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    做好建材碳達峰碳中和工作權威訪談

    多環節同時發力 裝配式建筑持續利好

    ——訪廣發證券分析師尉凱旋

    2021-03-02 11:43:39

    為實現碳達峰、碳中和目標,我們要持續提升能源利用效率,加快能源消費方式轉變,明確碳達峰的目標和技術路線,細化重點行業和區域相關舉措。作為重要的工業分支,建筑建材行業如何助力碳達峰、碳中和?碳達峰、碳中和又將為行業帶來哪些機遇?以上問題為行業普遍關注。為此,《中國建材報》記者專訪了廣發證券分析師尉凱旋。

    記者:2020年中央經濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年的重點任務之一,提出我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。要完成這個目標,您認為建筑建材行業要從哪些方面著手做好碳達峰、碳中和的有關工作?

    尉凱旋:目前不少發達國家已經實現碳排放與經濟發展脫鉤,但中國仍處于碳排放增加階段,未達峰值?!吨袊L期低碳發展戰略與轉型路徑研究》報告中指出,歐美等發達國家和地區從二氧化碳排放達到峰值到碳中和實現普遍有50年至70年的過渡期,而我國從2030年達到峰值,再到2060年實現“碳中和”的過渡期只有30年,是十分嚴峻的挑戰,政策緊迫性強。

    自去年9月首次提出該目標后,中央及各部委在重要會議上多次強調并陸續推行一系列舉措,涵蓋碳排放企業管理及碳排放量檢測控制等。目前已有15個省市公布碳達峰、碳中和目標,例如浙江省計劃開展低碳工業園區建設及“零碳”體系試點;廣東省提出研究建立用能預算管理制度,嚴控高耗能項目;河南、山西、遼寧等多省提出建設碳交易市場,推進碳排放權市場化交易。

    根據中國建筑節能協會能耗統計專委會的定義,建筑全過程的碳排放包括建筑材料生產及運輸、建筑施工、建筑運行及建筑拆除4個部分。其中建筑材料生產及運輸涉及建材生產階段能耗因此單獨開展研究;建筑施工和建筑拆除階段可以合并統計為建筑施工階段能耗。

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    據2020年中國建筑能耗研究報告數據,2018年全國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸,占全國碳排放比重的51.3%。其中建材生產階段碳排放為27.2億噸,占全國碳排放比重的28.3%,占建筑全過程排放總量的55.21%;建筑施工階段碳排放約為1億噸,占全國碳排放比重的1%,占建筑全過程排放總量的1.93%;建筑運行階段碳排放為21.12億噸,占全國碳排放比重21.9%,占建筑全過程排放總量的42.87%。

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    細分階段來看,其中建材生產階段的碳排放量占比最高,占全國比重為28.3%,建材生產中鋼材、水泥和鋁材碳排放占比超90%。鋼鐵部分碳排放量為13.08億噸,占建材碳排放的比重為48.20%;水泥碳排放量為11.17億噸,占比為40.80%;鋁材及其他碳排放量為2.95億噸,占比為11.00%。建筑運行階段可以分為公共建筑、城鎮居建及農村居建。其中城鎮居建碳排放量為8.91億噸,占建筑運行階段碳排放量的42%;其次為公共建筑,占比為37%;最后為農村居建,占比為21%。

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    從歷史趨勢上看,全國建筑全過程能耗及碳排放總量變化趨勢:“十一五”期間:平穩增長,年均增速5.9%;“十二五”期間:2011年和2012年出現異常值,異常值來源于建材能耗;“十三五”期間:增速明顯放緩,年均增速3.6%。

    全國建筑全過程能耗及碳排放總量變化趨勢:碳排放變化的階段性特點與能耗一致,但增速略小于能耗?!笆晃濉逼陂g:平穩增長,年均增速7.4%;“十二五”期間:2011年和2012年出現異常值,年均增速7%;“十三五”期間:增速明顯放緩,年均增速3.1%;總體上看,全過程能耗比重呈現上升趨勢,碳排放比重呈現下降趨勢。

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    碳達峰及碳中和的政策目標對傳統建筑行業提出新的要求,激發出豐富的市場機遇。作為碳排放量占比較高的行業之一,碳減排意味著行業內生產方式、技術水平、材料選擇、商業模式等均將面臨革新。綠色建筑及綠色金融等為建筑行業帶來新的發展機遇。我們認為裝配式建筑及檢測行業或將成為未來的市場機遇。

    記者:要推動建筑建材行業的碳達峰、碳中和要從建筑材料的生產、運輸,建筑施工,建筑運行,建筑拆除等環節著手,推動相關技術創新,從各個環節降低碳排放。您剛剛也提到了這將有利于裝配式建筑的發展,作為一種新的建筑方式,裝配式建筑將從哪些方面促進行業碳達峰、碳中和?

