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园区碳排放空间管理新方式
2022-01-20 10:01
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  中新城镇化(北京)科技有限责任公司是专注于城乡建设数字化技术领域的国家双高新技术企业,在建筑碳排放、城市绿色生态、BIM、CIM等领域具有技术优势。为建筑与园区规划、建设、运营、资产管理全流程提供绿色智慧综合实施方案。公司参与国家《绿色生态城区评价标准》(GB/T51255-2017)、中国工程建设标准化协会标准《健康小镇评价标准》、《园区建筑信息模型(BIM)交付要求》T/ZSA 69-2019等标准编制。参与北京市未来科学城、首都环球影城、北京金融安全产业园等多项大区数字化与智慧工程建设,拥有相关自主知识产业十余项。期望与社会各界朋友广泛合作,为客户提供优质服务。
 
  研究成果及应用案例
  (一)区域建筑用能统计分析与管理应用
  北京市的节能减排工作一直走在全国的前列,“双控”是北京市实现绿色发展和节能减排考核的核心任务,也是北京市双碳战略的基础性工作。北京市近年来扎实开展节能减排工作,以最少的能源消耗支撑经济社会持续健康发展,能耗强度连续11年保持省级地区最低,是全国唯一一个连续14年在国家“双控”考核中获得超额完成等级的省级地区。
  为保持北京市节能减排工作先进性,对未来中长期“双控”管理科学性与合理性提出建议,我们在2019年承担了北京市财政课题《区域节能减排精细化管理新方式研究》项目。以《北京城市总体规划(2016年-2035年)》总体部署为依据,提出以北京市重点功能区为节能减排管理对象,建立重点功能区碳排放精细化管理的网格化管理框架,适应新的节能减排形势需求。
  随着北京市城市功能疏解和结构调整优化,北京市能耗与排放的主体越来越依赖服务业、公共机构和居民生活等建筑领域,具有覆盖范围广、单体能耗低的特点,原有用能单位口径管理,不能完全满足北京市新的发展需要,有必要对现有能源统计数据进行多维度考量,考虑能源消费空间分布变化,多维度能源统计的比较,剖析、对比、校准北京市能源供给、流向、消费和空间分布的相关统计数据,建立能源空间统计账本,为北京市“双控”管理提供数据基础和依据。
  功能区是北京市未来资源要素配置、高质量建设发展的重要区域,是北京城市主要发展增长区。按照《北京城市总体规划(2016年-2035年)》总体部署,北京有包括北京城市副中心运河商务区、中关村科学城、怀柔科学城、未来科学城、新首钢高端产业综合服务区等近20个重点功能区,这些功能区在规划、绿色建设、能源基础设施、智能化基础设施建设等方面较为先进,入区项目在能源监测、能源管理方面具有较好的硬件基础,功能区的管理具备政策机制条件,在功能区实施节能减排精细化管理具有基础优势,建设成本较低。有效控制主要功能区的能耗增量,实施精细化碳排放管控,对于创新和优化北京市节能减排管理方式,落实北京市碳中和战略具有重要的示范意义。
  根据《区域节能减排精细化管理新方式研究》课题成果,功能区碳排放精细化管理方式创新,主要解决节能减排“双控”管理面临的困境,即多维度、多层次、多部门“双控”目标分解所依赖的能源统计体系存在不一致性;城市节能减排“双控”管理目标难以纵向分解到用能单位上,也难以横向分解到行业部门上,即使进行分解,由于存在行业口径、行政辖区口径、二者之间的协调难度;最终,只能依靠重点用能单位,这一部分的节能减排管理来落实“双控”管理目标。对于碳排放精细化管理,则在重点用能单位基础上,纳入非重点用能单位和公共设施,在利用区域维度管理优势的情况下,对上述用能单位内的能耗数据开展精细化分类、多维度整理、多中心搜集与专业技术手段应用,即核算其分用能主体、用能功能以及用能类型的能耗情况,在监测体系尚未覆盖的用能单位,采用基层统计向上汇总的方式,形成各管理部门所需的能耗数据,实现管理对象唯一的同源性管理,逐步将节能减排责任落实到每一用能单位。
  基于《区域节能减排精细化管理新方式研究》课题研究成果,采用先进的CIM数字化技术,公司展开“区域建筑用能统计分析与管理应用”实践工作,并在北京未来科学城结合“未来科学城时空信息一张图智能支撑平台(CIM)”进行了应用探索。
  北京未来科学城是于2011年启动建设的首个国家级人才特区,是以引进央企研发机构和海外人才为特色的全国科技创新中心主平台之一。是北京建设全国科技创新中心“三城一区”主平台之一,在北京、全国科技创新领域具有重要影响地位。未来科学城时空信息一张图智能支撑平台,是支撑北京未来科学城进行城市规划建设管理和社会公共服务领域应用的CIM基础平台,是推进北京未来科学综合管理服务提质增效,是支撑“新城建”智能化市政基础设施建设和城市综合管理服务平台的新型基础设施。该平台从城市运行、规划建设与决策分析方面入手,深化未来科学城智能示范应用系统建设,包含区域规划、区域建设、区域交通、能源管理多个系统,其中区域建筑用能统计分析与管理应用系统为未来科学城的能耗与碳排放监测、预测、管理提供了有力支撑。
  “区域建筑用能统计分析与管理应用系统“收集管理区域建筑各用能子系统(用电、用热、用燃气等)的用能情况,利用能源一张图及时掌握区域能源基础设施运行状况,采用预测模型对数据进行模拟分析,支撑能源管理决策,有效减少能源消耗。还可以提供再生能源运行监测一张图、建筑能耗监测一张图、能源分布一张图、建筑碳排放一张图,将模型预测的结果在三维地图上显示,也可以显示一栋建筑的分楼层用能情况,实现对区域建筑用能多维度统计分析与精细化管理。同时,以区域建筑用能监测与统计分析为基础,以CIM平台为底层,进行碳排放核算与预测,支撑区域碳排放管理和节能减排措施效果的优化。
  基于未来科学城绿色低碳生态城市建设发展的背景,“区域建筑用能统计分析与管理应用系统“采用合理预测区域建筑能耗方法,利用城市层面快速预测建筑能耗工具,在提高规划阶段建筑能耗预测的同时分析有效可行的节能手段,并三维显示不同节能措施下的建筑能耗预测值,直观表达园区总碳排放量、人均碳排放量、地均碳排放量。
 
