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建筑業(yè)物化能耗多尺度評估與時空效應(yīng)分析 版權(quán)信息
- ISBN:9787030707345
- 條形碼:9787030707345 ; 978-7-03-070734-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
建筑業(yè)物化能耗多尺度評估與時空效應(yīng)分析 內(nèi)容簡介
作為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要產(chǎn)業(yè),建筑業(yè)的能效提升以及轉(zhuǎn)型升級對實現(xiàn)零碳排放意義重大。建筑業(yè)物化能耗,是指建筑物建造過程的直接能耗與生產(chǎn)和提供建筑活動相關(guān)產(chǎn)品、服務(wù)的間接能耗的總和。本書立足建筑業(yè)物化能耗的時空異質(zhì)性,基于“國家”-“省級”-“城市群”尺度,開展“需求”-“供給”雙視角下建筑業(yè)物化能耗的系統(tǒng)研究,主要包括建筑業(yè)物化能耗驅(qū)動機制與變革規(guī)律、時空分布與效率特征、區(qū)域空間關(guān)聯(lián)與溢出效應(yīng)以及供給形態(tài)與路徑演化研究。
建筑業(yè)物化能耗多尺度評估與時空效應(yīng)分析 目錄
第1章 緒論 1
1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.1.1 建筑業(yè)物化能耗研究現(xiàn)狀 1
1.1.2 產(chǎn)業(yè)尺度建筑業(yè)物化能耗研究現(xiàn)狀 2
1.1.3 項目尺度建筑業(yè)物化能耗研究現(xiàn)狀 8
1.2 研究意義 10
參考文獻 10
第2章 相關(guān)理論及方法 13
2.1 投入產(chǎn)出模型 13
2.1.1 單區(qū)域投入產(chǎn)出模型 13
2.1.2 多區(qū)域投入產(chǎn)出模型 15
2.2 結(jié)構(gòu)分解分析 16
2.2.1 基于兩因素模型的結(jié)構(gòu)分解分析方法原理介紹 17
2.2.2 結(jié)構(gòu)分解分析方法在環(huán)境領(lǐng)域的拓展應(yīng)用 17
2.2.3 不同分解方法的應(yīng)用 19
2.3 結(jié)構(gòu)路徑模型 20
2.3.1 定義 20
2.3.2 基本原理 20
2.4 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析 21
2.4.1 定義 21
2.4.2 基本原理 21
2.5 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析 22
2.5.1 定義 22
2.5.2 基本模型 23
2.6 空間效應(yīng)分析 25
2.6.1 空間權(quán)重矩陣設(shè)定 25
2.6.2 空間數(shù)據(jù)探索分析 26
2.6.3 空間計量模型分析 27
2.7 生命周期評價 28
2.7.1 生命周期評價的理論框架 28
2.7.2 生命周期評價模型 30
參考文獻 32
第3章 全國建筑業(yè)物化能耗驅(qū)動機制與變革規(guī)律研究 34
3.1 研究方法 34
3.1.1 數(shù)據(jù)來源 34
3.1.2 計算方法 35
3.2 國家尺度建筑業(yè)物化能耗關(guān)鍵驅(qū)動因素分解與識別 36
3.3 國家尺度建筑業(yè)物化能耗驅(qū)動因素變革規(guī)律 38
3.3.1 不同驅(qū)動因素的能耗變動規(guī)律 38
3.3.2 不同能源類型能耗變動規(guī)律 40
3.4 政策建議 40
參考文獻 41
第4章 省級建筑業(yè)物化能耗時空分布與效率特征研究 42
