网站原创摘 要：结合国家有关温室气体控制和节能减排的要求,对高能耗建筑产业低碳技术创新有关文献进行梳理.从低碳技术的发展路线、研究理论、绿色低碳建筑评估、技术进步与能源效率等方面对现有文献归类和分析.最后提出建筑业低碳技术创新管理的研究思路和方向.
关 键 词：建筑产业；低碳经济；技术创新；低碳技术创新
中图分类号：F407.9文献标识码：A文章编号：1001-8409（2012）11-0090-04
ALiteratureReviewofLowCarbonTechnologyInnovationManagementinConstructionIndustry
LAIXiao-dong,SHIQian
（SchoolofEconomicsandManagement,TongjiUniversity,Shanghai200092）
Abstract：ThispaperexaminestheliteraturesresearchstatuswiththetopicsregardtolowcarbontechnologyinnovationmanagementinconstructionindustryofChinabasedonthenationalrequirementsongreenhousegascontrolandenergyconservationandemissionreductiontarget.ItpresentsanoverallreviewforthejournalliteraturesinChinawithamethodologybyclassifyingtheliteraturesbasedonfiveaspectsoflowcarbontechnologydevelopmentroadmap,researchtheory,lowcarbonbuildingassesentandenergyefficiencywithtechnologyprogress.Toafurtherstep,ithasgivenabriefsummarywithsomeremendationsanddirectionsoflowcarbontechnologymanagementwiththepurposeofaidingtheconstructionindustrystrategicdevelopment.
Keywords：constructionindustry；lowcarboneconomy；technologyinnovation；lowcarbontechnologyinnovation
1引言
建筑产业高投入、高能耗与低增值性的行业特征与现行能源危机的矛盾日益突出.研究表明,全球房地产及相关领域造成了70%的温室效应,建筑施工、使用以及建材生产过程都是温室气体的主要排放源.据统计,目前中国建筑能耗约占全社会总能耗的三分之一左右,且随着城镇化的快速发展,这个比例将继续扩大.在高能耗行业中,建筑业成为能耗之首,建筑业已经成为发展低碳经济的关键领域[1].国家“十二五”规划明确提出,要“加快低碳技术研发应用,控制工业、建筑、交通和农业等领域温室气体排放.探索建立低碳产品标准、标识和认证制度,建立完善温室气体排放统计核算制度,逐步建立碳排放交易市场.推进低碳试点示范”.“抑制高耗能产业过快增长,突出抓好工业、建筑、交通、公共机构等领域节能,加强重点用能单位节能管理”.
本文选取高能耗建筑产业,对国内外有关低碳技术和绿色、低碳建筑有关文献进行梳理.从低碳技术的技术路线、研究理论、绿色建筑、低碳建筑、生态建筑、能源效率等几方面进行分析.让相关从业者或研究人员对与建筑产业相关的低碳技术创新有个全面了解,以便更好地推进低碳经济发展和助力“十二五”规划节能减排目标的实现.
2低碳技术路线图的研究
2.1低碳技术路线图的发展
什么是低碳技术?国外主流的观点是,以可再生能源技术为主体的低碳技术相对于传统化石能源技术而言,是一种突破性创新.“新的能源技术是对能源生产技术的革命性变化”,而现有的技术（传统能源技术）“具有严重缺陷,无助于稳定全球气候”[2].低碳技术创新是一个通过技术范式的转变来实现对原有技术经济系统进行解锁的过程.他指出“真正的革命性创新起于毫末,但最终将通过技术与社会系统的共同进化为自己创造出一个新的社会经济系统”.低碳技术可分为3个类型：一类是减碳技术,是指高能耗、高排放领域的节能减排技术等.另一类是无碳技术,如核能、太阳能、风能、生物质能等.第三类是去碳技术,如碳捕获与埋存技术等[3].