    尉凱旋:裝配式建筑大量采用預制構件的建造方式,能夠有效減少現場施工帶來的噪聲及粉塵污染。預制構件的模塊化、工業化生產也能夠最大限度減少建筑垃圾及廢棄物的排放。在國家大力推進碳達峰及碳中和發展目標的階段,裝配式建筑將面臨更好的市場機遇。這里我們主要看下裝配式建筑地建材生產和建筑施工等環節。

    建材生產階段:建筑材料及建筑廢棄物碳排放量顯著節約

    裝配式建筑與傳統建筑相比,其碳排放優勢主要體現在建材生產階段與建筑施工階段。裝配式建筑采用規?;募s式生產能夠一定程度上節約耗材、降低能耗并減少建筑廢棄物;其在建筑施工過程中采取機械化安裝的方式,能夠減少空氣、噪聲、廢物廢水排放等污染,降低整個建筑生命周期內的碳排放。隨著碳達峰與碳中和發展目標的提出,裝配式建筑綠色環保的優勢將進一步凸顯,裝配式行業發展有望加速。近期,中央及住建部在相關會議及文件中多次強調應大力推廣裝配式建筑。如果裝配式建筑能夠在未來呈現大面積替代,碳排放量將大幅減少。

    在建材生產階段,裝配式建筑相比傳統建筑在周轉材及輔材方面體現出良好的減碳能力。周轉材方面,預制構件的生產采用鋼膜重復周轉,能夠帶動木模板的減少,同時還能夠減少用水量;輔材方面,裝配式減碳能力主要體現在保溫材料方面,外保溫工廠整體制作壽命長,能夠減少建筑全生命周期保溫材消耗。

    參考住建部住宅產業化促進中心《預制裝配與現澆模式住宅建造節能減排評測比較》,以京投萬科新里程二期項目為測評對象,給出預制裝配式建筑相比傳統現澆住宅在碳排放方面的具體數據。該項目位于北京市房山區長陽鎮水碾屯村10-03-21地塊。地塊用地面積為40603平方米,容積率為2.0,地上總建筑面積81206平方米。其中預制裝配式住宅的碳排放評測范圍包括預制構件生產及施工安裝兩部分,傳統現澆建筑的評測范圍包括材料加工過程,例如混凝土攪拌及現場施工安裝過程。碳排放測算方法選用排放因子法,其基本計算思路為統計建筑過程中所有能夠產生碳排放的排放源,包括常見的建筑材料及能源等,再乘以每種排放源的碳排放因子,將二者的乘積作為碳排放量的估算值。

    建筑材料按鋼筋工程、混凝土工程、模板工程、外裝修工程及施工廢棄物分類統計。鋼筋工程:預制裝配式建筑使用鋼筋少,但需要制造構件預埋件,綜合來看在鋼材部分用量略有節省,但優勢并不明顯。如需降低裝配式鋼材消耗量,則需要提高配件的標準化水平以及鋼模板的周轉率。

    混凝土工程:由于預制裝配式建筑采用夾心保溫,因此墻體比現澆住宅外墻增加50mm的混凝土保溫層?,F澆住宅采用外墻粘貼保溫板方式,只需10mm砂漿保護層。因此裝配式建筑在混凝土方面用量高于現澆裝配式建筑。

    模板工程:模板工程分為木模板工程和鋼模板工程兩部分。裝配式建筑由于采用預制構件,而預制構件的制作全部使用鋼模板,因此裝配式建筑的鋼模板用量高于現澆住宅。但在生產過程中裝配式建筑采用周轉次數高的鋼模板代替木模板,較大程度地節約了木材的使用。

    外裝修工程:外裝修工程主要是保溫施工,相關建筑材料包括保溫板、砂漿、粘結材料等。預制裝配式建筑不需要砂漿及粘結材料,因此能夠有效節省建筑材料帶來的碳排放。且現澆住宅外墻外保溫設計使用年限為25年,預制裝配式住宅外墻夾心保溫與結構使用壽命均為50年,從耐用程度及使用壽命上來看,裝配式建筑能夠有效節省保溫材料的使用。