4.1 數(shù)據(jù)來源及處理 45
4.2 省級建筑業(yè)物化能耗時空分布研究 47
4.2.1 研究方法 47
4.2.2 按地區(qū)建筑業(yè)物化能耗需求分布 48
4.2.3 不同部門建筑業(yè)物化能耗供給分布 51
4.2.4 建筑業(yè)物化能耗優(yōu)化策略研究 53
4.3 省級建筑業(yè)物化能耗效率特征研究 55
4.3.1 研究方法 55
4.3.2 省級建筑業(yè)物化能耗效率情景構(gòu)建 57
4.3.3 省級建筑業(yè)物化能耗效率情景分析 57
4.3.4 省級建筑業(yè)物化能耗節(jié)能潛力研究 63
4.4 省級建筑業(yè)物化能-虛擬水耦合時空分布研究 67
4.4.1 研究方法 67
4.4.2 不同地區(qū)建筑能-水消耗分布研究 69
4.4.3 不同部門建筑能-水供給分布研究 72
4.4.4 建筑業(yè)物化能-虛擬水耦合效率研究 72
4.4.5 耦合視角下的水-能資源節(jié)約潛力 74
參考文獻 76
第5章 省級建筑業(yè)物化能耗空間關(guān)聯(lián)與溢出效應(yīng)研究 85
5.1 研究背景及概述 85
5.2 數(shù)據(jù)來源與說明 87
5.3 省級建筑業(yè)物化能耗空間關(guān)聯(lián)分析 88
5.3.1 省級建筑業(yè)物化能耗空間分布 91
5.3.2 省級建筑業(yè)物化能耗空間關(guān)聯(lián)分析 93
5.3.3 重點城市群建筑業(yè)物化能耗空間關(guān)聯(lián)分析 96
5.3.4 省級建筑業(yè)物化能耗空間優(yōu)化策略研究 97
5.4 省級建筑碳排放空間溢出效應(yīng)研究 99
5.4.1 省級建筑碳排放空間分布研究 100
5.4.2 省級建筑碳排放空間自相關(guān)研究 103
5.4.3 省級建筑空間溢出效應(yīng)分析 104
5.4.4 省級建筑碳排放空間優(yōu)化策略研究 107
5.5 結(jié)論 108
參考文獻 109
第6章 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流路徑演化研究 112
6.1 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流結(jié)構(gòu)路徑分析 112
6.1.1 方法及數(shù)據(jù) 113
6.1.2 省級建筑業(yè)物化能耗上游產(chǎn)業(yè)鏈總述 117
6.1.3 地區(qū)視角下建筑業(yè)物化能耗產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)路徑分析 118
6.1.4 部門視角下建筑業(yè)物化能耗產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)路徑分析 120
6.1.5 結(jié)構(gòu)路徑敏感性分析 121
6.1.6 產(chǎn)業(yè)鏈物化能耗優(yōu)化策略 124
6.2 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流路徑演化研究 126
6.2.1 方法及數(shù)據(jù) 127
6.2.2 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流路徑時空演化概述 131
6.2.3 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流時空異質(zhì)性研究 131
6.2.4 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流空間依賴性研究 132
6.2.5 省級建筑上游產(chǎn)業(yè)鏈能流時空演化研究 135
6.2.6 產(chǎn)業(yè)鏈物化能耗時空優(yōu)化策略 139
參考文獻 140
