我国建筑玻璃工业碳排放量预测.pdf

研究与综述我国建筑玻璃工业碳排放量预测态环境部、住建部印发建材行业碳达峰实施方案，提出2 0 3 0 年前建材行业实现碳达峰【3 。高翔宇1王新春卢奕霖?（1.建筑材料工业技术情报研究所北京100024;2.秦皇岛星箭特种玻璃有限公司秦皇岛066004)摘要建筑玻璃工业属于能源和碳排放密集型产业，行业本身减排难度大同时肩负建筑领域碳中和重任，建筑玻璃需求仍将持续增长，进一步加大减排难度。通过分析2 0 10 一2 0 2 2 年建筑面积和建筑玻璃产量数据，对建筑玻璃面积-建筑面积进行线性拟合，结合对未来建筑面积的情景分析，预测2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃需求量和碳排放量，并量化分析减薄等主要达峰路径。预测结果分析可得：加速减薄玻璃厚度，在保障建筑对玻璃面积规模需求的同时，可实现建筑玻璃工业碳达峰。关键词建筑玻璃；碳排放；玻璃减薄中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：10 0 3-19 8 7（2 0 2 4）0 2-0 0 19-0 6Prediction of Carbon Emissions from the Architectural Glass Industry in ChinaGAO Xiangyu,WANG Xinchun,LU Yilin?(1.Institute of Technical Information for Building Materials Industry,Beijing 100024,China;2.QINHUANGDAO XINGJIAN SPECIAL GLASS CO.,LTD.,Qinhuangdao 066004,China)Abstract:The architectural glass industry belongs to the energy and carbon emission intensive industry,and is one of the key carbon emission industries in the building materials industry.By analyzing the data ofbuilding area and building glass production from 2010 to 2022,performs linear fitting between glass areaand building floor area,and combines scenario analysis of future building floor area to predict the demandfor building glass from 2023 to 2040,thereby predicting carbon emissions.Key Words:architectural glass,carbon emission,glass thinning0引言2015年12 月12 日，世界各国领导人在巴黎联合国气候变化大会（COP21）上通过巴黎协定。该协议设定了指导所有国家的长期目标：大幅度减少全球温室气体排放，将本世纪全球气温上升幅度控制在2，同时努力将气温上升幅度进一步控制在1.5 )。为了实现这个目标，世界需要在2 0 3 0 年前将全球碳排放量减少5 0%以上，并在2 0 5 0 年前实现碳中和2 1。2 0 2 0 年9 月，中国宣布二氧化碳排放力争于2 0 3 0 年前达到峰值，努力争取2 0 6 0 年实现碳中和目标。2 0 2 2 年11月，工信部、国家发改委、生建筑是碳排放的三大领域之一，建筑领域为实现碳中和，不论是新建建筑还是既有建筑的节能改造，均需要三玻两腔中空玻璃等高性能建筑玻璃，从而带动建筑玻璃的需求将持续增长【4。建筑玻璃工业是能源和碳排放密集型产业。严玉廷等【5 把二氧化碳排放分为直接排放和间接排放，其中燃料燃烧过程排放和工业生产过程排放属于直接排放，燃料燃烧、过程排放和间接排放占比为6 1%6 7%、2 0%2 4%和12%15%。中国建筑材料联合会【6 报告2 0 2 0 年建筑玻璃工业作者简介：高翔宇（19 9 2），理学学士，工程师，研究方向：技术情报。通信作者：王新春（19 6 9-），工学硕士，教授级高级工程师，研究方向：绿色发展研究。19全国性建材科技期刊一一玻璃排放二氧化碳2 7 40 万吨。刘志海【7-8 1研究我国平板玻璃单位产品能耗，指出2 0 19 年我国浮法玻璃行业单位产品能耗12.0 1kgce/重量箱，并研究平板玻璃碳中和途径。但至今没有文献预测建筑玻璃工业碳排放情况。在碳中和背景下，建筑玻璃需求仍旧增加，在进行碳达峰预测过程中需要考虑新建建筑和既有建筑节能改造对玻璃需求的拉动，以及高性能中空玻璃的增加对玻璃需求结构和需求量的影响。相同面积但不同厚度的玻璃，单位面积的碳排放不同，平均厚度减少1mm，全行业碳减排降低近2 0%，因此需要关注玻璃减薄对碳达峰的作用 9 。