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上海梅陇三村应对气候变化,新能源系统提升项目

发布日期:2023-07-27

基线信息:


在助力实现这一全球气候目标方面,城市的作用至关重要。城市是温室气体(GHG)排放的主要来源。目前,全球55%的人口居住在城市;到2050年 这一比例将上升到68%。随着城市人口的不断增长,低碳绿色社区成为保护全球资源和脆弱的生物多样性的最佳应用场景。强化城市领域适应气候变化能力,改善社区生态及人居环境,推进建设气候适应型城市建设试点社区,探索符合本地实际的城市适应气候变化建设管理模式是减缓气候变化的高效举措。

上海市徐汇区梅陇三村在开展“垃圾资源化”“生态环保”“社区生态文明教育”及节能减排方面也有超过10年的自发性探索,并积累了丰富的经验,群众也感受到低碳社区建设的成果。社区低碳现状在能耗结构、节能改造、能源使用、低碳转型管理等方面存在自身的特色。 能源及碳排放结构层面,社区在2020年产生了2949.86吨CO2排放量。其中,年用电量为131.35万千瓦时,碳排放量达到924.05吨,但排放量最大的为生活垃圾,达到了1542.81吨,而汽油产生的碳排放量为411.39吨,居民使用天然气产生的CO2排放量为113.79吨。此外,社区停车棚上安装的太阳能光伏每年月能产生6万度电,减少42.21吨CO2排放量,而社区内的树木可以吸收47.85吨CO2。


低碳意识层面,通过近100份问卷调查的统计结果,我们发现梅陇三村社区居民的节能意识很强。其中97.59%的居民有节约能源的习惯与意识(如随手关灯,关水龙头等),超过30%的居民非常关注家用电器的耗能情况,超过90%的居民愿意在性价比合理的情况下电费比普通设备更多的钱换一套节能的家庭设备。

节能改造层面,在被问卷调查的家庭里有超过6成的家庭进行过节能改造,其中超过1/3的家庭对门窗进行了节能改造(如断桥门窗、Low-E玻璃、双层中空玻璃等),约有27%的家庭对外窗进行了遮阳改造,另有部分家庭对墙体进行了保温、隔热改造,以及其他一些节能改造措施(如更换LED节能灯等)。从节能改造效果角度来看,仅有23%的家庭感觉节能效果明显,但约有43%左右的家庭感觉没有节能效果或无法感知,说明社区居民对于节能改造带来的实用价值认可度仍然不高,需要我们在技术策略和能源与碳排放宣传工作上进一步改进。



主要问题:


社区低碳更新需要兼具空间和社会双重属,这也是对城市既有社区改造的关键发力点,尤其是在人口密度高、人居结构复杂的一线城市,问题尤为突出。经济及社会快速发展的进程中, 如何平衡城市更新、老旧小区人居环境提升与低碳发展的矛盾,更是应对气候变化建设人性城市的关键难题。上海市徐汇区梅陇三村在绿主妇、梅陇三村居委会及广大群众积极自主的探索下,已经建立了坚实的低碳转型的群众认知基础、且具备“提升居民生活宜居质量”及“进一步减排降碳”的实际需求。在以往的低碳实践中,更多的创新和应用集中在“废弃物减量及资源化”“家庭菜园开发”“生态文明观念培养”及“绿色志愿者队伍组建”方面,未曾深入科学地探究社区能源消耗、新能源生产及家庭能耗梳理与碳排的细致工作。

同时,作为老旧社区,梅陇三村的居民人口老龄化程度有所上升,据不完全统计,60岁以上老人已超过总居民数的56%。因此,居民对社区宜居设施的需求也进一步增加,如基础设施老年人友好化、外加电梯等项目。而多数改造需均为高耗能、增碳排的项目。这就意味着,城市更新过程中既要提高社区的生活质量,又要解决社区的排放问题。在建设绿色低碳社区过程中,这两个支柱密不可分,必须进行统筹考虑。从整个上海城市更新规划中看,类似的老旧社区改造项目数量有增无减,也从能耗方面加重了上海实现双碳目标的困境。因此,建设多元化的清洁可再生能源供应体系在老旧社区的应用示范,探索基于光储直柔、区域联供等技术逻辑的各类分布式能源系统在老旧社区中的应用场景,创新小型光伏光热在家庭单位内的应用,将为城市实现碳中和战略目标提供灵活的社区实现路径。

最后,算清碳帐、科学经济地减排是普惠群众,加速社区低碳转型的必备工具。摸家底,摸排社区碳排放基准线,寻找到碳排放热点,结合全生命周期及公平转型理论,科学地设定社区碳减排目标及路径是促进既有社区更新低碳化发展的前提。根据本社区的碳排放清单,建设数据化的碳排放及评估系统,跟踪评估碳减排进程,及时调整应对策略,助力上海城市碳中和进程。



解决方案:


低碳社区建设中能源系统提升存在着巨大的潜力,但也面临很多亟待解决的问题,尤其是既有社区低碳更新的能源改造实践缺乏体系化的策略和思路。国外低碳社区更新已经形成了一些较为成熟的能源改造模式,一般包含建筑节能增效、可再生能源利用、低碳交通引导等多个方面的硬性技术支撑。但国内外社区在形式和管理机制上存在差异性,直接借鉴国外的成熟经验并非能成为一站式解决方案。为积极推进上海市“十四五”期间低碳示范创建工作,2021年,上海市生态环境局制定了《上海市低碳示范创建工作方案》。方案就如何在全市范围内创建完成一批高质量的低碳社区(含近零碳排放社区)的目标、要求、工作流程进行了指导,同时明确了社区碳排放统计的范围、要素、核算方法、数据要求等。其中 ,对于数据要求和来源的细致描述也表明了碳排放核算的必要性及困难点。

首先, 本项目基于上海老旧社区,梅陇三村的新能源探索的基础上,开展科学调查分析三村实际基础条件,积极组织相关政府、社会企业及科研部门就新能源在既有社区中应用的条件、困难及解决方案进行对话探讨,并实验性地提升社区新能源使用率。梅陇三村在初次探索新能源的实践中已经尝试了在社区停车棚上安装光伏,初探了新能源电力生产,但未能从“生产+储能+消纳+并网”的整体系统上设计,故生产的部分绿电未能发挥最大作用。具体待实施方案如:推进社区公共区域内以光伏光热为主的新能源的开发 、生产及消纳,尝试增加小型公共储能设备,设计并探索基于“光储直柔”逻辑性的能源服务体系在公共服务空间及楼宇层面的应用,提升公共区域能源自给自足能力。“光储直柔”建筑具有电力低碳化、负荷柔性化、用电高效化、运行智能化等特点,是推动实现碳达峰碳中和目标愿景的重要技术路径。此概念首次由清华大学江亿院士团队提出,并指出未来新型电力系统的目标是建立以风电、光电为主要电源的零碳电力系统,建筑光储直柔配电系统可有效解决光电安装空间和可再生电力的有效消纳问题。例如,城市建筑光伏平均仅能满足25%左右的建筑用电需要,但由于建筑及与其配电网连接的充电桩系统对电力的调蓄作用,光储直柔方式可以使其成为电网的柔性负载,根据电网供需关系实时改变自身从电网的取电功率,从而实现电网对风电光电的高效消纳。“城市光储直柔”以提升电网调蓄功能为主要目标,在社区范围内是否有实践的可操作性,值得进一步探索和实践。本次项目将充分利用“光储直柔”的底层逻辑,组织并积极配合政府、社会企业及高校部门就三村可利用的公共空间:如上海市培蕾幼儿园、社区居委办公楼、梅陇三村东北们商业区楼顶等区域,开展绿电生产、储存、消纳及并网工作,做好宣传及群众动员工作,并积极总结经验,开拓交流。绿主妇与上海电力大学赵春江博士研究员团队就“光伏全直流微电网的在家庭层面的研究”开展社区实践。具体技术参考见附件。

结合本社区建筑、居民、生活方式等自身特点,在原有的光伏发电项目基础上,深入摸排社区可利用的安装光伏的空间及条件、探索储能的必要性和经济性、实验性地在家庭中应用“光储直柔”模式,设计并实践适应自身社区特征的能源更新策略体系和技术路径。已安装的光伏发电系统建设在梅陇三村车棚建筑屋顶,屋顶为水泥平面屋顶。长约100米,宽约3米,总面积约300平方。系统采用常规固定安装方式,最佳倾角为24度,反射角度避开居民楼宇。光伏发电系统装机容量为20kW,用户侧低压并网(电压等级380V)。


在此基础上,本项目将积极探索实践扩张适合本社区特点的新能源应用场景,从公共区域和家庭单位两方面同时入手降低能源碳排量。影响社区运转的碳排放要素可概括为建筑、环境和能源等 3 个方面,上述 3 个方面要素的运转会产生相应的碳排和碳汇。从社区碳排放要素来看,生活垃圾产生的碳排量最大,约占52%;其次即为电力消耗碳排放量,占总排放量的35%。本项目将集中实现以“能源”为中心的节能减排改造,分别从“提高公共区域内以光伏发电为主的新能源电量”、“居委会办公楼消纳新能源电力”、“创新居民家庭小型光伏发电+微储能+直流电器消纳方案”以及“传播及培养绿色用能消费行为”四个方面开展工作。在可再生能源生产方面,绿主妇将组织相关利益方探索在居民楼、活动中心、居委、门卫亭、垃圾站、自行车库等公共建筑屋顶安装光伏发电装置,为社区补充清洁能源。在能源利用层面,清洁能源可用于公共设施用能,如楼宇照明、道路照明、电梯系统运作以及其他基础设施用电,也可汇入电网获取收入,也可以考虑用于居民充电,比如新能源汽车、助动车充电。在家庭新能源节能改造层面,以开展“低碳用能家庭创新大赛”的形式,探寻以家庭单位为应用场景的新能源创新方案。