 
  (二)区域建筑用能统计分析与管理系统
  “区域建筑用能统计分析与管理应用系统“实现三项关键技术创新应用。一是构建区域建筑节能减排指标与数据体系,采用分层分级节能减排指标与数据体系,支撑指标可视化展现、分析与管理;二是应用区域建筑能源消耗和碳排放预测技术,基于园区规划、BIM模型数据以及能耗监测数据,实现建筑物理环境参数快速提取,实现大范围区域内建筑能耗碳排放分项分时段快速预测;三是高度融合的多源异构时空大数据一体化关键技术,实现统一环境下的3DGIS+BIM全空间无缝集成、BIM元素统一编码、以及海量时空数据可视化与轻量化。
  “区域建筑用能统计分析与管理应用系统“主要技术性能,体现在规划设计阶段的区域建筑能耗预测发面,建筑总能耗、分项能耗预测结果与常用建筑能耗软件模拟结果相比,数值差异小并快速产生千栋以上建筑能耗预测结果;在运行阶段的区域建筑能耗预测发面,建筑总能耗、分项能耗预测结果与实际能耗结果接近。同时系统三维模型数据承载量大,构件数据可达千万以上的BIM模型,以及亿级以上三角面的三维实景模型,经过轻量化处理后可在三维Web无插件引擎中以不低于25 fbs流畅加载显示。
 