本文以文献10 为基础，分析2 0 10 一2 0 2 2年建筑面积和建筑玻璃产量数据，对建筑玻璃面积-建筑面积进行线性拟合，结合玻璃减薄、三玻窗普及等因素，对未来建筑面积的情景分析，预测2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃需求量，进而预测碳排放情况，实现碳达峰碳中和的目标。1数据处理方法1.1基础数据2010一2 0 2 0 年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心提供 10 2021一2 0 2 2 年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心提供的预测数据【0 1.2估算数据2010一2 0 2 2 年建筑玻璃产量源于国家统计局年份2022三玻窗普及修正系数1年份2032三玻窗普及修正系数1.0559341.0616961.067491.0733161.0791731.0850631.0909841.0969381.102925关系。因建筑玻璃产量近似于需求量，由2 0 10 一2预测方法2022年建筑面积和建筑玻璃产量数据，对建筑玻分析建筑玻璃使用量与建筑面积之间的关联璃面积-建筑面积进行线性拟合，结合对未来建202024年第2 期总第3 8 9 期提供的平板玻璃产量，按建筑玻璃占平板玻璃比例9 0%）估算得出。2010一2 0 2 2 年翻新建筑面积为结合住房和城乡建设部老旧小区改造量估算。2010一2 0 2 2 年建筑玻璃面积估算（玻璃5 0 kg/重量箱，玻璃密度2 5 0 0 kg/m）：建筑玻璃面积=建筑玻璃产量玻璃密度：平均玻璃厚度(1)2010一2 0 2 2 年平均玻璃厚度源于行业调研估算。1.3预测数据2023一2 0 40 年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心预测。2023一2 0 40 年翻新建筑面积源于预估：基准情景下每年增加1亿m，高速发展情景下每年增加1.5 亿m，低速发展情景下每年增加0.5 亿m。2023一2 0 40 年平均玻璃厚度源于预估：基准情景下每年减薄0.0 5 mm，快速情景下每年减薄0.1 mm2023一2 0 40 年“三玻窗普及修正系数”源于预估。由于三玻窗的普及，拟“三玻窗普及修正系数”一一即单位建筑面积普通窗+三玻窗平均消耗建筑玻璃面积相对于2 0 2 2 年的比例。预估方法：三窗普及率以幂指数增长，2 0 2 3 年起，40 年后增加1/4。预估2 0 2 3 一2 0 40 年的“三玻窗普及修正系数”如表1所示。表1子预估2 0 2 3 一2 0 40 年的“三玻窗普及修正系数”202320241.0054571.0109451.0164621.0220091.0275861.0331941.0388331.0445021.050202203320342025203520262036202720372028203820292039203020402031研究与综述筑面积的情景分析，预测2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃2.1建筑玻璃面积与建筑面积间的线性拟合需求量，进而预测碳排放情况。框架流程如图1考虑到2 0 10 2 0 2 2 年室内隔断玻璃的用量以所示。及窗户面积占墙面比例的提高，以2 0 10 年单位建筑面积玻璃用量为基准，拟“单位建筑面积玻璃20102022年建筑玻璃产量用量修正系数”为预估单位建筑面积建筑玻璃用文20102022年建筑玻璃面积建筑玻璃面积-建筑面积线性拟合分析预测2 0 2 3 2 0 40 年不同情景下建筑玻璃面积需求预测2 0 2 3 一2 0 40 年不同情景下建筑玻璃产量测算2 0 2 3 2 0 40 年建筑玻璃碳排放指数碳达峰分析图1碳达峰预测框架流程年份201020112012 201320142015201620172018 2019202020212022新建面积/亿m30.4333.4134.0835.5236.0435.5931.70 29.0721.9221.3225.123.1621.22翻新面积/亿m1.002.00 2.002.003.003.004.007.008.0010.0012.00（新建+翻新）实际建筑面积/亿m31.4335.4136.0837.5239.0438.5935.7036.0729.9231.3237.1036.1635.22建筑玻璃产量/亿重量箱5.0136.1116.6877.6688.1097.928.018.198.1998.288.4339.079.03平均玻璃厚度/mm6建筑玻璃面积/亿m16.7120.7223.0626.91 28.9628.830.23 32.1234.1636.840.16 40.24 41.02单位建筑面积玻璃用量修正系数1（新建+翻新）修正面积/亿m31.4335.41 36.0837.5242.9442.4542.8343.2841.8843.8551.9450.6249.31501建筑玻璃面积与“（新建+翻新）修正面4540积”有关，对二者进行线性回归分析，如图23530所示。2520由图2 可知，建筑玻璃面积与“（新建+翻1530新）修正面积”呈显著正相关，V=1.3269x-图2建筑玻璃面积与“（新建+翻新）修正24.835,R=0.9074。