第7章 省級建筑業(yè)物化能耗三維集成評估模型 145
7.1 三維集成評估模型理論建模 146
7.1.1 三維集成評估模型維度分析 146
7.1.2 三維集成評估模型基本定理 149
7.2 三維集成評估模型實證分析 149
7.2.1 總體概述 149
7.2.2 地區(qū)-部門維能耗實證研究 150
7.2.3 地區(qū)-產(chǎn)業(yè)鏈維能耗實證研究 150
7.2.4 部門-產(chǎn)業(yè)鏈維能耗實證研究 152
7.2.5 跨地區(qū)能耗實證研究 153
7.2.6 政策建議 154
參考文獻 155
第8章 建筑物化能耗差異化測度模型研究 158
8.1 建筑物化能耗差異化測度理論模型構(gòu)建 159
8.1.1 差異化測度模型模塊研究 159
8.1.2 差異化測度模型設(shè)計 161
8.2 差異化測度模型實證分析 162
8.2.1 案例比較研究 162
8.2.2 實證應(yīng)用研究 164
8.2.3 差異化測度模型政策啟示 166
8.3 建筑全生命周期能耗測度 167
8.3.1 建筑全生命周期系統(tǒng)邊界識別 167
8.3.2 數(shù)據(jù)收集及處理 168
8.3.3 居住和辦公建筑全生命周期能耗測度 169
8.3.4 住宅和辦公建筑全生命周期能耗不確定分析 172
8.3.5 住宅和辦公建筑全生命周期能耗比較分析 174
8.3.6 住宅和辦公建筑全生命周期能耗優(yōu)化策略研究 176
參考文獻 177
附錄A 投入產(chǎn)出表的區(qū)域和部門劃分 180
附錄B 二氧化碳排放系數(shù) 182
附錄C 基于過程的能源強度綜述 185
附錄D 住宅和辦公樓建筑的基本信息 187
附錄E 中國部分省級行政區(qū)名稱的字母代稱 189
建筑業(yè)物化能耗多尺度評估與時空效應(yīng)分析 節(jié)選
第1章 緒論 全球經(jīng)濟的快速發(fā)展及人口增長導致能源消耗量逐年攀升。據(jù)國際能源署(International Energy Agency,IEA)報告[1],2015年度全球一次能源供應(yīng)量高達130.6億噸標準煤,相較于1973年的供應(yīng)量增長超過兩倍。與此同時,由能源消耗而誘發(fā)的環(huán)境問題更是對人類社會可持續(xù)發(fā)展造成嚴重阻礙。 建筑業(yè)是全球經(jīng)濟社會發(fā)展的重要推動力,作為典型的資源密集型行業(yè),能源消耗及污染物排放規(guī)模也在不斷擴大。全球建筑業(yè)的二氧化碳排放量約占全球二氧化碳排放總量的1/4[2]。 中國的建筑能源消耗量在全球范圍內(nèi)僅次于美國,節(jié)能減排形勢不容樂觀[3]。考慮到中國每年新建建筑量占全球新建建筑總量的50%[4],中國建筑能源消耗量勢必將呈現(xiàn)高速增長的趨勢。據(jù)相關(guān)研究估算,中國建筑能源消耗量在2050年將占全球建筑業(yè)能源消耗總量的20%。中國政府承諾2030年二氧化碳排放量將在2005年的基礎(chǔ)上減少60%~65%[5]。為此,建筑業(yè)節(jié)能減排對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標具有重要意義。 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.1.1 建筑業(yè)物化能耗研究現(xiàn)狀 1. 物化能耗定義 隨著物化能耗相關(guān)研究不斷深入,物化能耗的定義也得到不斷完善,本書通過對已有相關(guān)研究進行梳理,歸納總結(jié)出物化能耗的定義及研究尺度,詳見表1-1。通過對照相關(guān)文獻不難發(fā)現(xiàn),物化能耗的研究范圍已由*初僅涵蓋建筑建造階段拓展為包括原材料生產(chǎn)、運輸、更新、維護和拆除階段。就建設(shè)項目而言,建筑業(yè)物化能耗、運營能耗以及拆除能耗共同構(gòu)成了項目從“搖籃到墳墓”的總能耗。