文献研究发现,有关低碳技术、低碳产业的技术路线图研究主要采用两种思路：即以情景分析为核心和以技术预见为核心,这两种制定低碳技术路线图思路的主要区别在于关键技术选择方法不同.情景分析法主要通过模拟政策措施和技术发展情景对未来能源消费和温室气体排放所产生的影响,进而发现关键问题,对技术发展路径提出建议,如文献[4]；而技术预见则在综合考虑保障能源安全的需求和实现经济社会可持续发展要求的前提下,以技术预见结果为主要依据,得到的关键技术发展目标和实现路径,如文献[5]、[6].
2.2主要国家的低碳技术路线
低碳技术种类繁多,各国家和地区对低碳技术的侧重点并不相同.欧盟注重走清洁能源技术优先发展的低碳技术路线[7],日本侧重于节能技术[8],美国则选择了全面发展的低碳技术发展路线[9]（见表1）.国家技术前瞻课题组就低碳发展的关键技术和大规模应用时间做了预测,其中建筑节能和能耗输配系统被列为关键技术之一[6].吴昌华（2010）针对中国低碳创新的技术发展路线图进行分析,分析了各产业技术发展存在的障碍和成本,提出了一个低碳技术创新链条概念解决模型.并指出目前建筑产业技术创新路线的研究仍然停留在建筑节能、能效提高和新能源开发的第一阶段,未来新概念低碳建筑还处于探索阶段[10].能源与环境的巨大压力已经不允许中国走传统的经济发展模式,必须转型走低碳节能和开发可再生能源的低碳发展之路[11],有学者采用情景模拟对我国低碳经济技术路线图进行分析,透过对28种低碳技术的模拟分析,认为我国2050年实现减排任务是有可能的[12].
由上分析,以低碳技术路线图作为脉络发展低碳经济在国内外都受到推崇.清晰的能源技术战略、产业结构规划和明确的减排目标和任务是应对全球气候变化和实现低碳经济的一个前提.从文献的研究看来,未来的低碳技术创新趋势应该是走“减碳”、“碳中和”、最后到“负碳”的技术发展路线.
3低碳技术研究理论
学界较著名且具有标志性意义的低碳技术体系研究理论包括史帝芬·巴克乐的稳定楔理论、麦肯锡的全球温室气体减排成本曲线和乌恩鲁的碳锁定理论等.
稳定楔理论[13]是目前被公认的处理气候变化问题的最佳策略之一.其创立者史帝芬·巴克乐和罗伯特·索克罗从各种可能的气候变化减缓技术中筛选出了15种关键技术,将其命名为“稳定楔”,认为这15种技术的应用可以像楔子一样,在稳定全球大气二氧化碳浓度的过程中发挥重要作用.并把15种“稳定楔”技术分为5类,即：①提高能源效率,加强管理的技术；②燃料使用的转换与CO2的捕获及储存技术；③核能发电技术；④可再生能源及燃料技术；⑤森林和耕地对CO2的吸收作用技术.稳定楔理论第一次全面审视了人类现有技术与碳排放之间的相互关系,按照不同技术的碳排放贡献及其减排潜力对各种可能的气候变化减缓技术进行了筛选,为人类的减排行动指出了重要方向.
温室气体减排成本曲线是麦肯锡在全球10个领军企业和组织支持下开发出的一个全球温室气体减排数据库[14].该数据库包括了至2030年的时间范围内,对10个经济部门和全世界21个地区的200多种温室气体减排潜力和成本的深入评估.该成本报告不仅包括了对低碳技术发展的最新评估和宏观经济评价、对不同地区和行业减排潜力、投资和融资需求均做了详细的评估及成本估算,同时采用情景模拟动态性地阐述了如何才能实现减排,包括对建筑产业的分析.
与“稳定楔”理论不同的是,麦肯锡评估报告不仅注意了各种气候变化减缓技术减排潜力,而且分析了各种减缓技术的应用成本与投资需求.这对政府和投资决策者具有极重要的参考价值.
