零碳新农村计算方法示例

图 1 所示框架依据 GB / T 51366 - 2019 《建筑碳排放计算标准》绘制，从框架可以看出，全过程建筑碳排放的计算是非常复杂的，涉及到建筑运行阶段、建造及拆除阶段、建材生产及运输阶段等方方面面的碳排放计算。目前针对 “ 零碳建筑 ” 的定义，还没有相关的国家标准，只有天津市环境科学学会发布的团体标准 T / CASE 00 - 2021 《零碳建筑认定和评价指南》对 “ 零碳建筑 ” 有定义。依据该标准， “ 零碳建筑 ” 特指 “ 运行阶段 ” 碳排放计算为零或为负排放的建筑，不考虑建造、拆除阶段与建材生产、运输阶段的碳排放。

a. 在能源消费侧，乡村辖区的各类能源消耗总量用 EC （ Energy Consumption ）表示。

b. 在清洁能源生产侧，清洁能源生产总量用 RE （ Renewable Energy ）表示。

c. 实际测量中，不同能源之间存在本质的差异，因此生产端和消费端均换算为标准煤量，使测量结果更具可比性，计算结果可以直接量化反映 “ 零碳乡村 ” 的建设情况。

d. 分析结果 RE ≥ EC 时，表示该乡村清洁能源的生产量足以替代乡村能源消耗量，实现了完全碳中和的 “ 零碳乡村 ” ；分析结果 RE < EC 时，则未实现零碳化。

  > > > >    项目概况

项目为乡村节约耕地面积进行集中安置的新农村建设项目，总建筑面积 23 472.25 m ² ，其中住宅建筑面积为 19 963.00 m ² ，住宅户数为 331 户，住宅配套公建建筑面积为 1 096 m ² ；机动车辆为 189 辆，均设置充电车位，公建附近设置专用双向充电桩。本项目住宅为多层建筑，沥青瓦屋面，屋面安装单晶硅光伏组件；配套公建为单层建筑，金属坡屋面，按 BIPV 设置屋面采用碲化镉光伏组件。项目地理位置为东经 103.22° ，北纬 30.15° ；最热月平均温度 25.5 ℃ ，极端最高温度 37.3 ℃ ，最冷月平均温度 5.4 ℃ ，极端最低温度 - 5.9 ℃ ；年均日照小时 1 100 h ，年均水平面太阳总辐照量 928 kWh / m ² 。

  > > > >    用能概况

  > >    市电

项目由城市电网引来 1 路 10 kV 电源，总装机容量为 2 450 kVA ，低压配置 3 台变压器：其中两台变压器容量为 1 250 kVA + 800 kVA ，供居民和充电桩用电；另一台 400 kVA 变压器供非居民用电，设置 1 ^# 、 2 ^# 两个独立的变配电房。

  > >   光伏发电

项目住宅屋顶安装单晶硅光伏组件，总面积 2 200 m ² ，光伏组件安装容量 500 kWp ，年发电量为 430 531 kWh ；配套公建屋顶安装碲化镉薄膜光伏组件，总面积 300 m ² ，光伏组件安装容量 45 kWp ，年发电量为 38 289 kWh ；本项目光伏组件安装总容量 545 kWp ，总的年发电量为 468 820 kWh 。光伏发电直流配电机房和储能机房设于 1 ^# 变配电房。

  > >  天然气

住宅厨房及生活热水能源形式采用天然气，公建热水采用电热水器。

  > > > >    光储直柔系统概况

项目光伏系统采用交直流混用的光储直柔系统接线型式，系统架构图如图 3 所示。系统由交流母线段和市电段通过电子切换装置与光伏发电系统、储能系统、直流馈线系统等组成。当直流系统不能完全消纳光伏发电容量时，优先通过交流母线段所带负荷进行消纳，余电再上行并网；当市电故障（停电或检修）时，该交流母线段和直流母线段负荷处于离网运行模式，保证其所带负荷供电的正常运行。

直流母线电压为 DC 750 V ，照明配电电压为 DC 220 V ，展示区 LED 屏配电电压为 DC 48 V ，直流充电机配电电压为 DC 750 V 。

项目由 1 ^# 变配电房 380 V 低压系统引来 1 路市电，通过带电子切换装置的双向 AC / DC 变换器（ 250 kW ）接入 750 V 直流母线；系统共设置 11 台光伏汇流箱，其中 10 台汇流箱设备容量为 50 kWp ， 1 台汇流箱设备容量为 45 kWp ，光伏组件安装总容量 545 kWp ；设置 4 组 20 kW / 2 h 储能系统，总容量 80 kW / 2 h ；直流消纳负荷为配套公建照明 18 kW ， LED 屏 50 kW ， 3 组直流 V2G 充电桩共计 360 kW ；交流消纳负荷为配套公建办公用电 20 kW ，小区路灯及景观照明 40 kW 。

本项目能源生产侧 RE 仅计算光伏发电可再生能源年减碳量；能源消费侧 EC 由使用天然气直接碳排放和使用市电间接碳排放构成。

光伏系统的年发电量计算：

能源生产侧 RE 计算：

能源消费侧 EC 计算：

零碳新农村评价：

a. 能源消费侧 EC 考虑天然气直接碳排放和使用市电间接碳排放，则： RE = 246 459 kg CO ₂ < EC = 1 110 995 kg CO ₂ ，依据零碳新农村评价框架，评价为：非零碳新农村。

b. 若能源消费侧 EC 仅考虑天然气直接碳排放 EC1 ，则： RE = 246 459 kg CO ₂ > EC1 = 220 565 kg CO ₂ ，依据零碳新农村评价框架，评价为：零碳新农村。

通过以上案例计算可以看出，实现直接碳排放零碳新农村是可行的，但要实现包括使用市电在内的间接碳排放零碳新农村是非常困难的，还需要电网侧提高绿电供给占比，降低电网 CO ₂ 排放因子，以及用户侧尽量降低能耗。

依据现有 “ 零碳建筑 ” 定义，其碳排放计算涵盖直接碳排放和使用市电产生的间接碳排放。通过以上案例碳排放计算，以及现实项目中，特别是有一定规模的建筑，其用电产生的间接碳排放非常大，且远远大于直接碳排放，要满足 “ 零碳建筑 ” 碳排放要求几乎不可能，这样带来的后果是，全社会称得上 “ 零碳建筑 ” 的建筑少之又少，不利于实现双碳目标的引导宣传。笔者建议 “ 零碳建筑 ” 定义仅包含建筑运行直接碳排放，包含建筑运行直接碳排放和间接碳排放的建筑定义为 “ 零产碳建筑 ” ，包含建筑全生命周期内所有碳排放的建筑定义为 “ 全生命周期零碳建筑 ” 。