摘要：“电气化 Electrification”是建筑物实现低碳运营的一项日益重要的策略，也被 USGBC 列为建筑脱碳策略中的优先事项。在即将正式发布的 #LEED v5 版本中，电气化成为一项全新的得分点，提供了最多 5 分的分值，在该得分点下获得满分也将是项目

“电气化 Electrification”是建筑物实现低碳运营的一项日益重要的策略，也被 USGBC 列为建筑脱碳策略中的优先事项。在即将正式发布的 #LEED v5 版本中，电气化成为一项全新的得分点，提供了最多 5 分的分值，在该得分点下获得满分也将是项目获得铂金级认证的必要条件之一。

什么是电气化？建筑电气化的难点是什么？企业如何开启电气化的旅程？接下来我们会通过一系列文章进行解读。今天这篇文章，我们将首先“揭秘建筑电气化的复杂性”。

电气化是指采用以电力驱动的技术替代燃烧石油、天然气和煤等化石燃料的做法。当所用电力来自风能、太阳能等清洁能源时，电气化可被视为一种脱碳策略。

LEED 通过多种方式支持建筑脱碳，例如鼓励降低能源与水资源消耗、选用环境影响更小的建材，以及减少建筑全生命周期影响。当选用高效设备并合理匹配建筑围护结构时，供暖、制冷及其他系统的电气化可有助于实现能源优化。

因此，作为 LEED 绿色建筑及城市评价体系的开发者，USGBC 在体系开发中鼓励“低碳电气化 Benificial Electrification”，并将其作为建筑脱碳的核心策略之一。

以下文章翻译自Unraveling the complexities of electrification，作者 Kristy Walson。

多数碳领域的专家都认为，既有建筑实现电气化是推进建筑环境脱碳的关键一步。然而，这条路充满了各种阻碍——从电网容量紧张，到一个看似矛盾的现实：在追求总体脱碳的同时，却可能因接入电网而增加运营碳排放。

接下来，我们将展开描述一些在电气化道路上你可能会遇到的困难与挑战。

为什么既有建筑电气化困难重重？

其一是电力容量不足。

电力容量不足往往是建筑电气化之路的第一个障碍：项目现有的电力服务几乎已经满负荷运行了。在将现场燃烧设备更换为电气设备的过程中，热泵通常是首选方案，因为它们在性能（COP，即热泵效率）表现上非常卓越。尽管热泵优势明显，但再高效的设备也需要消耗一定的电力来运行，而这会进一步增加建筑原本已经紧张的电力负荷。

其次是电网尚未准备好。

项目需要从电网中获取更多的电力服务。而电网一旦超负荷，就可能导致电压下降（brownouts）、停电（blackouts），甚至在极端情况下引发野火。

最后，电网不够“清洁”。

根据项目所在地区电网的构成（即电力来源是什么，比如水电、风电、太阳能、核能，或更常见的化石燃料），在建筑中增加用电需求和容量，受当地电网的平均碳排放因子影响，很可能会在短期内导致更多的碳排放。

许多地区尚未达到一个合适的临界点——即电网的单位电力排放强度（grid emission factor）低于天然气现场燃烧所产生的排放。在电气化转型中这个问题存在已久，所以每一个项目团队都应该停下来认真思考：在这个时间点、在这个电网条件下、在这个地区，推动电气化是否真的合适？也许更明智的做法，是等若干年后条件更为成熟再去执行。

如果项目决定推进电气化，并因此减少或消除了大量的范围一排放（Scope 1，即现场燃烧天然气所产生的排放）。但与此同时，范围二排放（Scope 2）却可能会上升（即由于用电增加而导致的电网层级排放），根据本地电网的“清洁度”，这种排放增加可能是小幅的也可能是大幅的。

即便项目成功实现电气化，但温室气体（GHG）的问题却并没有就此解决。也就是说，项目在碳核算上是“合格”的，但从地球整体的角度看，有可能因为项目排放了更多的温室气体，使整个过程无法达到“净积极（net positive）”。

在讨论温室气体的同时，我们还需认识到，引入更多热泵意味着建筑系统中将使用更多的制冷剂（毕竟热泵的高性能表现正来源于它们），而制冷剂往往具有较高的全球变暖潜能值（GWP），从而进一步增加温室气体排放。这也是行业组织和监管机构正在努力减少或淘汰的部分。当建筑位于严寒地区，需要大量供热能力时，制冷剂的用量会显著增加。

目前，市面上还没有适用于严寒气候、同时又使用低GWP 制冷剂的热泵产品，这类设备面市到真正普及还需要更长时间。这让建筑的电气化进程进退两难：在全球气候问题如此紧迫的情况下，制造商开发进度带来了许多不确定性。