其次,充分考虑社区碳排放的全生命周期理念,尝试从发展与减排并行的角度设定社区的碳排放基准线及减排目标 ,既保障提升社区居民的人居环境,又合理地节能减排。公共耗能数据主要从社区公共区域的物业和居委能源台账获取,家庭的能源数据采集将通过家庭能耗问卷调查进行。建立社区碳排放或温室气体监控信息系统,通过电及碳汇资源的量化统计,实现能耗碳排放监测记录、能源成本及效率分析等功能。并通过可视化信息向社区居民公示社区碳排信息,如:通过智慧屏将可再生能源发电情况实时显示,进一步增强居民的节能减排意识。

关于社区碳排放量化依据:上海市生态环境局在2021年8月印发了《上海市低碳示范创建工作方案》,目标在2025年前,在上海市内创建完成一批高质量的低碳发展实践区(含近零碳排放实践区)和低碳社区(含近零碳排放社区),并在文件中对低碳社区的碳排放核算方法进行了定义。在本项目中,关于碳排放核算方法主要参考《温室气体核算体系》(GHG Protocol)、《IPCC 2006年国家温室气体清单指南(2019修订版)》、ISO 14064系列标准、城市温室气体排放评估规范(PAS 2070)等国际标准的概念定义和方法。具体操作中,考虑到区域特点,本次碳排放核算将主要以《上海市低碳示范创建工作方案:附件五 各类低碳示范创建的碳排放核算方法建议》的地方标准为依据,同时创新性地将碳排放强度与社区宜居性进行关联,探讨不同宜居度情况下的碳排放基准;以及在确定碳排放强度目标下(实现“碳达峰、碳中和”),通过新技术组合应用和管理提升,实现更高宜居度水平的方案。

由于目前“宜居度”没有统一标准,且上海缺乏地区标准。因此,在本项目中参考住房和城乡建设部、民政部联合发布的《关于开展完整社区建设试点工作的通知》中的内容要求,从紧邻上海的浙江省发布的《浙江省未来社区创建评价指标体系(试行)》的指标体系出发,通过对本社区居民走访和问卷调查,最终形成本社区居民对于“宜居度”的共同认识。


第三:通过开展家庭新能源应用创新解决大赛,打造多元、节能、低碳排的绿能示范家庭,同时,提升居民对能源生产、消耗、碳排放及气候变化的认知度 ,加强居民节能减排意识,培养居民绿色用能生活习惯。通过对家庭能耗分析、节能及创新培育等方式,动员群众及相关人员积极参与新能源,尤其是光伏在家庭层面的应用。同时,结合能耗因子与二氧化碳排放的换算标准,进一步测算和呈现家庭能耗的碳排数据。通过系列培训和赛事,让居民清晰地认知家庭能耗来源,思考节能方案并实践绿色节能行动,如适时关闭不用的电器、更换高耗能的老旧电器等。最后,评选绿能创新示范家庭的并利用“互联网+节能社交”的传播模式,可提高居民节能减排的参与度,动力和获得感,对引导群众向低碳生活方式转型有推动作用。

绿主妇通过组织、培养绿色志愿者宣传垃圾分类的优秀经验,将持续性以丰富多彩的活动宣传“新能源应用及节能减排”的低碳生活理念。结合全国节能宣传周和低碳日活动,开展社区层面的家庭低碳示范宣传,加强社区居民对绿色能源的的认识,推动更多家庭参与应对减缓气候变化行动,逐步形成了全社区共同关注、 广泛参与的新能源应用与节能减排工作。

“新能源在家庭中的应用”可丰富绿主妇十几年来积累的“低碳生活方式”品牌活动,科学地将“能源、碳排放与气候变化”的认知融入居民绿色用能消费行为中。通过多形式高频次的宣传,如利用社区、街道公众号、宣传栏、黑板报等载体,张贴节能减排、低碳生活、节能口号、标语等;定期组织社区居民能源与低碳相关活动,如学习培训,低碳专题讲座等,开展低碳家庭评选活动等,倡导居民参与“人人能源”、“随手关灯”“记录能耗”等活动,加强和稳固居民节能减排行为。



预期成果:


第一:提高社区新能源使用范围,优化公共区域绿能应用方案。

优化完成社区公共区域内新能源可利用空间的摸排分析,对已安装光伏、节能灯等减排设施进行整理、障碍调研、沟通等,形成一份经验总结及可行性分析方案。增加至少20%新能源电力安装、一套储能实验及完成100%社区内绿能消纳。

第二:完成社区碳排放因子排查,碳排放量测算及社区减排量设定的政策建议书,影响政府相关部门对既有社区减排规划导向。

第三:提高居民节能减排意识,培养绿色用能行为,增强项目传播影响力。“能源、碳排放及气候变化”的科普宣传触达社区95%以上家庭,参与人数不低于社区群众的98%。



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