在城鎮化快速發展階段，我國人民生活水平大幅提升，第三產業蓬勃發展。統計數據表明從2001年到2018年城鎮居民消費支出增長了4倍，城鎮每百戶空調擁有量增長了3倍，第三產業GDP增長了9倍。然而，城鎮人均建筑能耗強度從0.54tce/cap增長到0.94tce/cap，僅增長60%；城鎮建筑單位面積能耗僅從18.9kgce/㎡增長到21.1kgce/㎡，僅增長12%。相比之下，建筑能耗強度的“緩慢”增長反映了建筑節能工作的顯著成效。

與此同時，建筑能耗本身的特點在悄然發生著變化。

變化一：電能占建筑能耗比例增長了近一倍

近年來建筑的能源消費結構發生了顯著的變化，其中化石燃料占比小幅提升，低品位采暖熱量占比基本維持不變，電能占比大幅提高，農村生物質能占比減小。其中，建筑電氣化的顯著增長趨勢主要體現在2001-2017年間建筑用電量的年均增速達9.4%，電能在建筑終端能源消費總量中的占比從23%增長到43%，增長了將近一倍。
未來，建筑電氣化仍將持續。一方面是內因驅動，電能作為二次能源沒有室內污染排放，用戶越來越多地使用電熱水器和電炊具以減少室內燃料燃燒，電能替代持續進行；同時電氣化數字化、智能化設備的數量增加也拉動了建筑的新增電力需求。而另一方面是外因驅動，在城市能源轉型戰略下，很多機構都對我國未來能源轉型情景做過預測，為實現巴黎協定減碳目標，為適應高比例風光水核的低碳能源供給結構，未來終端能源消費結構中的電能占比需要大幅提高到60%以上，其中建筑領域的上述比例甚至要達到70%以上，遠遠高于當前水平。由此可見，建筑電氣化未來還有很大的發展空間，電能將成為未來建筑最主要的能源類型。

圖1 建筑能源消費結構（數據來源：清華大學建筑節能研究中心《中國建筑節能年度發展研究報告》）

變化二：采暖空調能耗和其他能耗之比例逐漸由2:1向1:2轉變 

過去建筑節能的工作重點主要在于暖通空調的能耗降低和能效提升。以建筑節能標準為例，自上世紀90年代起，我國建筑節能經歷了“30%-50%-65%”的三步式發展，目前建筑節能65%的設計標準已經基本普及，越來越多省市逐步實施節能75%、80%節能設計標準，甚至近（凈）零能耗的、零能耗標準。然而，從30%->50%->65%->75%，通過圍護結構提升所帶來的節能收益正在逐步減弱，且實際上建筑節能標準提升也未能抵消建筑日益增長的用能需求，建筑能耗總量及其在全社會能耗中的占比反而增加。未來隨著采暖空調能耗和電器設備能耗的比例逐漸由2:1向1:2轉變，單純提高圍護結構性能對建筑節能的整體貢獻將會越來越有限。

圖3 終端電器數量增長和數字化發展（數據來源：IEA《Energy Efficiency 2019》）

變化三：關注點從kWh/㎡到同時關注kW/㎡

建筑節能面臨挑戰不僅僅在用電量增加，更要考慮峰值負荷增長。以零能耗建筑為例，按照通常的理解當年光伏發電量等于年用電量時，即為零能耗建筑，但由于光伏發電與負荷需求時間不同步，在不采用儲能技術的情況下，仍需要從電網購買38%的用電量（案例模擬數據）。進一步從城市尺度考慮，以深圳市為例，根據《深圳市能源發展“十三五”規劃》，2015-2020年全社會用電量和最高電力負荷分別預計增長22%和33%，城市電力峰值負荷增速高于用電量增速。峰值負荷的快速增長一方面導致電網持續大量的投資為城市供配網設施增容，而另一方面這些城市供配電設施的利用率進一步降低，經濟性變差。在建筑中，目前建筑配電設備利用率不到20%，年用電量÷建筑入口配電容量僅為500-1600小時，但是仍大量面臨著配網容量不足尤其是電動車接入問題，其根源就在于峰值負荷問題沒有得到有效解決。因此，未來建筑節能關注重點迫切地需要從kWh/㎡到同步關注kW/㎡。

在建筑用電負荷（kW/㎡）方面，需要解決兩個問題，一個是如何降低峰值負荷以實現電網供配電設施的投資節省和利用率提升；而另一個是如何增強負荷靈活調節能力以促進可再生能源的電網集中接入和建筑分布式開發。研究建筑柔性用電技術，在建筑分布式能源得到充分利用的同時，使建筑成為電網的柔性需求，對于減小電網配電設施容量和電源結構低碳轉型都有重要意義。