    綜合來看,其中鋼材部分裝配式住宅略有節省,但優勢不大,節省率僅為0.98%?;炷敛糠?,裝配式建筑用量高于傳統現澆。木材、砂漿及保溫材料裝配式建筑在節約碳排放方面的優勢較大,節省率分別達到70.95%、83.46%及49.35%??傮w而言,預制裝配式建筑在建造階段碳排放量相較于傳統現澆住宅節省率達到9.33%。

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    施工廢棄物:裝配式建筑由于需要制造構件預埋件,因此鋼筋截料可以回收后二次使用,節省率達到36.70%?;炷练矫?,裝配式建筑的損耗量優于現澆住宅,節省率達到24.95%。砂漿廢棄物主要來源于外墻保溫施工環節,裝配式建筑本身在保材料上就能夠很好地節約建材,因此相對產生的廢料也較少,砂漿部分節省率達到82.35%,保溫材料節省率達到54.55%??傮w而言,預制裝配式住宅在建筑施工廢棄物方面碳排放量較傳統現澆住宅節省率達到24.99%。

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    建筑施工階段:能耗節約及人工節碳助力節能減排

    裝配式建筑在建筑施工階段的碳排放優勢主要在于施工過程中的能耗節約、人工節碳及用水節約。裝配式建筑以現場裝配化施工為主,相較傳統現澆建筑在建造過程中可大幅減少用水及污水排放,并且裝配化施工可以降低施工現場噪音擾民、廢水排放及粉塵污染。 

    參考江蘇省建筑科學研究院《混凝土裝配式與現澆住宅建筑碳排放分析與研究》,以南京地區的一個項目為例。該項目包含2棟混凝土裝配式建筑和3棟現澆住宅式建筑,選取其中1棟裝配式和1棟現澆式進行碳排放分析。兩棟建筑的建筑面積相同,均為14855.19平方米,裝配式建筑的預制率為25.78%,主要采用的預制構件為裝飾柱、內墻、外墻、平板、樓梯和陽臺板。

    能耗節約:建筑施工階段的碳排放主要來源于現場安裝時運行施工機械能源消耗產生的碳排放。碳排放量的計算方法為每種施工機械所消耗的能源量乘以總共的施工機械臺數再乘以施工機械的碳排放因子得到每種施工機械的碳排放量。再將所有種類機械的碳排放量求和得到碳排放總量?,F場施工機械主要使用的能源包括機械用汽油、機械用柴油以及電力。裝配式建筑相較于現澆建筑能耗節約主要體現在機械用柴油以及機械用電力,節省率分別22.80%及20.69%。綜合所有的能耗,裝配式建筑相較于現澆式建筑在能耗節約方面節約碳排放量59816.16千克,碳排量節省率為20.09%,單位建筑面積的人工節碳量為2.08千克/平方米。

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    人工節碳:裝配式建筑采用預制構件的方式,相較于現澆式建筑在現場施工的過程中采用的人工較少,因此帶來人工節碳的優勢。人工碳排放量的計算方式為總人工節約數乘以工期乘以人均碳排放量。在此實際案例中,裝配式建筑較現澆建筑節約人工數為55人。據《改革開放40年中國經濟增長與碳排放影響因素分析》一文中統計2015年中國人均碳排放量為7.7噸,換算為每個工作日(按8個小時計算)的人均碳排放量約為7.03千克。因此可計算得人工節碳量為:55×80×7.03=30932千克。單位建筑面積的人工節碳量為2.08千克/平方米。

    用水節約:現澆建筑在施工現場的水資源消耗較大,而裝配式采用預制構件的方式可以較大程度地節約現場攪拌混凝土的用水及現場混凝土構件養護所需用水。除此之外,在安裝過程中,裝配式建筑采用機械化的方式減少人工的同時也減少了現場人員的生活用水量。用水節約的碳排放量計算方式為(混凝土構件養護節水量+混凝土攪拌節水量+工人生活用水)×水資源碳排放因子,以得到用水節約的碳排放總量。據計算得,節水節約的碳排放總量為 333.62千克,單位建筑面積節約的碳排放為0.02千克/平方米。

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    綜上而言,裝配式建筑與傳統現澆建筑相比,在建材生產階段與建筑施工階段均能夠通過集約化、機械化、規?;纳a及現場施工方式產生良好的碳排放量節約優勢。隨著碳達峰及碳中和政策的持續推進,裝配式建筑將成為良好的“綠色建筑”在帶來經濟效益、成本節約的同時,產生良好的環境效益、社會效益,成為節能減排過程中的重要措施。在國家政策利好的大環境下,具有良好的市場前景及成長性。

    記者:今年全國碳市場將正式啟動運行,精準的數據檢測將為碳交易提供支持。除了裝配式建筑,剛才您提到檢測行業也將迎來新發展。請您為大家介紹下碳檢測的相關情況,以及與其他的檢測相比,碳檢測有什么特點?

