基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:重庆市教育委员会项目()作者简介:李兢()男江苏徐州人高级工程师主要从事能源和电力规划、绿色低碳发展方面的工作:.引文格式:李兢肖儒周杰 等.基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索.铁道建筑技术():.基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索李 兢 肖 儒 周 杰 孙 悦(.中国铁建股份有限公司 北京 .中碳基础设施产业发展有限公司 北京)摘 要:建筑业作为我国国民经济重要支柱产业之一其全生命周期碳排放量占全国碳排放量的比例超过 推动建筑业全生命周期降碳是实现我国“碳达峰、碳中和”目标重要一环 基于建筑业 总承包模式市场发展趋势本文将建筑业全产业链划分为建材生产、设计和建造、运行维护和拆除回收四个环节 通过研究四个环节的行为主体、相互关系和碳排放源指出设计和建造环节是建筑业全产业链减碳的“超级节点”其行为主体大型综合建筑企业应承担全产业链“治碳链长”的职责以形成建筑业上下游减碳的协同治理模式和治理机制推进建筑业全产业链减碳治碳效率关键词:建筑业 全产业链 协同降碳 超级节点 治碳链长 大型综合建筑企业中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:.:引言习近平总书记在党的二十大报告中强调积极稳妥推进碳达峰、碳中和 这是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大决策部署 实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革“双碳”目标将影响未来几十年中国各行业的发展方向根据国际能源署()发布的全球能源回顾:年二氧化碳排放量 年全球和中国的碳排放总量分别约为 亿 和 亿 我国碳排放总量逐年增长碳排放强度是世界平均水平的.倍以上 因此我国要实现“双碳”目标必须首先确定碳排放量大的关键行业进而开展针对性治碳行动以有效化解“卡脖子”难题建筑业包含房屋建筑、土木工程建筑、建筑安装业、建筑装饰装修和其他建筑业等 建筑业通过施工、安装、装饰装修等活动完成各项固定资产投资发展带动着上下游几十个行业的发展(见图)向上包括产业环节和技术研发向下涵盖运行、维护服务行业和消费环节等铁道建筑技术 ()李兢 等:基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索图 建筑业范畴及其上下游主要产业链分布情况建筑设计到拆除是一个漫长而复杂的过程建筑业全生命周期的碳排放包括建筑从“摇篮到坟墓”的阶段 研究报告和联合国环境署 年全球建筑建造业现状报告指出:年全球建筑业、工业、交通运输和其他行业的碳排放量占比分别为、和 中国建筑节能协会 年 月发布的中国建筑能耗与碳排放研究报告指出:年全国建筑业碳排放总量为.亿 占全国碳排放量(按 亿 计)的比例高达.高于全球水平 由此可知建筑业是治碳的关键行业建筑业全生命周期中所涉及全产业链的高效治碳减碳是助力我国实现“双碳”目标的关键本文首先总结我国建筑业碳排放的研究成果估算我国建筑业全生命周期的碳排放量其次基于建筑业 总承包模式的市场发展趋势将建筑业全产业链划分为四个环节通过分析不同环节的碳排放来源、碳排放量、行为主体和相互关系论证指出设计和建造环节是建筑业全产业链的“超级节点”其行为主体(大型综合建筑企业)是建筑业的“治碳链长”最后分析“治碳链长”治理模式的五大效应探索大型综合建筑企业作为“治碳链长”带动建筑业全产业链的协同降碳模式 建筑业全产业链环节划分我国建筑业自 世纪 年代引入苏联经验后形成了设计与施工分离的建造模式并沿革至今 基于全生命周期理论传统建筑业全生命周期可被划分为 阶段不等一般将建筑业全生命周期分为 个阶段:规划设计、建材生产、施工建造、运行维护、拆除回收 建筑业全产业链碳排放量应覆盖建筑产品的生命周期全过程合理划分建筑业全产业链的环节是分析各环节碳排放量相互制约关系并确定全产业链合理减碳方案的基础建筑业传统的建设模式存在建造组织方式落后、建设行为主体彼此分割、行业效益低下等问题促进了总承包模式(模式)的推广应用 