從該定義中可以看出,建筑業(yè)物化能耗的研究邊界與國民經(jīng)濟投入產(chǎn)出分析中對建筑業(yè)的統(tǒng)計口徑基本一致,包含了建設(shè)項目整個物化階段所涉及的施工活動。綜上所述,本書將物化能耗定義為與建設(shè)項目建造過程相關(guān)的能源消耗的總和,具體包括建筑原材料的開采和加工、建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)制造和運輸、建設(shè)項目交付和拆除階段所產(chǎn)生的能耗。基于投入產(chǎn)出分析方法得到的建筑業(yè)物化能耗則表示建設(shè)項目整個物化階段所消耗的能源之和。 2.建筑業(yè)物化能耗研究范圍 基于全生命周期理論,建筑業(yè)物化能耗是指建筑物建造過程的直接能耗與生產(chǎn)和提供建筑活動相關(guān)產(chǎn)品、服務(wù)的間接能耗的總和,涵蓋原材料挖掘、制造、運輸、建造、運營、拆除及回收再利用階段7個階段[12]。建設(shè)項目全生命周期過程如圖1-1所示。 如前所述,建筑業(yè)物化能耗能夠進一步分解為直接物化能耗和間接物化能耗。建筑直接能耗包含建設(shè)施工現(xiàn)場的由建筑設(shè)備、工地交通、電力供應(yīng)、建筑裝配及雜項工程所消耗的能源,以及滿足建筑工人日常生活所需的能源。建筑間接能耗則包含三種類型:初始能耗、維護能耗和拆卸能耗。初始能耗是指建設(shè)項目上游階段的能源消耗總量(包括建筑材料的生產(chǎn)和運輸)。維護能耗是指在建設(shè)項目的運行階段,項目翻新和維護過程所需的能源。拆卸能耗則是指在建設(shè)項目拆除、建筑廢棄物運輸、建筑材料回收再利用以及建筑廢棄物填埋處理等過程中所消耗的能源。 1.1.2 產(chǎn)業(yè)尺度建筑業(yè)物化能耗研究現(xiàn)狀 1.建筑業(yè)物化能耗現(xiàn)狀 通過近30年的發(fā)展,建筑業(yè)已成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。圖1-2為2006~2017年我國建筑業(yè)的年均總產(chǎn)值和增加值。由圖1-2可知,我國建筑業(yè)總產(chǎn)值近年來快速增長,年增長率*高達到25%。2008~2011年,由于中央政府對抑制投機和住房市場*終需求的宏觀調(diào)控,建筑業(yè)的年增長率逐漸降低。 就歷年建筑企業(yè)的數(shù)量和從業(yè)人員數(shù)量而言,我國建筑業(yè)是一個典型的生產(chǎn)粗放型、勞動密集型行業(yè),行業(yè)生產(chǎn)效率和管理效率整體都處于較低水平(表1-2)。就在建和竣工建筑面積而言,研究期間我國在建和竣工建筑面積增長速度雖然逐漸放緩,但是總體仍呈現(xiàn)出增長趨勢(圖1-3)。 近年來,建筑業(yè)已成為我國能源消耗和溫室氣體排放的*大貢獻行業(yè)之一。我國建筑業(yè)直接能源投入及其占全國能源消費總量的比例如圖1-4所示。雖然直接能源投入僅與施工現(xiàn)場的能耗有關(guān),但該總量仍占我國能源消費總量的2%左右。與直接能源投入相比,建設(shè)活動上游過程中的間接能源使用量占比更大,約占整個建設(shè)項目生命周期能源消耗總量的20%~60%[13]。根據(jù)IPCC的報告,在工業(yè)化國家中,建筑業(yè)占一次能源使用量的40%[14]。作為一次能源消費大國,中國建筑業(yè)能源消費總量的占比不斷攀升。 2.建筑業(yè)物化能耗相關(guān)政策 為了緩解建設(shè)活動對我國環(huán)境造成的負面影響,我國政府采取了一系列措施,旨在從國家和行業(yè)層面提高能源效率,實現(xiàn)節(jié)能減排目標。圖1-5總結(jié)了2003~2015年我國從國家層面實施的部分節(jié)能政策戰(zhàn)略。中央政府制定了一系列促進我國能源清潔生產(chǎn)的政策。“十一五”規(guī)劃提出了節(jié)能減排目標,這些目標在“十二五”期間得到進一步突出和提升。