碳锁定理论是由格利高里·乌恩鲁最早提出来的,他在《能源政策》陆续发表了三篇重要论文[15～17]
等.其中,《理解碳锁定》一文系统地提出了碳锁定概念.他认为,对化石能源系统高度依赖的技术自工业革命以来一直存在,并与政治、经济、社会结合成一个“技术-制度综合体”,并不断为这种技术寻找正当性,为其广泛商业化应用铺设道路.形成了一种共生的系统内在惯性,导致技术锁定和路径依赖,阻碍替代技术的发展,即“碳锁定”.其来源主要来自技术、机构、产业、社会和制度等五个方面.
碳锁定理论对于低碳技术创新研究有重要意义.特别是对于高能耗产业,研究指出,受益于长期递增报酬的以碳为基础的能源系统可能会产生“锁定效应”,进而妨碍低碳、可再生能源等低碳技术的创新.同时,受益于现有制度的参与者将试图维持该种制度,这就进一步强化了现存技术系统的锁定.目前工业化国家以碳为基础的能源和运输系统形成了锁定的技术—制度复合体,相应地也是碳锁定.
文献[18]认为,由于内部惯性,解除碳锁定需要外生事件的冲击.如相关技术的危机、政府规制、技术突破、消费偏好的改变、“缝隙”市场和科学发现等6大方面.长远来看,可再生能源如生物能源和碳封存技术可有效解决高能耗产业的碳锁定僵局[19].
4低碳建筑、绿色建筑评估
4.1生态建筑、绿色建筑、可持续建筑和低碳建筑演变
早在19世纪,“生态建筑”就出现在西方建筑理论与实践中.“绿色建筑”则起源于20世纪60年代、70年代或更早
[20].90年代可持续发展理论一经提出,即被融入了绿色建筑理论中,以1993年国际建协在芝加哥通过的《芝加哥宣言》和美国出版的《可持续发展设计指导原则》一书列出的“可持续建筑设计细则”为标志,形成了现代真正意义上的绿色建筑理论体系.2003年英国首次提出低碳概念[21].低碳建筑随之出现,学界开始从能源、环境、经济和政治等方面对低碳建筑和低碳技术进行研究[22～24].
国内对建筑业创新研究也经历了生态、绿色、可持续和低碳建筑的演变过程.笔者在中国知网（CNKI）数据库以“生态建筑、绿色建筑、可持续建筑、低碳建筑”为“标题”关 键 词分别检索,其时间序列统计见表2.经分析发现,以“低碳建筑”为主题的研究文献起步较晚,内容多集中在建筑设计、施工技术、建筑机械、智能建筑技术、建筑材料、绿色建筑和节能技术创新等方面.对表2数据基础进一步分析发现,以低碳技术为主题的文献只有17篇,发表时间集中在近2年（发表在国际期刊的未作统计）.说明有关低碳建筑的研究在我国尚处于起步阶段.
4.2绿色建筑、低碳建筑实现路径和评估体系
在绿色低碳建筑的实现途径方面,文献[25]指出,很多大型建筑公司采用技术创新是基于成本竞争和怎么写作考虑,而未考虑经济的可持续发展.绿色建筑的发展需要从个人、组织和制度上解决目前存在的社会和心理障碍,如“总框架、目标人群、教育、结构调整、激励改革和风险补偿、绿色建筑标准的改进和税制改革”等七大方面来解决.建筑技术研发创新也可通过跨学科的研究努力来进行[26].文献[27]研究发现,要有效解决建筑产业的脱碳,减少碳排放问题,最好的途径是推行低能耗、零排放的新标准综合建筑.低碳技术集成系统（如环境控制、LED节能、节能技术集成网络等）的应用可有效减少建筑能耗,减少国家对能源的过度需求[28].如文献[29]基于英国建筑产业评估状况,指出建筑高能耗产生原因之一是缺乏有效的整合和技术集成,解决方案是要建立合作伙伴关系的专家团队,采用垂直整合设计、价值管理、全寿命周期管理、教育培训、信息传递和研发工具政策支持、文化教育的改革以实现低碳或零碳建筑,环境政策的制定要与建筑产业的改革密切结合起来.也有学者从建筑产品创新、设计创新、新型建筑技术应用等方面论证建筑产业的低碳可行性.文献[30]以山西建筑产业为例,指出“产业节能和减排弹性脱钩是降低二氧化碳排放、实现经济发展与碳排放脱钩的因素,政府应大力支持技术创新”.好的绿色建筑项目是组织管理和效率管理的典范[31],地方政府在绿色建筑的推行中扮演极其重要的角色[32].低碳建筑的实现要解决一系列的问题,如设定碳排放基准线,促进行为节能和行为减排,分析可行资源,建立高效的系统调适和运行管理体系,才能有效实现低碳节能的目标[33].