模式下总承包商承接建设项目的设计、采购、施工和调试等工作充分发挥总承包商高效整合资源的优势推动设计、采购、施工的合理交叉和有效融合并发挥设计的主导作用大型综合建筑企业是目前 模式中最重要的总承包商之一基于建筑业 总承包模式的发展前景和潜力遵循建筑全生命周期中各环节行为主体相对独立的原则本文将建筑业全产业链划分为四个环节即建材生产、设计和建造(含建材运输、构件预制和运输)、运行维护和拆除回收 建材运输费用纳入了建筑施工单位定额故本文将建材运输也归入设计和建造环节 模式下以上四个环节的行为主体分别为建材生产企业、大型综合建筑企业、建筑使用单位和大型综合建筑企业(见图)图 模式下建筑业全产业链的四个环节本文提出的建筑业全产业链四环节划分有两方面优点:()每个环节的行为主体相对明确行为主体可针对本环节的具体工作进行减碳()建筑建成后即很难对结构形式、围护结构、机电系统等进行改变将设计和建造划分为一个环节可以在设计期即统筹考虑建筑整体减碳路径图 列出了建筑业全产业链四个环节的主要碳排放源根据各环节不同碳排放源的特征可针对性开展减碳行为 如在设计和建造环节通过设计可减少建材用量和运行阶段的碳排放量通过优化施工机械选用可减少建造环节的碳排放量在拆除回收环节除优化拆除工艺和机械减排亦可通过设计成便于拆除、固废回收率高的建筑结构提升固废负碳资源化能力目前各环节的碳排放量按照相应方法学(如排放因子法、物料平衡法或实测法)计算后累加可得到 年建筑业建材生产、建筑业设计和建造、房屋建筑运行维护这三个环节的碳排放量见表 铁道建筑技术 ()李兢 等:基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索表 年我国建筑业不同环节的碳排放量年份碳排放量/亿 建筑业建材生产设计和建造运行维护全国.表 中建筑业碳排放量统计结果存在如下问题:()未计入规划设计和拆除回收环节的碳排放量()仅考虑了房屋建筑运行维护期的碳排放量未考虑铁路、道路等土木建筑在运行期的碳排放量 研究表明设计环节的碳排放量很小可以忽略拆除施工活动碳排放量约为建造环节施工活动的 由此可计算出 各年建筑业拆除回收环节碳排放量最多为.亿 占比较小道路、轨道交通等是土木建筑的重要部分已有研究基于“公路平整度 车速 交通 能耗与排放模型”明确了道路和铁路等设计和施工质量会影响车辆运行效率和结构维护工作量并建议将道路和铁路上外部车辆碳排放内部化 因此道路、铁路和轨道等土木建筑运行维护环节的碳排放量宜纳入土木建筑全生命周期碳排放量的计算边界 我国 年道路、铁路、轨道和管道在运行期产生的 排放量为.亿 为消除新冠疫情影响本文以 年道路、铁路、轨道和管道等土木建筑运行期的碳排放量作为典型工况估算我国建筑业全产业链的碳排放量约为.亿 占全国碳排放量的比例超过 四个环节的碳排放量如图 所示建筑运行维护环节的碳排放量占比最高为.设计和建造环节的碳排放量较少仅占建筑业碳排放量的.图 建筑业全产业链四个环节碳排放总量及占比情况结合图 建筑业全产业链四个环节的逻辑关系可知:设计和建造环节承接建材生产领域、影响建筑运行的暖通空调和电梯等设计理念的先进性和建筑质量决定了建筑运行维护期的碳排放量 设计和建造环节的行为主体大型综合建筑企业可以通过提高建材采购绿色标准倒逼上游建材行业减碳 某住宅建筑通过设计的建材使用优化可使建筑单位面积年均碳排放量减少.寒冷地区某办公建筑通过对围护结构的设计优化在造价增加.条件下建筑运行阶段碳排放量可降低.基于全生命周期理念设计和建造虽然会因建材用量或大型设备而增加建材生产、设计和建造环节的碳排放量但却是建筑低碳运行、维护、拆除和高负碳量的前提 因此建筑业全产业链四个环节的碳排放量相互影响和制约四个环节的行为主体必须开展协同降碳治理行动才能实现建筑业全产业链的减碳目标 建筑业全产业链协同降碳治理探索.