《清潔生產(chǎn)促進法》作為環(huán)境保護的堅實基礎(chǔ),也在2005~2011年得到不斷完善。清潔發(fā)展機制主要就能源和工業(yè)生產(chǎn)部門的清潔生產(chǎn)進行指導,但在建筑行業(yè)尚未得到有效貫徹。 通過政策梳理可知,在中國目前的節(jié)能減排政策中,重工業(yè)是主要的節(jié)能減排對象。相比之下,從供應(yīng)鏈視角對“能源密集型”部門(如建筑業(yè))的關(guān)注仍然薄弱。然而片面地關(guān)注*終消費者而忽略供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)者,可能導致節(jié)能政策的錯配。此外,針對建筑業(yè)本身,我國政府還頒布了一系列節(jié)能政策文件。根據(jù)圖1-6和表1-3,在2014~2020年國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃中,中央政府提出,應(yīng)提高可再生能源應(yīng)用水平,加快綠色改造,加大環(huán)保材料生產(chǎn),推進建筑產(chǎn)業(yè)化。在《綠色建筑行動方案》中規(guī)定,到“十二五”末期,綠色建筑在建總建筑面積應(yīng)達到10億平方米,既有居住建筑綠色改造達到5000萬平方米,既有公共建筑綠色改造達到6000萬平方米。政策表明,我國建筑能源法規(guī)的主要關(guān)注點仍然在建筑運營階段。現(xiàn)有節(jié)能政策法規(guī)多優(yōu)先考慮通過加強綠色建筑建設(shè)和對現(xiàn)有建筑進行綠色改造以達到降低運營階段能耗的目的,而較少關(guān)注上游過程,如建筑材料的生產(chǎn)和運輸。雖然有關(guān)政策已逐漸向上游供應(yīng)鏈延伸,如對綠色建材實施評價標識管理辦法,但從供應(yīng)鏈視角實施節(jié)能減排政策仍需進一步加強。 3.建筑業(yè)物化能耗研究進展 行業(yè)層面的物化能耗研究是一個系統(tǒng)的能源評估過程,相關(guān)研究的數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)。行業(yè)層面的物化能耗研究有助于從宏觀視角對部門能源消耗特征進行識別,并發(fā)現(xiàn)具有較大節(jié)能潛力的行業(yè)部門。 通過分析已有文獻,可以發(fā)現(xiàn)當前學界已經(jīng)對美國、挪威、愛爾蘭、瑞典、中國等國家的建筑業(yè)物化能耗進行了廣泛深入的研究。表1-4分別總結(jié)了國家尺度建筑業(yè)研究的主要特征及其代表性文獻。 可以看出,當前從宏觀層面進行環(huán)境分析時往往是將建筑行業(yè)作為一個整體,或者重點分析建筑行業(yè)內(nèi)某個子行業(yè)。然而,不同國家對建筑業(yè)子行業(yè)的分類往往存在一定差異。Acquaye等[17]根據(jù)建設(shè)項目施工基本流程,將整個施工部門劃分為五個子部門,即地面工程、結(jié)構(gòu)工程、服務(wù)、裝修和運營。相比之下,Hendrickson等[15]和根據(jù)建筑類型對整個建筑行業(yè)進行分類,分為商用、居住、服務(wù)、工業(yè)、重建和基礎(chǔ)設(shè)施六個子部門。事實上,經(jīng)濟部門的劃分在很大程度上依賴于數(shù)據(jù)的來源和國家統(tǒng)計分類系統(tǒng)。此外,相關(guān)研究中使用的公共數(shù)據(jù)和投入產(chǎn)出表都往往缺乏一定的時效性,這是由于數(shù)據(jù)的獲取及調(diào)查存在一定的滯后性,該原因也導致投入產(chǎn)出表的編制周期較長,造成現(xiàn)有的*新投入產(chǎn)出表仍然落后于目前的部門關(guān)聯(lián)和生產(chǎn)技術(shù)。
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