    尉凱旋:早在2017年國家發改委就印發了《全國碳排放權交易市場建設方案(發電行業)》, 這標志著我國碳排放交易體系完成了總體設計,并正式啟動,意義重大?!斗桨浮穼θ珖奶际袌鼋ㄔO有3個方面的主要制度:一是碳排放監測、報告、核查制度;二是重點排放單位的配額管理制度;三是市場交易的相關制度。同時,也要進行碳排放的數據報送系統、碳排放權注冊登記系統、碳排放權交易系統和結算系統等4個支撐系統的建設。之后再進行系統的測試,在測試的基礎上開始真正的貨幣交易。

    今年全國碳市場將正式啟動運行,此次全國碳市場建設將以發電行業作為突破口,納入的企業達到1700多家,排放量超過30億噸。作為首個納入的重點行業,發電企業將加快向清潔低碳轉型,后續,鋼鐵、化工等其他行業也將加快納入全國碳排放交易市場。截至2020年8月,北京等試點省區市碳市場共覆蓋鋼鐵、電力、水泥等20多個行業,接近3000家企業,累計成交量超過4億噸,累計成交額超90億元。

    目前碳排放權交易市場立法已逐步完善,近期出臺了多項辦法與相關條例,《全國碳排放權交易管理辦法(試行)》自今年2月起實施,《碳排放權交易管理暫行條例》《全國碳排放權登記交易結算管理辦法(試行)》已于2020年11月公開征求社會意見。

    精確的碳排放測量可以獲得準確而全面的碳排放數據,從而為碳排放權交易市場的運行和減排措施的制定提供有力的技術支持。相關碳排放政策、立法公布之后,碳排放檢測市場或將產生重大利好。碳排放檢測相關企業也可以借政策東風,加快碳排放檢測市場布局,以占據領先優勢。

    碳排放檢測系統技術較復雜,市場存在進入壁壘。

    與環境監測相比,碳排放監測系統更為復雜,其核心是二氧化碳的核算,包括二氧化碳的直接排放和間接排放。直接排放即排放源直接排放出二氧化碳,而間接排放則指使用外購的電力和熱力等所導致的溫室氣體排放,這部分排放來自上述電力和熱力的生產。二氧化碳的核算有基于計算的方法和基于測量的方法。直接排放產生的二氧化碳可以通過相關儀器設備對溫室氣體的濃度或體積等進行連續測量,也可以利用公式計算,而間接排放的碳排放量則只能通過計算得到。

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    基于測量的方法通過監測設備進行監測,不同的場合使用的儀器設備也有所區別。一般可以利用連續排放監測系統(CEMS)監測碳排放,在歐盟已經得到廣泛應用。目前我國雖然已經大規模應用連續排放監測系統監測大氣污染物,但是在二氧化碳監測方面的應用依然不多。隨著我國碳中和工作的開始,CEMS的需求也將快速擴大,相關標準也亟待制定。

    基于計算的方法需要儀器儀表的配合,監測排放主體的活動水平數據和相關參數?;顒铀綌祿茉聪牧?、原材料消耗量、產品或半成品產出量的監測等,相關參數有低位熱值、單位熱值含碳量、氧化率和過程排放因子等。

    目前,碳排放檢測技術主要為色譜和光譜技術,如氣相色譜技術、傅里葉變換光譜技術、可調諧半導體激光吸收光譜技術、非分散紅外檢測技術等,涉及儀器為氣相色譜儀、溫室氣體在線氣相色譜儀、紅外線CO/CO2氣體分析儀、煙氣分析儀、溫室氣體通量在線觀測系統、便攜式溫室氣體分析儀(CH4,CO2,H2O)、便攜式土壤、水體溫室氣體監測儀等,此外二氧化碳分析儀、顆粒物分析儀等也可以在碳排放監測中發揮重要作用。

    中國建材報記者:楊洸

    責編:陰音 姜辰雨

    校對:和新龍

    監審:陶璐璐



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