■陈皓勇 莫理莉 王永华《中国能源报》（2025年01月06日 第 06 版）

  城市和乡村既是人民生活生产的依托，也是新型能源体系的重要载体。“生态人居能源体系”以能源系统为出发点，以人居环境为载体，以生态文明为目标，实现人与自然和谐共生。人居环境是指人们居住和生活的空间环境，包括居住区、公共空间、交通、教育、医疗等每个方面。良好的人居环境可提升人们的生活品质，促进社会和谐稳定。生态保护是指对自然环境的保护和修复，以保持生态系统的平衡和稳定。人居环境和生态保护是相互依存、相互促进的关系。良好的人居环境依赖健康的生态环境，而生态保护也需要人居环境的改善和提升。“生态人居能源体系”的构建，既符合国家建设新型能源体系的政策要求，也符合人民对宜居生活环境品质提升、生态环境改善、产业体系调整、经济低碳绿色发展的需求，具有重大战略意义。

  “生态人居能源体系”关注解决城乡生态环境保护、宜居环境建设与新型能源体系构建之间相互支撑和互相制约问题，以复杂巨系统理论为指导，以生态能源大系统为对象，研究多学科交叉、多目标驱动的生态人居能源体系构建，促进“生态—人居—能源”协同发展。“生态人居能源体系”建设的内涵包括六个方面。一是构建清洁能源供给体系，构建以风光发电、核电、水电为主的清洁能源供给体系，适应气候平均状态随时间的变化和满足人民对美好生活的期待。二是建设面向清洁能源的能源传输及配送网络，考虑气—电—氢—冷—热多能协同的传输及配送网络，提升清洁能源的接入、送出和消纳能力。三是优化能源消费结构，以能源为先导，优化城乡产业布局，促进城乡经济与能源协调发展。推动行业生产用能及人民生活用能电气化，推进终端用能低碳化、零碳化。四是建设零碳城市及社区，使建筑节能与清洁能源相融合，提高综合利用能效，减少建筑、电力、生物资源、工业、交通与出行等方面的碳排放；通过发展绿色生态智慧技术，提高建筑本体节能率，降低社区碳排放，提高社区固碳能力，建设生态零碳社区。全面推广分布式光伏和分散式风电在园区末端的应用，鼓励利用新建居住小区屋顶、厂房和公共建筑屋顶安装光伏发电，提高建筑可再次生产的能源利用比例。五是推进农村能源改革，以农村分布式光伏、风电、小型水电、生物质能等带动农村生态及经济发展，推进可再次生产的能源发电就地就近开发和利用，鼓励利用公共建筑屋顶、农民自有建筑屋顶、农业设施等建设光伏发电，积极地推进农业农村领域电气化，加强农业种植、养殖、农产品加工、农业大棚等农业生产加工领域的电气化改造。六是推进绿色低碳基础设施体系建设，打造能源高效利用、资源循环再生、碳排放大幅度降低且能适应和减缓气候平均状态随时间的变化影响的基础设施网络，涵盖交通、能源、建筑、水利等多个领域。推动城乡信息基础设施建设，推动城市—社区—建筑多层级智慧管理平台建设，促进能源、环境、社会信息数据融合，促进城乡更新绿色化、低碳化发展。

  人居环境生态规划以人居环境提升为导向，开展城市规划、建筑规划设计、能源规划、交通规划、公共设施建设、环境质量监测与治理。在“双碳”目标背景下，城乡规划应对人居环境和能源系统来进行融合规划。针对高比例风光发电消纳和接入难题，考虑提升清洁能源接入和消纳效率为先导的城乡产业布局优化策略；考虑发电基地、能源站、储能站、充电设施等合理布点，能源网络规划应与供用能规划相匹配，建设比例合理的零碳园区、绿色建筑；以安全、高效、经济、环保为目标，构建“电—气—氢—冷—热”多能互补的能源系统架构，基于“源—网—荷—储”协同优化调度与运行思路，提出城乡跨区能源协同共济策略，实现能源系统分层分区的调度和资源优化配置，建设“省—市—县”多层级能源调度管理平台，创新能源市场商业模式，建立能源市场激励及惩罚机制。“生态人居能源体系”面对的是跨市、跨省甚至跨国的能源规划与调度，区域内存在传统发电厂、风光电站、冷热电联供站、供热站、供冷站和制氢站等供能主体，输配电站网、冷/热管网、供气/氢网等输配能主体，储能站、抽水蓄能等储能主体，工业园区、办公园区、商业综合体、居住区、交通行业、充电桩、农业等用能主体，这些海量主体间既有合作也有博弈，形成复杂的自适应系统。

