模式。”一句指令便打开了照明和窗帘。“小屋中能量路由器这个‘智慧’大脑指挥着屋内的能源高效运转。”贺瑞说，“能量路由器的储能装置，通过对电网、光伏、储能以及家用电器之间的能量传输进行智能控制，达到节能的效果。”
零能耗智慧建筑建设成本是否难以承受？贺瑞为《经济参考报》记者算了一笔账：零能耗智慧建筑节省了燃气和热力管网等配套设施投资约3.2万元；建筑用能每年能够节省电费、燃气费、取暖费约1.8万元；此外，在满足建筑本体能源消耗的情况下，还可向电网输送电量1万千瓦时/年，每年产生收益约0.9万元。
“零能耗智慧建筑建设成本虽然较同面积普通建筑建设成本高，但通过节约能耗以及发电产生的效益，这部分成本可以收回来。”贺瑞说。
“零碳智慧码头”这样运转
2021年12月15日上午，位于天津港北疆港区C段智能化集装箱码头北侧的两台风机叶片缓缓启动，全球首座“智慧零碳”码头智慧绿色能源系统顺利并网发电。这是我国港口首个“风光储一体化”智慧绿色能源项目，标志着中国“双碳”示范性港口建设达到了新高度。
“通过智慧绿色能源系统建设，天津港北疆港区C段智能化集装箱码头成为全球首个100%使用电能、电能100%为风电光伏等绿色电能，且绿色电能100%自产自足的‘智慧零碳’码头。”国网天津滨海公司营销部市场室副主任汪宗达介绍，天津港北疆港区C段智能化集装箱码头建设了“风、光、储、荷”一体化智慧绿色能源系统，采用“自发自用，余电上网”模式，每年总发电量可达2330.2万千瓦时。
“项目将节约标煤约7340吨，减少二氧化碳排放约2万吨，真正实现了码头100%使用电能、电能100%来自风电光伏、绿色电能100%自产自足。”汪宗达说。
巨轮靠泊岸边，一辆辆无人驾驶电动集卡相继驶来，熟练穿梭在码头与堆场之间，自动化轨道桥也同步启动，在无人驾驶电动卡车到来之际，稳稳地完成吊装……
据介绍，C段智能化集装箱码头共有3个20万吨级泊位，实现了真正基于AI的智能水平运输管理系统、车路协同的超L4级无人驾驶、“5G+北斗”融合创新全场景泛在智能以及码头运营全过程零碳排放的全领域深度融合。
不仅如此，码头装卸设备、水平运输设备、生产辅助设备等全部采用电力驱动，能源消耗100%来源于“风光储一体化”系统，采用先进能源监测技术，对码头各类能源消耗进行实时统计分析。以先进的作业工艺为突破，将传统装卸工艺与自动化作业完美结合，能耗较传统自动化集装箱码头下降17%，率先实现在能源生产和消耗两侧的二氧化碳“零排放”。
“零碳建筑”这样发展
登上中新天津生态城不动产登记中心的楼顶，就可以看到整栋建筑顶层表面铺满了光伏发电板，层叠如鳞甲，在阳光的照射下熠熠生辉。
这是天津市首个经认定的“零碳”建筑示范项目。“整个中心建筑面积3467平方米，已经完全实现了能耗的‘自给自足’，可每年减少二氧化碳排放329吨，相当于种树3000棵。”中新天津生态城建设局相关负责人于晓明介绍，该建筑通过对太阳能、地热能、风能等可再生能源的综合利用，最终实现零碳运行。据测算，整栋建筑每年可节约17.2万度电，能源自给率达112%。
不久前，《天津市节能“十四五”规划》出台实施。预计到2025年，天津市万元地区生产总值能耗将比2020年下降14.5%。“十四五”期间，全市城镇新建建筑中绿色建筑面积占比100%，中心城区绿色出行比例达到75%。“‘十四五’时期，天津市通过实施十大重点工程，认真落实能耗双控制度，促进节能降耗，推动高质量发展，助力实现碳达峰、碳中和。”天津市发改委相关负责人说。
如今，零能耗智慧建筑成果也在天津其他地方逐步推广。在天津市北辰区大张庄智慧能源小镇，智慧楼宇的清洁能源用能占比超过40%、建筑综合能源利用效率提升19%，每年节约楼宇用能成本100多万元。
“近年来天津在减碳方面做了不少探索，但想要进一步避免无效的能源资源浪费和碳排放，还需要多渠道持续发力。”牛桂敏介绍，城市发展的刚性建设需求可能会给建筑碳总量控制带来不小压力，除此之外，还要面临既有建筑的节能降碳提升改造压力。“要从源头严控、增量添绿、存量变绿、末端严防等方面协同发力，实现超低能耗建筑、装配式建筑向标准化、规模化、系列化方向发展。”
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