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通过逐步净零方案推动现有建筑群实现净零能耗

编者按:

在应对气候变化的大背景下,若想在2040年前将地球升温幅度控制在2摄氏度以内,全球的既有建筑节能改造率必须达到每年3.2%左右。然而,目前每年的建筑节能改造率仅为1%左右,建筑运行能耗管理和能效升级改造面临挑战。落基山研究所针对美国的既有建筑节能改造市场,提出了“逐步净零方案”,识别建筑资产管理过程中的关键触发事件(如交易、续租、设备更新等)并以此作为节能升级改造的契机,制定建筑全生命周期的能源管理计划,逐步实现净零能耗目标。“逐步净零方案”聚焦既有建筑节能改造的非技术因素(特别是管理因素),虽然关键触发事件等资产管理流程仅基于美国市场,但其阶段性的实施方案对中国市场也有一定借鉴意义。

净零能耗(NZE)建筑正在获得建筑业主、租户与土地所有者等越来越多的关注。落基山研究所与城市土地研究所(ULI)最新合作完成的报告《建筑群实现逐步净零能耗最佳实践》指出,我们的逐步净零(ZOT)方案能够通过提供长期经济可行的深度能源改造方式帮助建筑业主解决实现净零能耗目标过程中遇到的各种障碍。

问题描述

现存商业建筑的耗电量占全美用电量的36%,每年的用能成本超过了1900亿美元。同时,全球既有建筑的能源改造率每年仅为1%左右。而根据COP21会议结论,要避免不可逆转的气候变化,并在2040年前将地球升温幅度控制在2摄氏度以内,全球的既有建筑改造率必须达到每年3.2%左右。当前市场急需一种经济可行的方式来改造既有建筑,该方式需要精心规划、并统筹考虑市场的短期需求与长期目标。虽然在新建建筑中实现净零能耗(NZE)已经非常具有可行性了,但改造既有建筑或建筑群从而实现净零能耗目标却面临着种种挑战。众所周知和普遍存在的各种障碍包括:成本与收益的不匹配、前期投资成本过高、平均投资时限、内部投资回报障碍以及其他麻烦因素等。

解决方案:逐步净零

逐步净零(ZOT)方案将通过提供一套以经济可行方式完成长期深度能源改造的路线图来帮助建筑业主克服这些障碍。该方案注重于通过长期规划,在未来大约20年的期限内实施一系列经济可行的能效项目,从而实现整个建筑群净零能耗的同时提高资产的收益。

这一方案不但适用于有净零能耗目标的建筑群,也适用于既有建筑或建筑群实现各自的节能目标。该解决方案可以在新旧建筑业主之间转让,从而支持长期规划的实施,而不必受到资产持有年限的制约。

后退一步,我们发现投资成本问题和运营规划是相当复杂的,并且各个建筑群适用的方法学互不相同。而ZOT方案能够提供一套实用的框架并根据各项目的需求定制解决方案。

逐步实现净零的六步走步骤

实现ZOT需要一套考虑周全的方案,但并不一定过分复杂。通过行业采访和案例分析,我们得出了以经济可行方式实现逐步净零能耗的六个步骤,如下图所示。各步骤的完整细节收录在我们的《最佳实践》报告之中。

触发事件时间表

作为第三步的一个关键组成部分,触发事件时间表是一个关键的工具。它能引导未来能效项目的进行,从而帮助建筑群通过正确的途径实现能耗目标。它实际上是一个综合考虑了深度长期净零方案和建筑关键触发事件的能效升级时间表。其中,触发事件指的是在建筑生命周期内、可以结合深度能效改造项目的重要事件节点,包括主要建筑投资节点、使用方式变更或其他重要事件等。

下图简要展示了触发事件时间表的各项内容,更详细的描述同样收录在我们的《最佳实践》报告之中。

不同地点如何影响ZOT规划的经济性

报告还指出,项目所在地点的不同会大大影响能效和可再生能源项目的经济可行性。根据报告中研究的John Madden公司建筑群案例分析,落基山研究所对丹佛、波士顿和密尔沃基等三个不同美国地区建筑群的样本组合数据进行了研究。三种情景运用了相同的建筑性能和相同的能效改造模型;造成项目经济性不同的关键因素在下表中得到了直观的展示。

在丹佛,ZOT方案虽然可以在20年周期内实现经济可行性,但该方案在另外两个地点的经济可行性更高。丹佛本地电力公司的较低电价使科罗拉多州现场太阳能发电的经济性较低,能效项目投资回收期较长。在波士顿和密尔沃基,由于当地用能成本较高,现场太阳能发电更具经济效益,因此ZOT方案更具经济吸引力。此外,材料与人工因素、太阳能资源以及政策支持方面的不同也会影响最终的结果。

虽然波士顿和密尔沃基的材料成本和人工成本较高,且太阳能资源相对较少,但由于这两个城市的用能费用更高,同样的建筑群应用同样的能效项目在这两个城市的投资回收期比在丹佛分别缩短了5年和3年。

John Madden公司建筑集群中应用ZOT方案

在《逐步净零》报告中,落基山研究所加入了在开发这一方案过程中所研究的John Madden公司建筑集群案例分析。该案例展示了如何使用触发事件时间表来规划一条以经济可行方式实现净零能耗的道路。John Madden公司(JMC)是一家中等规模私营地产投资公司,管理着位于科罗拉多州丹佛市的四栋建筑,建筑总面积超过70万平方英尺。该建筑群主要由办公空间组成,但也包括博物馆、咖啡厅和餐厅等。JMC公司计划在未来五年内将其管理的建筑群再增加40万平方英尺建筑面积。

JMC公司的CEO Blair Madden Bui计划到2038年实现这一建筑群的净零能耗,并正在实施一个大型能效项目,目标将其中两座建筑的用能降低30%。这些能效项目通过资产评估性清洁能源(PACE)进行融资,并成为科罗拉多州最大的PACE项目(价值710万美元)。该项目包括更换屋顶暖通空调机组、升级照明和控制系统、更换供水设备、为所有租户安装高级电表、申请LEED认证,并应用了一套三年的主动能源管理计划。

逐步净零方案显示,JMC公司能够利用经济可行的方式通过一系列合理安排时间的能效项目在20年内实现净零能耗目标。JMC公司能够利用这一规划实现净零能耗,同时在20年时期内维持5%的内部收益率,并以最低的投资支出水平持续节约,并在30年后实现9%的内部收益率。虽然这些建筑本身不具备足够的场地/屋顶空间来支撑现场可再生能源发电实现净零能耗,但一系列现场和场外的本地太阳能发电项目将帮助JMC公司在不增加用能成本的前提下实现自身目标,同时支持本地社区太阳能开发计划。随着电网供应能源成本的提高、太阳能与能源存储技术成本的下降、以及净零能耗逐渐成为商业地产行业的市场新标杆,这种发展模式的优势将越发明显。

更多收益,更少碳排放

ZOT方案是一种直接的、可行的计划,有助于推动商业建筑群在20年内实现净零成本和能耗,同时带来以下价值:

  • 为短期和长期持有地产的业主提供正收益项目;
  • 在20年期限内实现净零能耗的同时保证正净现值运营;
  • 能效项目投资30年内部收益率在8-13%之间;
  • 与常规情景相比减排46%

请参考我们的指南《建筑群实现逐步净零能耗最佳实践》,以经济可行的方式让您的商业地产群实现净零能耗。

作者: Matt Jungclaus