建筑业全产业链减碳挑战建筑业全产业链协同降碳治理过程面临产业链价值重构和节点企业间协同的挑战 中国社会科学院工业经济研究所分析指出在产业链协同治理的实践中存在不同程度的治理失败可归纳为激励失败、协调失败、系统失败三类 建筑业协同降碳治理同样存在如下三大类困境:()“激励困境”:产业链的形成以多维度价值增值为目标 目前建筑产业链协同降碳治理过程中各环节、各行为主体的降碳行为是无组织的分散式、点状降碳这些具备强外部性的降碳行为尚未与建筑业价值链打通未形成基于市场规则的关系合约和互利行为面临着各环节行为主体相互联通受限、减碳意愿弱的困境()“协调困境”:建筑产业链链条上的海量行为主体以不同形式参与建筑产业链的一个或多个环节中对于产业链全貌认知度与战略方向的把控能力存在差异 目前建筑业协同降碳缺乏战略引领与协调治理机制各行为主体在开展降碳治理时因价值观差异和信息不对称性影响低碳投资的价值体现难以协调实现降碳效益最大化()“系统困境”:建筑业全产业链协同降碳过程需要碳相关要素的开放流通对于创新资源的利用和创新要素的配置提出了更高要求 当前新兴技术应用场景受限、反馈调节机制缺乏等流通壁垒导致技术、创新等要素在全产业链降碳发展过程中作用受限影响建筑产业链结构性升级上述三个困境难以单纯通过市场机制和行政机制解决特定的企业协同治理机制可以与上述两种机制互补促进全产业链治理 因此需要明确建筑业全产业铁道建筑技术 ()李兢 等:基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索链中的关键环节与关键主体以系统性思维统筹推动建筑业全产业链降碳协同治理引导建筑业全生命周期降碳.“超级节点”与“治碳链长”的定义建筑业全产业链降碳协同治理过程中的关键环节具备如下特征:与产业链上下游各主体存在深度链接具有对“碳”实物流、资金流、信息流的把控能力并对建筑全生命周期碳排放具有全面影响能力 将此关键环节定义为建筑业全产业链减碳“超级节点”其行为主体即为建筑业全产业链的“治碳链长”在设计、施工融合的建筑市场发展趋势下项目设计和建造环节可以从低碳建材、运营降碳等多维度提供降碳可能性(灵活性)降低后续降碳改造成本具备较高的建筑全生命周期碳排放影响力 在项目的早期阶段开展低碳治理具有最高的有效性与效益性(见图)图 建筑全生命周期降碳可能性及降碳成本关系 梳理建筑业产业链主体关系如图 所示 设计和建造环节的行为主体(大型综合建筑企业)拥有集中统筹的资源和能力基础是建筑业全产业链实物流、资金流、信息流的汇集点可以担当建筑产业链低碳治理过程中的基础平台、连接中枢、可靠节点由此本文提出:设计和建造环节是建筑业全产业链减碳治理的“超级节点”而大型综合建筑企业作为 项目的总承包商是建筑业全产业链减碳治理的“治碳链长”图 建筑业产业链主体关系 大型综合建筑企业作为“治碳链长”具备三大突出特征:()基础性:设计和建造环节链接建材、建筑设备等上游领域并为下游建筑运营和维护提供物质基础一切建筑降碳行为的创立、培育与落实都从设计建造环节开始推动也最终落地于该环节为全产业链资源整合、要素配置以及低碳协同发展提供基础性平台()中枢性:设计和建造环节是建筑业全产业链实物流、资金流、信息流的汇集点大型综合建筑企业动态整合上下游相关方是建筑“碳”网链的中枢 处在这一“超级节点”中大型综合建筑企业具备全局的战略判断能力、市场影响能力与协调牵引能力 建筑企业通过项目实践明确低碳技术需求并将其反馈到上游将前瞻性低碳技术、规范、设备推广至项目实践是建筑业铁道建筑技术 ()李兢 等:基于“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳模式探索全产业链低碳转型的引领者、协同者、推动者()可靠性:推动建筑全生命周期降碳需要雄厚的经济基础、技术实力与可靠的内部管控能力 建筑企业尤其是国有大型综合建筑企业其业务结构覆盖规划、设计、投资、施工、采购、运营、回收等方面企业规模庞大、实力雄厚内部管理规范、数字化程度高具备产业链治理的工具基础同时其政治站位高可以站在全局的高度谋大局、行大事国有企业的社会责任保障了其向高效减碳治碳推进的可靠性大型综合建筑企业在建筑业全产业链具备结构优势、体量优势、定位优势与可靠治理能力是建筑业全产业链“治碳链长”的最佳主体.