不过，在这些困难之下仍有光明的转机，对项目团队来说，制定电气化转型的计划是最重要的。

在当下、未来实现电气化转型的可行计划

在推进建筑电气化的过程中，有三个关键步骤需要考虑：

第①步：评估。

请从以下几个基本问题入手：

●电气化是否会增加建筑的峰值用电需求？

●建筑现有的电力服务是否能够支撑新增的用电负荷？

●电力公司是否能够提供额外的电力服务？

●最重要的是：我们如何最大限度地减少电气化带来的新增负荷？

在现阶段，实现完全电气化可能并不可行，也未必划算。但通过回答上述问题，我们可以为第②步“削减负荷”与第③步“实施”制定出一套清晰的路径与计划。

第②步：削减负荷（当下可以做）。

在如今“延迟维护”（deferred maintenance，指因预算不足、优先级调整或管理等原因，主动或被动推迟必要的维护、维修或设备更新）成为常态的现实下，项目团队可以找到许多能够着手优化的地方。比如首先应从建筑围护结构的现状和电力容量入手。大多数现场燃烧主要用于空间采暖，因此，若要减少新增用电负荷，建筑围护结构就是关键所在。

通常情况下，项目团队都有机会提升建筑的保温性能，以及增强围护结构的密闭性。同时，通过分析电费账单，评估当前电力服务的局限性、识别建筑的峰值用电需求与现有可用电力容量。如果评估发现需要额外电力服务，可进一步联系电力公司，确认是否具备提升供电能力的可能性。

第③步：实施（未来规划）。

在设备尚未达到使用寿命末期的情况下过早更换供暖设备，并不符合减少隐含碳的原则，因此上述第②步中的“当下”阶段通常并不是更换设备的最佳时机。随着高性能热泵设备的广泛上市，2025年至2028年可能是实现供暖系统电气化的最佳窗口期。好消息是，如果项目已经在第②步中完成了负荷削减，建筑状态良好，那么到第③步非常适合进行暖通空调（HVAC）系统升级。

如果在第①步的评估阶段，项目还没具备条件安装屋顶太阳能系统，那么第③步的实施阶段也是一个不错的时机。理论上讲，屋顶可能已在围护结构升级过程中一并更换，因此从全生命周期角度来看，此时安装太阳能是合理的做法，同时还能抵消新电气化系统的部分能耗。但在以供热为主的气候条件下，太阳能对于削减峰值电力需求的作用有限，因为建筑的供热峰值通常不会与太阳能发电的峰值同时发生。因此，在 HVAC 系统升级的同时，也应考虑引入分时控制、峰值负荷削减及热能储存技术等配套措施。

就当前来看，由于初始成本较高，电池储能系统的商业化案例并不成熟。不过随着技术进步，电池储能未来将成为普通建筑业主可行的选择。将现场可再生能源系统与电池备份结合，不仅可以提升建筑的韧性，还能进一步降低电网峰值负荷，为我们迈向电气化的未来打下更稳定的基础。

何时开始行动最为合适？

跟随电网转型步伐。

由于目前还没有可行的可再生能源系统能够抵消现场燃烧所产生的碳排放，这使得电气化转型在建筑环境脱碳中变得至关重要。随着公用事业规模的电网逐步向可再生能源转型，建筑层面的电气化才能真正有助于推动脱碳进程，并增强建筑的韧性。

现在，我们正处于从现场天然气和化石燃料依赖中逐步过渡的早期阶段。即使经过深思熟虑的设计，建筑电气化依然会增加原本已经超负荷的电网负担。我们一方面要求电力公司提升供电能力，另一方面又希望他们加速脱碳，这种“双重任务”注定不会迅速完成。因此，项目团队也必须在建筑设计中引入增强韧性的策略，以应对未来电网中断的必然情况。

政策的激励也很重要。

为了加快短期内的电气化转型，各类法规更新以及公用事业部门和政府出台的激励机制也越来越多。例如，美国加州最新的《Title 24》建筑规范已基本要求中等容量以下的供暖系统采用全电方案。（小编注：在中国我们也看到电气化转型不断取得成果，2024年8月国务院新闻办公室发布《中国的能源转型》报告中提到要促进终端用能电气化低碳化。建筑领域广泛使用太阳能热水器、电炊事等，积极推进北方地区清洁取暖，推动以电力、天然气、生物质、地热、工业余热等清洁低碳能源替代燃煤供暖等等。)

既有建筑电气化转型，最有效的路径之一就是采取系统性、整合性的策略。电气化并不是一条简单的、直线型路径，而是一场融合短期挑战与长期机遇的旅程。建筑项目团队需要有意识地进行规划，识别并解决当前的限制因素，同时制定与不断变化的脱碳格局相匹配的发展路径。

在这条探索之路上，我们需要始终意识到电气化的复杂性，不断调整策略方向，始终朝着一个可持续、低碳、全面电气化的未来迈进。

来源：互联科技焦点