面积”线性回归图20102022年建筑面积情景分析表2线性拟合用表5.95.811量逐年变化情况相对于2 0 10 年的比值。拟用“（新建+翻新）修正面积”一即根据“单位建筑面积玻璃用量修正系数”，拟合成单位建筑面积玻璃用量不变情况下的虚拟建筑面积。“（新建+翻新）修正面积=“（新建+翻新）实际建筑面积”“单位建筑面积玻璃用量修正系数”。2010一2 0 2 2 年我国每年新建建筑面积、每年翻新建筑面积、每年建筑玻璃产量、平均玻璃厚度、建筑玻璃面积、单位建筑面积玻璃用量修正系数、（新建+翻新）修正面积，如表2 所示。145.75.611.1135.55.31.11.2355.11.24.81.4404.51.4y=1.3269 x-24.835R2=0.907445504.21.44.151.455214.11.4全国性建材科技期刊一一玻璃2.22023一2 0 40 年建筑面积和玻璃减薄发展情景设计预计2 0 2 3 一2 0 40 年新建建筑发展速度减缓，翻新改造建筑将会增多。以现有的建筑新建速度为基准（中速），把2 0 2 3 一2 0 40 年新建建筑面积分为中速、低速两档预测，中速为现有建筑结构不变、发展速度不变的情景，低速为建筑业放缓发展情景。以现有的建筑翻新速度为基准（中速），把翻新改造建筑面积分为高速、中速、低速三档预测。以现有的玻璃厚度为基准（中速），把玻璃减薄分为高速、中速两档预测。共12种情景组合，如表3 所示。根据中华人民共和国住房和城乡建设部提供的预测数据，不同情景下2 0 2 3 一2 0 40 年新建建筑面积如表4所示。年份新建建筑面积-低速新建建筑面积-中速年份新建建筑面积-低速新建建筑面积-中速根据中华人民共和国住房和城乡建设部提供的预测数据，不同情景下2 0 2 3 一2 0 40 年翻新建筑年份2024翻新建筑面积-低速13.50翻新建筑面积-中速15.00翻新建筑面积-高速16.50年份2031翻新建筑面积-低速17.50翻新建筑面积-中速23.00翻新建筑面积-高速28.50222024年第2 期总第3 8 9 期表320232040年建筑面积和玻璃减薄情景组合情景情景特征情景1新建低速+翻新低速+减薄高速情景2新建低速+翻新中速+减薄高速情景3新建低速+翻新高速+减薄高速情景4新建中速+翻新低速+减薄高速情景5新建中速+翻新中速+减薄高速情景6新建中速+翻新高速+减薄高速情景7新建低速+翻新低速+减薄低速情景：新建低速+翻新中速+减薄低速情景9新建低速+翻新高速+减薄低速情景10新建中速+翻新低速+减薄低速情景11新建中速+翻新中速+减薄低速情景12新建中速+翻新高速+减薄低速表42023一2 0 40 年新建建筑面积预测2023202419.2817.34一23.422031203212.1811.7616.5015.70表52023一2 0 40 年翻新建筑面积预测2023202614.0014.5016.0017.0018.0019.502032203318.0018.5024.0025.0030.0031.50可能性预测可能性小可能性大可能性大可能性不大可能性大可能性最大可能性小可能性大可能性大可能性不大可能性大可能性大亿m2025202615.4014.8422.8622.302033203411.3410.9214.9014.10203419.0026.0033.00202714.2821.3020.302035203610.5010.2413.3012.76面积如表5 所示。2025202715.0015.5018.0019.0021.0022.502035203619.5020.0027.0028.0034.5036.00202813.7219.30203720389.989.7212.2211.68202816.0020.0024.002037203820.5021.0029.0030.0037.5039.00202913.1618.3020399.4611.14202916.5021.0025.50203921.5031.0040.50203012.6017.3020409.2010.60亿m2203017.0022.0027.00204022.0032.0042.00研究与综述由于玻璃减薄，预测2 0 2 3 一2 0 40 年的“平均玻璃厚度”如表6 所示。表6 子预测2 0 2 3 一2 0 40 年的“平均玻璃厚度”年份2023基准4.05快速3.9年份2031基准3.65快速3.12.32023一2 0 40 年建筑玻璃面积需求预测方法2023一2 0 40 年“单位建筑面积玻璃用量可比系数”采用2 0 2 2 年数据，由2 0 2 3 一2 0 40 年新建建筑面积和翻新建筑面积对建筑玻璃面积进行预测。计算公式为：建筑玻璃面积=（新建建筑面积+翻新建筑面积）单位建筑面积玻璃用量可比系数三玻窗普及修正系数1.3 2 6 9-2 4.8 3 5（2)2.42023年一2 0 40 年建筑玻璃产量预测方法由2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃面积、平均玻璃厚度、三玻窗普及修正系数对建筑玻璃产量进行预测。