“治碳链长”治理模式的五大效应设计和建造环节为建筑业全产业链减碳“超级节点”、大型综合建筑企业为“治碳链长”的治理模式和治理机制对建筑业全产业链绿色低碳结构性成长具有明显体制优势 如图 所示“治碳链长”所具备的三大特征可有效应对当前建筑产业链低碳协同发展过程中面临的“激励困境”“协调困境”“系统困境”并将带来五大效应图 “治碳链长”理论模型()牵引效应:设计和建造环节通过设定低碳目标以需求牵引上游企业开展技术研发和投资引领建造规范提升以优化建筑低碳性能为下游运营期建筑减碳奠定基础实现推动上下游的生态协同()提升效应:在设计和建造环节针对降碳治理的资金与创新投入可撬动全产业链减碳成效的逐级积累与放大进而提升建筑行业价值链中资源优化与价值产生的效率带动全产业链整体的跃迁型产业升级()创新效应:低碳建筑的推广需要经历理念培育和标准创立其贯彻与落实均从设计和建造环节开始“治碳链长”的前瞻性低碳行动将促进建筑业全生命周期低碳理念的形成和低碳标准的持续创新()示范效应:设计和建造环节将绿色低碳领域的先进理念、先进技术通过大型综合建筑企业应用于具体示范项目展示了全产业链低碳发展的行业标杆推动行业内其他项目对标看齐在行业内形成明显的示范效应()链式效应:大型综合建筑企业不断向全产业链两端延伸从传统施工企业向投、融、建、运一体化的建筑综合服务商发展具备稳链强链、补链延链的综合能力具备带领产业链协同降碳治理的责任担当可以通过“强龙头、补链条、聚集群”有效推动建筑业低碳高质量发展 结论建筑业全产业链的降碳治碳对我国如期实现碳达峰、碳中和目标具有至关重要影响 为了使建筑业全产业链各环节的点状“刚性降碳”变为有机组织的减碳行动推动建筑业全产业链升级本文探索了以大型综合建筑企业为“治碳链长”的建筑业全产业链协同降碳治理模式主要结论如下:()在建筑业 总承包模式的市场发展趋势下根据建筑业全生命周期中不同环节的工作特点和行为主体将建筑业全产业链划分为建材生产、设计和建造、运行维护、拆除回收共四个环节()估算了建筑业所包含的房屋建筑和土木工程建筑全生命周期的碳排放量指出建筑业全生命周期碳排放量占全国碳排放总量的 以上()为打破建筑业全产业链减碳的“激励困境”“协调困境”“系统困境”提出了设计和建造环节是建筑业全产业链“超级节点”其行为主体大型综合建筑企业是“治碳链长”的理念()提出了以大型综合建筑企业为“治碳链长”的协同治理模式通过发挥“治碳链长”的“牵引效应”“提升效应”“创新效应”“示范效应”“链式效应”五大效应带动建筑业全产业链协同降碳治理推动建筑业高质量绿色低碳发展参考文献.:/.:./.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.国民经济行业分类:/.北京:中国国家标准化管理委员会.(下转第 页)铁道建筑技术 ()于程水:城市更新中的碳排放指标评价方法刍议难点行业 信息化时代的背景将是建筑行业降碳的重要机遇大量的信息化技术成为降碳的重要抓手协助解决行业现有的全生命周期多阶段粗犷作业模式 通过建立一套对于新技术有针对性且同样适用于传统建造模式的碳排放指标评价体系是反映行业降碳效果的重要支撑但面对转型期的建筑业和层出不穷的信息化新技术合适的体系建立具有一定挑战性本文通过现有的发展趋势提出一种评价体系的初步设想当前恰逢中国城市更新建设信息化城市大量的真实场景在促进信息化技术在真实场景中应用的同时也是催化建筑行业碳排放评价体系发展完善的重要推动力参考文献 严若谷周素红闫小培.城市更新之研究.地理科学进展():.温锋华姜玲.整体性治理视角下的城市更新政策框架研究.城市发展研究():.阳建强.中国城市更新的现况、特征及趋向.城市规划():.孙萍.轨道交通低碳建设方案研究.铁道建筑技术():.董莹刘军董恒瑞等.建筑碳排放分析与减碳路径研究.重庆建筑():.李静刘燕.基于全生命周期的建筑工程碳排放计算模型.工程管理学报():.刘念雄张竞予刘依明等.建筑师视野的碳排放与建筑设计.建筑学报():.庄惟敏刘加平王建国等.建筑碳中和的关键前沿基础科学问题.中国科学基金():.吴峥.低碳节能理念下建筑工程技术的改进.工业建筑():.张智慧尚春静钱坤.建筑生命周期碳排放评价.建筑经济():.高宇李政道张慧等.基于 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