国内外比较知名的绿色建筑评价体系有美国的LEED,英国的BREEAM、加拿大的SRTool、澳大利亚绿色之星、德国的DGNB、日本的CASBEE评估体系等和中国的绿色建筑评估体系.这些绿色建筑评价体系是基于全寿命周期为主轴构建指标,内容多集中在绿色节能和绿色宜居等方面.权重则根据评价的侧重点有所不同,但对碳排放和设计中创新的评价指标很少,目前只有LEED和“绿色之星”体系中有单列指标对建筑的技术创新进行评估.
对建筑评估体系的研究也主要集中在绿色建筑等方面[34,35].有学者在现有绿色评估体系的基础上提出了低碳建筑评估内容[36],全国工商联房地产商会联合发布的《中国绿色低碳住宅区减碳技术评估框架体系》（讨论稿）[37]为我国低碳建筑社区减碳技术提供了一个比较明确的方向,但在国家统一的低碳建筑评估体系未权威公布之前,有关低碳建筑评估体系仍然需要进一步论证和探讨.
5技术进步与建筑能源效率提高的研究
5.1建筑产业技术创新与能效提高
随着能源问题与环境问题的日益突出,能源效率越来越受到国际社会的重视.有学者把能源效率称为“第五类能源”[38].国际性的能源强度比较越来越受到关注,因为国际性比较可以帮助了解各国能源强度降低的潜力.文献[39]认为建筑节能和能效提高在设计阶段就要考虑尽可能地减少设备或设施的使用,这也是节省成本,提高能效的有效途径.科技创新与建筑的能效关系密切,要辅之以必要的政策支持[40].
5.2建筑产业供应链技术创新与能效提高
作为耗能大户的建筑产业,其供应链的碳排放控制研究也日益受到学界关注,文献[41]对建筑产业上游钢铁行业的能源效率及节能减排潜能做实证分析发现,只有技术创新,提高行业技术水平,才能真正提高我国钢铁行业的节能减排率.利用科技进步调整产业结构,将显著降低我国钢铁行业能耗和CO2排放量；我国钢铁和水泥企业碳减排潜力还有很大空间[42,43].建筑材料产业采用精益生产的模式可以有效降低成本,减少浪费和能耗[44]；文献[45]通过对我国6大产业的能源消耗、经济增长和能源效率的实证研究发现,从能源效率的长期或短期分析结果看来,建筑业的能源效率都是最低的,加快产业结构和提升技术进步势在必行.
6结论与展望
低碳技术创新研究是一个跨学科、跨专业的系统研究,而作为集成多技术的建筑产业的低碳、控碳技术的创新管理更是一个复杂系统.建筑产业低碳技术创新管理涉及社会、经济、能源和环境等多方面要素,目前的文献研究仍然有一定的局限性,缺少一个从系统的、全面的角度来分析整个建筑行业的特征和在当今高能耗产业“碳锁定”状态下如何从技术、政策和操作层面来实现低碳建筑产业的革新,即从技术创新的本身规律上来解决当前能源紧张和碳排放问题,以综合集成、多维度和多种技术系统集成管理的创新研究显得尤为必要,以控碳技术、提高能效为绩效指标的评估机制和管理模式也是未来建筑产业低碳技术创新管理的方向.
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（责任编辑：秦颖）