美的楼宇碳中和战略的实践案例分析

美的楼宇碳中和战略的实践案例分析

岳宝， 郑春元， 丁云霄

（广东美的暖通设备有限公司， 广东佛山 528311）

摘要：在2030年之前力争碳达峰，2060年实现碳中和，是中央对我国低碳发展给出的明确目标和时间表。据研究，我国碳中和发展综合排名全球第15，实现碳中和的基础与大部分发达国家存在明显差距^[1]。作为能源消费的三大领域（工业、交通、建筑）之一，楼宇碳排放约占全国碳排放总量的31%，其中“运营碳排放”占全国碳排放总量的20%^[2]。据相关研究，在基准情境下，中国建筑行业预计在2039年前后实现碳达峰，远低于2030年碳达峰目标^[3]。建筑行业碳达峰及碳中和将极大地影响双碳目标的实现。

文献[3]指出，在基准情景下，全国建筑运行碳排放约15亿吨，可通过四个基本途径进行中和：1）建筑能效提升，减排3.3亿吨；2）建筑“产能”，减排3亿吨；3）建筑电气化与电力部门脱碳，减排4.5亿吨；4）碳汇/固碳/CCUS等技术，吸收4.2亿吨。美的暖通与楼宇事业部目前已完成从单一暖通设备到智慧楼宇综合解决方案、从冷热源到综合能源解决方案的转型。围绕着楼宇和能源两条主线，将打造领先的楼宇级碳中和基础技术与智能综合解决方案，助力双碳目标的实现。

关键词：美的；楼宇碳中和战略；实践案例

1 美的楼宇碳中和战略

实现零碳世界需要技术、政策和市场“三管齐下”^[4]。因此，美的暖通与楼宇事业部除了在碳中和技术层面以外，还基于智能化、数字化技术在政策和市场层面进行了战略布局，如图1所示。在碳中和基础技术方面，主要围绕楼宇能源系统全生命周期碳中和技术进行了布局；而在政策和市场方面，则着重于碳中和产业链各环节的物联网信息连接，以促进楼宇碳中和产业的良性循环发展。

图1 美的暖通与楼宇事业部碳中和战略

1.1 楼宇碳中和全流程整体解决方案

依照上述楼宇碳中和的主要任务，美的暖通与楼宇提出了楼宇碳中和全方位、全生命周期整体解决方案。全方位是指从设备层的零部件、低碳材料，再到热能、电能、控制的系统层集成，最后到基于楼宇实际需求的方案设计。而全生命周期则是指从售前优化设计方案，到工厂定制化设计生产产品，再到现场安装调试，运营过程中的持续节能运行，最后到基于楼宇实际需求与最新技术的改造升级。

我国地缘辽阔、气候复杂多样，加上楼宇功能的多样性，“一招打遍天下”的碳中和解决方案几乎是不存在的。在我国大型公共建筑能耗中，暖通能耗约占楼宇能耗65%，电梯约占15%。结合楼宇的需求多样和能耗集中的特点，在全方位战略中，我们基于自身优势产品业务，一方面深化设备层的技术创新，在零部件方面落实磁悬浮技术、高效压缩机、高效换热技术、高效风机风道、高效变频技术的革新；在低碳材料方面加快低GWP冷媒替代和少冷媒充注技术突破，从设备的基础技术层面大幅降低碳排放。

另一方面，楼宇碳中和要求能源系统具有高兼容、高灵活性的特点，因此，在硬件方面需要打造兼容自然冷源利用、冷热回收、可再生能源发电、蓄电功能的硬件互联接口；而软件方面则需要实现冷热电综合管理的节能控制及电网需求侧响应，同时还需要实现基于使用习惯的楼宇交通优化调度控制。最后，在方案层，通过负荷预测及基于系统设计的能耗预测技术，打通楼宇负荷需求与系统供能特点的连接，实现最优方案设计。全方位战略的落实程度会直接影响楼宇实际运行过程的碳排放下限。所以，它也是楼宇碳中和战略成功的基石。

目前，我国既有建筑约达到700亿平方米，普遍存在供能浪费、单位能耗高、系统运行效率低、集成化程度低等问，无法实现优化运行与舒适度的保障^[5]。从未来10年看今日的楼宇系统，也会有同样的问题。因此，全生命周期的解决方案对于不断更新迭代的楼宇碳中和技术来说是十分必要的，而其是否能实现的关键点在于数字化技术的应用。通过数字化技术，在建筑设计阶段进行方案最优化设计；安装调试阶段保证安装质量避免安装不佳导致的设备效果发挥受限；在运行阶段根据实际运行数据对建筑围护结构、用能行为、节能潜力、电网需求响应效果、能源系统健康程度等方面进行评价；基于评价结果决策进入改造升级阶段的时间点与对应的改造方案，最后再对改造的实际效果进行后评价。基于上述各阶段需要完成的任务，美的暖通与楼宇将开发四大数字平台：方案优化设计平台、全流程仿真平台、能源管理平台、售后运维平台，最终形成楼宇碳中和全生命周期解决方案，助力楼宇碳中和的可持续发展。