  能源系统的规划及运行基础是建立准确有效的能源系统模型，系统㶲经济学模型以及基于能量品质的系统㶲经济评价方法，以及分层集群系统协同优化思路已经在新型电力系统中得到普遍应用。能源系统是新型电力系统的外延与拓展，分层集群系统协同优化方法同样适用于能源系统。能源系统中的众多主体可视为智能体集群，多主体的优化问题可采用集群智能协同控制思路解决，这一思路框架与能源系统跨区域的分散、分布式架构可以完美匹配。对于分层集群的能源系统，可以将子系统根据调度运行需求，划分为不一样的层次和区域，形成集群，以集群作为系统调度控制对象，灵活构建源侧、网侧与荷侧多种资源的协同控制方案和策略。考虑当前能源系统的实际，应在多能耦合背景下，研究考虑能源品质和碳排放的综合能源系统机理，对系统建模并做多元化的分析评价，开展规划及运行控制研究。

  此外，“生态人居能源体系”的建立与发展还需要完善的法律和法规和标准体系来规范和保障。有关部门应加强对城乡建设、环境保护和能源行业的监管，制定有关规定法律法规和政策，明确各方责任和义务。

  建筑是“生态人居能源体系”的细胞和重要落地实施承接体。建筑行业产生的碳排放在二氧化碳排放总量中占比较高，会对环境产生连带效应。近年来能源界的研究和实践表明，提升建筑能效和改进建筑供用能是解决社会经济发展和能源供应不足之间矛盾的最有效措施之一。建筑低碳化已慢慢的变成为国际主要流行趋势和未来的实践标准。我国推动建筑领域低碳转型，在零能耗建筑的基础上，结合建筑全生命周期，提出近零碳建筑、零碳建筑。零碳建筑是指充分的利用建筑本体节能措施和可再次生产的能源，使年减碳量不小于建筑全年碳排放量、可以在运营阶段实现净零排放的建筑。国家和各级地方政府出台有关政策推动建筑低碳化。2024年3月，国务院办公厅转发国家发改委、住房城乡建设部《加快推进建筑领域节能降碳工作方案》，对推动建筑领域节能降碳具备极其重大意义。推动零碳建筑的四个关键手段是脱碳、电气化、高能效和数字化。零碳建筑和零碳园区技术众多，最重要的包含五个方面。一是降低建筑用能需求，如采用被动式建筑规划设计、自然通风、自然采光、建筑遮阳隔热、围护结构热工性能提升等措施；二是提升建筑能源系统效率，如提高冷热源系统性能系数、新风热回收效率、地道风、照明系统及电器等设备能效，并结合智能优化控制算法逐步降低建筑能源消耗；三是引入可再次生产的能源，通过最大化利用太阳能、风能、地热能等可再次生产的能源替代常规能源，减少建筑能源的碳比例；四是增加碳汇，增加项目可绿化面积，增加山体绿化土壤保持率等；五是增加能源及碳管理，设置能源监测与碳排放监测、核算管理平台。

  经过多年研发与应用，降低建筑用能需求、提升建筑能源设备效率等方面的技术已较为成熟，可挖掘的技术改进潜力较小。但在可再次生产的能源利用、能源与碳管理方面的有关技术仍待进一步研究和应用。众多单项技术应用在同一个建筑物，并非先进的技术的简单堆砌，它们之间有相互影响和制约，形成整体效应。技术集成通过对各种零碳建筑技术的综合优化，减少相互之间的不利影响，使建筑技术集成后发挥最佳效能、减少重复设备投资、降低绿色建筑的综合造价，达到经济效益、社会效益和环境效益的综合最优。零碳建筑技术集成应用研发的难点之一是解决分布式光伏、充电桩、储能的接入问题，通过“源—网—荷—储”协同互动策略提升建筑能效、提高分布式光伏消纳比例，其中光储直柔微网技术集光伏、充电桩、储能的接入和“源—网—荷—储”互动技术于一体，在可再次生产的能源利用、能源和碳管理方面提供了一种良好的技术集成方案。

  （陈皓勇系华南理工大学电力经济与电力市场研究所所长、发展中世界工程技术院院士；莫理莉系华南理工大学建筑设计研究院有限公司电气总工程师；王永华系国网江西电力新型电力系统源网荷储规划技术科研攻关团队带头人）

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