圖4 “光伏+儲能”建筑的靈活調節特性
變化四：電源從集中到分布，配電從單向到雙向

城市電力系統的電源形式正在從以集中為主的形式向集中與分散并存的形式轉變。在大型集中電廠（能源基地）和長輸通道構成基本格局上，城市分布式能源+儲能迅速發展。
分布式光伏方面：2013-2018年分布式光伏的累計裝機容量從不到500萬kW增長到1.2億kW。2018年分布式光伏占光伏累計裝機容量的比例達28%，占當年新增容量的比例達50%。與此同時，隨著分布式光伏的規模化發展，其成本也在迅速下降。2008年光伏系統價格約50元/Wp，而目前甚至已降至4元/Wp以下，十年間降幅超過90%。分布式光伏發電在電力市場中的競爭力越來越強。
分布式儲能方面：截至2018年底我國已投運儲能項目累計達3130萬kW，其中電化學儲能達到107萬kW，位列第二。從電化學儲能技術、電網需求等方面分析，電化學在未來五年內將迎來爆發增長階段，延續超過70%的年增長速度，到2023年儲能規模接近2000萬kW。與此同時，儲能電池的成本也在快速降低。在2009年至2013年期間，每千瓦時電池的成本降低了65%以上。

圖5 光伏系統及組件價格

圖6 電化學儲能成本與轉換效率發展趨勢（數據來源：IRENA《Energy storage and renewable s: costsand markets to 2030》）

隨著分布式能源和儲能越來越多地在建筑中應用，建筑配電網的電流方向正逐漸從單向流動向局部雙向流動的轉變。分布式蓄電池（包括電動車）可以從不同節點接入建筑配電網，雙向充放電；建筑也可以實現與電網的雙向交互。建筑之于電網已不限于是消費者，還可以是生產者，必要時甚至可以離網獨立運行。隨著配電從單向轉變為雙向，建筑與電網、建筑與電動車之間呈現出越來越強烈的交互需求。
直流建筑是集成光伏、儲能的靈活高效平臺。采用直流配電后，傳統交流配電系統中光伏、儲能的DC/AC逆變器以及直流負載（變頻設備、LED燈、數字化設備等）的AC/DC整流器都可以取消，從而可以有效提高建筑配電效率，節省成本。同時，由于直流電網不需要考慮頻率和相位，其控制調節更加簡單。在直流建筑基礎上，考慮建筑設備的多樣性及人行為的靈活性，研究分布式的建筑柔性用電控制模式對于提升建筑電網互動性有重要意義。
因此，建筑節能技術路徑將從單一的能效維度拓展為能效和電網互動性的兩個維度。建筑節能技術將會從單純的能效提升技術和需求響應技術開始，結合產生采用節能措施的需求響應技術、結合需求響應的能效提升技術等，并進一步融合形成分布式能源集成利用技術和電網友好型建筑技術（Grid Efficiency Building）。

圖7 建筑節能路徑的二維分析 
變化五：從建筑自身節能到與工業、交通協同

建筑、工業、交通電氣化加速過程中，技術的進步會打破各自的領域邊界，實現跨學科、跨領域協同發展。建筑與交通之間，城市內客運、城市間客運甚至貨運都呈現出較強的電氣化趨勢，一方面電池技術的進步和成本的下降會促進分布式儲能在建筑終端的普及應用；另一方面電動車本身的儲能通過雙向變換有可能成為建筑分布式儲能的有機組成部分（BVB）。建筑與工業之間，一方面傳統高耗能行業伴隨經濟結構調整和大宗物資的循環利用，電能替代和利用直流控制具有廣闊的空間；另一方面高端制造業將在材料科學、應用科學方面為直流在建筑中應用和智慧化奠定很好的基礎。此外，分布式光伏建筑應用將成為太陽能光伏應用的主戰場，建筑直流化發展也與照明、智慧終端、數據中心等產業發展密切關聯。通過建筑、工業、交通的綜合解決方案，推動城市能源結構轉型，對減緩電力供應峰谷差和溫室氣體排放將起到至關重要的作用。

圖8 建筑電氣化與交通、工業的關聯
歷數上述點點滴滴，有的也許變化得快一些，有的也許剛剛開始，同時這些點滴也不能全面反映建筑節能的整體面貌，但變化終究是不可避免的，在技術發展日新月異的過程中，建筑節能也不例外。我們每個人對于變化都有一種先天的“恐懼”，與其躊躇揣摩，不如擁抱變化，直面挑戰，共同暢想未來。