1.2 楼宇碳中和智能物联网解决方案

市场机制是推动楼宇节能发展的长效机制。目前，楼宇碳中和方案难以推广实施的关键问题是投资回收期长，性价比不高。因此，楼宇碳中和工作主要依赖行政力量，尚未形成良好的市场运行机制^[6]。

楼宇能源系统数据是其碳交易、合同能源管理服务等市场机制运行不可或缺的支撑条件

^[6]。因此，激活楼宇碳中和市场，需通过数据信息化技术，使楼宇能耗数据在合理的范围内流动起来。为此，美的暖通与楼宇将逐步打造一个连接楼宇能源系统与产业链各方的智能物联网平台，促使楼宇碳中和项目可以方便快速地享受到政策、电力市场机制、碳交易市场机制带来的红利，并降低售后维护和相关节能检测等环节带来的固定成本支出，大幅提高其经济性，使其“叫好又叫座”。

楼宇碳中和智能物联网平台通过接入楼宇能源系统、电网需求响应、碳交易、碳中和政策等信息，通过节能诊断、故障诊断、方案优化、碳排放定量等算法处理，向碳中和市场机制中的生态伙伴提供相应的服务。其中，生态圈包含了：业主、综合能源服务商、电网部门、政策制定与执行机构、设备商、售后维护平台、碳交易平台、节能量检测平台等。而涉及的服务包括：绿色咨询、电网需求响应控制、碳交易、节能检测、碳排核算、政策利用、设备采购、系统托管运维等。为了确保该战略的成功实施，美的暖通与楼宇专门成立了楼宇科技研究院，促进物联网技术与碳中和市场业务的融合，将打破“懂IT的不懂业务，懂业务的不懂IT”的物联网应用困境，使物联网技术在楼宇碳中和事业中发挥突破性作用。

2 美的楼宇碳中和核心产品及解决方案

当前我国楼宇运行阶段能耗与碳排放占楼宇全生命周期能耗与碳排放占比分别达到47%和45%，且其总量的年平均增长率达到5%左右，双碳战略任务十分严峻。作为碳中和产业链中的一环，美的暖通与楼宇将立足于自身的业务发展，稳步落实全方位、全生命周期技术战略，协同碳中和产业链各环节生态伙伴建立楼宇碳中和智能物联网平台，在碳中和基础技术及市场化机制激活方面做出应有的贡献，助力双碳目标的实现。

美的在暖通与楼宇上碳中和战略路径已有不少实践。本文以最近获评国际领先的超高效智能环控系统及智慧运维云平台作为案例进行介绍。

图2 天河公园站超高效机房案例

该项目在广州天河公园站落地实施，空调系统全年能效进行分析的结果表明：机房全年能效比为 6.30，环控空调系统全年能效比为4.55，能效水平为比行业平均水平提升50%以上。

该项目应用了多项先进的空调节能技术，包括：1）研发多智能体自适应节能控制技术，实现冷水机组“台数+转速+导叶开度”负荷精准适配控制、全局能量平衡控制及基于在线动态寻优的风-水协调控制，解决了轨道交通车站冷量供给与需求不匹配、控制过程滞后波动问题；2）研发智慧运维云平台，创建环控系统云能效大数据分析引擎，建立云端环控系统多维态势诊断模型，实现了系统AI在线诊断与故障预测；3）研发美的全工况高效变频直驱降膜离心机组、大温差宽片距低风阻高效空调机组及多智能体自适应节能控制系统，提出新建站点全年能效比用户工况加权预测方法，实现了多专业融合的智能环控系统设计及建设模式。

参考文献：

1. 张士宁,谭新,侯方心,杨方,任宏涛.全球碳中和形势盘点与发展指数研究[J].全球能源互联网,2021,4(03):264-272.

2. 策略研究. 解码“碳中和冶———“三大方向冶 + “七大领域冶把握碳中和机遇[ EB / OL].

3. 中国建筑节能协会秘书处. 中国建筑能耗研究报告(2020) 成果发布[ EB / OL]. (2020-12-31) [2021-04-01].

4. 陆如泉.比尔·盖茨关于“碳中和”的十个洞见：带给世界的解决方案[J].能源,2021(06):76-80.

5. 刘阳,郑佩琪.碳中和大背景下建筑节能材料的发展方向[J].中国建材,2021(05):144-147.

6. 2019中国建筑能耗研究报告[J].建筑,2020(07):30-39.

7. 中国建筑能耗研究报告2020[J].建筑节能(中英文),2021,49(02):1-6.