计算公式为：建筑玻璃产量=建筑玻璃面积平均玻璃厚度玻璃密度(3)2.52023一2 0 40 年建筑玻璃碳排放量测算方法根据对2 0 2 0 年平板玻璃行业燃料结构、产能产量、技术水平等实际情况，调研得出平板玻璃碳排放强度为0.0 3 2 5 0.0 41tco2/重量箱，平均为0.034tco/重量箱【10 1。本文预测采用平板玻璃碳排放强度为3 40 万tco2/亿重量箱。建筑玻璃碳排放量=建筑玻璃产量平板玻璃碳排放强度（4)3建筑玻璃碳排放预测3.1建筑玻璃面积需求预测根据式（2）预测2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃面mm2024202543.953.83.7203220333.63.5532.920263.93.6203420353.53.452.82.7积需求，作出2 0 10 一2 0 40 年建筑玻璃面积需求发展趋势图，如图3 所示。90180706050403020100图3 建筑玻璃面积需求发展趋势由图3 可知，所有情景下建筑玻璃面积均呈增长趋势。由于情景1/情景7、情景2/情景8、情景3/情景9、情景4/情景10、情景5/情景11、情景6/情景12 两两新建+翻新情景设计相同，只是玻璃减薄速度不同，所以其两两玻璃面积需求发展趋势相同。3.2建筑玻璃产量预测根据式（3）预测2 0 2 3 一2 0 40 年建筑玻璃产量，作出2 0 10 一2 0 40 年建筑玻璃需求量发展趋势图，如图4所示。由图4可见，12 种预测情景中，建筑玻璃产量（亿重量箱）发展趋势不一，具体分析见表7。2320273.853.5203620373.43.352.62.520283.83.420383.32.4年份20293.753.320393.252.3情景6/情景12情景3/情景9情景5/情景11情景2/情景8情景4/情景10情景1/情景720303.73.220403.22.2全国性建材科技期刊-J一一玻璃2024年第2 期总第3 8 9 期141情景12情景9122/108642表7 建筑玻璃产量（亿重量箱）预测情景分析情景情景1、情景2、情2030年前产量（亿重量箱）达峰，达峰景4、情景5、情景之后需求量减少6、情景102030年前产量（亿重量箱）达峰，达峰情景3之后需求量先减少后增加再减少情景7、情景8、情2030年前产量（亿重量箱）达峰，达峰景11之后需求量先减少后增加情景9、情景12在2 0 40 年前产量（亿重量箱）未达峰3.3建筑玻璃碳排放指数预测根据式（4）测算2 0 10 一2 0 40 年建筑玻璃碳排放指数（指数的单位为万吨），挑选出2 0 3 0 年前产量（亿重量箱）达峰，达峰之后产量减少的情景，作出建筑玻璃碳排放指数发展趋势图，如图5 所示。400013500300025002000150010004建筑玻璃工业碳达峰分析情景11情景1、情景2、情景4、情景5、情景6、情景情景：情景6情景3情景5 情景10情景2情景7情景4情景1年份图4建筑玻璃产量发展趋势特点10均符合2 0 3 0 年前碳达峰发展要求，其中，前5个情景均是在玻璃减薄高速的条件下实现的。结合图3 与图5 可知，情景5、情景6 既符合碳达峰发展预期，又符合玻璃产量增长预期。由此说明，加速减薄玻璃厚度，对实现建筑玻璃工业碳达峰有重要影响。本文原始数据多为估算数据，可进一步抽样调研，改善数据精准性。参考文献1 The Paris Agreement.EB/OL .Htps:/lunfccc.Int/sites/defaultfiles/resource/parisagreement_publication.pdf.2 Global Alliance for Buildings and Construction,GlobalABCRoadmap for Buildings and Construction 20202050,2019.【3】工信部、国家发改委、生态环境部、住建部.建材行业碳达峰实施方案EB/OL.H t t p s:/w w w.M i t.G o v.Cn/Z w g k/zcwj/wjfb/tz/art/2022/art_8f6d55dd58d64283937d7fb87e21b666.Html.2022-11-02.4 GALSS FOR EUROPE.2050 FLAT GLASS IN CLIMATE-NEUTRALEUROPEEB/OLHttps:/ 严玉廷，刘晶茹，丁宁，等.中国平板玻璃生产碳排放研究J.环境科学学报.2 0 17,3 7（0 8）：3 2 13-3 2 19.6 】中国建筑材料联合会.中国建筑材料工业碳排放报告（2 0 2 0 年度）J.中国建材.2 0 2 1（0 4）：5 9-6 2.【7 刘志海.我国平板玻璃单位产品能耗指标浅析 J.玻璃.2020,47(12):1-9.【8 刘志海.平板玻璃工业企业碳中和实施途径 .玻璃.2 0 2 2,49(04):1-7.【9 王新春，储诚山.对平板玻璃产品薄型化的建议 J中国建材.2 0 13,3 6 9（0 9）:9 2-9 3.情景610 住房和城乡建设部科技与产业化发展中心，等.建筑材料领域碳达峰碳中和实施路径研究 M.北京：中国建筑工业情景5情景10情景2情景4情景1出版社,2 0 2 2.年份图5 建筑玻璃碳排放指数发展趋势24