文章导读
城市建筑碳中和的"最后一公里"卡在哪？清华大学关大博团队最新发表在《自然·通讯》的研究揭秘建筑级脱碳密码！他们开发的CEADs-Building模型首次实现单栋建筑精准碳核算，以南京53.4万栋建筑为样本，绘制出从空调能效提升到电厂清洁改造的全链条脱碳地图。研究发现：商业建筑节能改造效果最显著，2045年前淘汰煤电是关键转折点。通过系统整合需求侧与供给侧措施，南京建筑碳排放在蓝图情景下可提前至2026年达峰——这不仅是技术突破，更为全球城市提供了"一栋一策"的精准减碳决策工具。
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城市建筑运行阶段的碳减排是全球实现碳中和目标的关键环节，推动建筑运行阶段的深度脱碳对于实现碳中和目标至关重要。如何在城市尺度上实现建筑级精准碳排放核算，并耦合需求侧与供给侧因素制定可实施的脱碳路径是当前研究的重要问题。然而，现有模型在空间粒度、技术整合与系统协同方面存在不足，难以捕捉建筑间的异质性，无法支撑从宏观目标到微观执行“最后一公里”的衔接。
针对上述问题，清华大学地学系关大博教授团队开发了CEADs-Building模型，融合了建筑类型、功能与几何形态等多维属性，并耦合了电厂设施级别的能源供应数据，实现了对建筑运行阶段直接（范围一）和间接（范围二）碳排放的精准核算。研究进一步提出了涵盖需求侧与供给侧的多项减排技术，并通过基准、调控和蓝图三种情景，系统分析了南京市的建筑脱碳路径。
研究结果显示，南京市建筑运行碳排放存在显著的空间和功能异质性。空间上，中心城区排放分布均匀，而郊区则呈现多点开花的模式。研究显示，南京街道的碳排放特征与主导建筑功能密切相关，可以分成“工业基地型”（如南京经济技术开发区）、“综合型”（如秣陵街道）、“居住型”（如江东街道）和“公共服务型”（如孝陵卫街道）四种典型类型。
图1.南京市建筑运行碳排放现状（2019）
研究揭示了不同减排策略的成效差异。在需求侧，针对商业建筑的暖通空调（HVAC）、照明及电器设备进行能效提升最为有效，凸显需求侧技术改造的关键作用；在供给侧，减排效益主要来源于在2045年前加速淘汰燃煤电厂以及提高可再生能源（太阳能/风能/核能）并网比例，到2050年建筑相关电力碳排放将显著下降，形成以低碳电源为主导的供应体系。情景分析表明，在调控情景下，全市建筑运行碳排放在2029年达峰；而在更为激进的蓝图情景下，碳排放可提前至2026年达峰，并在2050年降至极低水平。研究表明，仅依赖单一维度措施难以达成深度脱碳目标，必须系统整合终端节能技术推广与电力结构清洁化转型，从而形成政策合力，推动碳中和目标的实现。
图2.不同减排情景下典型街道的碳排放路径（2020-2050）
研究构建了一套基于建筑尺度的碳排放核算与减排路径分析模型，首次在单个建筑级别上系统模拟并规划了南京市101条街道、53.4万栋建筑从2020年至2050年的建筑运行阶段碳中和路径，为城市尺度的精准减碳治理提供了可操作的科学工具和决策依据。
研究成果以“面向城市碳中和的建筑尺度建模框架：以南京市为例”（A building-scale modeling framework for urban net-zero transitions in Nanjing）为题，于10月8日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
清华大学地学系2022级博士生陈玉馨为论文第一作者，地学系教授关大博为论文通讯作者。合作单位包括伦敦大学学院、水电水利规划设计总院、剑桥大学贾奇商学院和南京大学。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、清华大学自主科研计划等的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-64016-7
供稿：地学系
编辑：李华山
审核：郭玲
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