 
  “区域建筑用能统计分析与管理应用系统“弥补现有建筑能耗预测方法的不足,可以在输入建筑类型和主要影响建筑能耗的设计参数后,即可预测整个区域建筑能耗,并对节能措施的采用提供技术支撑。建筑能耗预测结果可三维显示,可直观判断需重点节能设计的建筑及节能设计后的节能效果,操作方便,不需操作人员具备很强的专业建筑设计或暖通设计背景,方便规划人员使用。
  北京未来科学成结合CIM平台的碳排放与能源预测决策应用,推动了绿色生态城区、智能城市示范区建设,从而持续支撑示范区的运行(如交通、能源、生态、通信、基础设施等方面)、规划建设(如土地规划、开发等方面)、运营决策分析等智能化应用建设需求,全面促进示范区运营管理模式的创新和城市管理水平的提升。
 
  未来研究方向、规划及建议
  在国家双碳战略背景下,只有做好管控建筑碳排放基础,功能区碳排放才有能够精细化进行科学管理,有效实施减碳、节能、环保措施,积极应对双控、双降、双碳指标压力和挑战。建设“区域建筑用能统计分析与管理应用系统”,逐步完善功能区或园区碳排放基准核查、计量监测、能效对标、核算体系、指标管理、节能减排措施、考核管理机制等,多维度同口径助力北京市政府、园区管委会、资产运营管理人、用能单位在碳-能源精细化管控方向上共同努力协同施策,让功能区或园区从被动转变为主动、能动地实现和落实双碳战略,履行好应尽的功能区或园区环保节能可持续发展责任,支撑园区循环化改造、绿色生态等节能环保行动。
  未来“区域建筑用能统计分析与管理应用系统“建设,应以功能区或园区数字化、智能化新型电力系统基础,围绕建筑碳排放管控、功能区能源与碳排放基准与核查管理、功能区能源资源消耗计量监测管理、整体柔性物联网智能供配电,以及功能区碳-能源考核管理应用三方面进行体系性构建。
  功能区能源与碳排放基准与核查管理主要目的是通过基础调研能源与碳排放基准与现状,建立功能区能源-碳排放的核算基准;如:园区公共设施、园区基础设施、园区重点固定排放源/移动排放源,用能单位建筑、厂房、厂区,一次能源消费煤、油、气消耗方面、水电气热冷计量方面、收费方面、政府双控双降管理现状。清晰园区用能、碳排放、计量条件、用能单位、产权边界等。
  功能区能源资源消耗计量监测管理主要目的是在功能区碳-能源核算基准建立过程中,针对功能区碳排放核算体系,建立园区能源与资源消耗的分类分项计量监测模型,结合功能区水、电、气、热的收费计量现状,给出补充加装分类分级计量装置方案,对接各部门(电力、用水、燃气)及各企业能源数据,汇总形成整个功能区的能源资源消耗综合数据,动态分析功能区能源资源消耗的综合水平,作为功能区碳核算和碳-能源管理的基础。
  功能区碳-能源考核管理应用的目的是为功能区建立碳排放考核管理机制工具和手段。基于基准数据、能源资源消耗的计量监测数据、模拟分析数据,进行政府、街区、组织单位、建筑物、市政基础、工业、交通、能源与可再生能源、绿植园林等不同层级能源消耗与碳排放核算计算。同时系统管理碳排放因子,可以优先采用当地实测数据。基于数据基础和定期碳-能源核算基础,结合地方政府对功能区双控、双降、双碳的目标要求、政策措施要求、技术创新要求,建立阶段性功能区碳排放指标管理、碳-能源核查管理,为功能区的双碳目标规划给出指引。
  综上所述,在面对双碳战略挑战与机遇,需要政府和社会各界齐心协力,摒弃传统性思维,解放思想通过技术创新、管理创新,如同关爱人一样细致管理建筑,如同管理企业一样精细化管理功能区,通过数字化、智能化手段将能源供给于需求柔性融合,围绕双碳目标规划科学精准施策功能区碳排放管控,为北京市实现双碳战略奠定坚实基础和示范。——“区域建筑用能统计分析与管理应用系统”将以此为目标持续完善发挥作用。
 
作者:冯蕾  北京市第十三届、十四届人大代表,中新城镇化(北京)科技有限责任公司
组稿:左子晗
 
 
 
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