我国建筑玻璃工业碳排放量预测

高翔宇 王新春 卢奕霖

（1.建筑材料工业技术情报研究所 北京 100024；2.秦皇岛星箭特种玻璃有限公司 秦皇岛 066004）

0 引言

2015年12月12日，世界各国领导人在巴黎联合国气候变化大会（COP21）上通过《巴黎协定》。该协议设定了指导所有国家的长期目标：大幅度减少全球温室气体排放，将本世纪全球气温上升幅度控制在2 ℃，同时努力将气温上升幅度进一步控制在1.5 ℃［1］。为了实现这个目标，世界需要在2030年前将全球碳排放量减少50%以上，并在2050年前实现碳中和［2］。2020年9月，中国宣布二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年实现碳中和目标。2022年11月，工信部、国家发改委、生态环境部、住建部印发《建材行业碳达峰实施方案》，提出2030年前建材行业实现碳达峰［3］。

建筑是碳排放的三大领域之一，建筑领域为实现碳中和，不论是新建建筑还是既有建筑的节能改造，均需要三玻两腔中空玻璃等高性能建筑玻璃，从而带动建筑玻璃的需求将持续增长［4］。

建筑玻璃工业是能源和碳排放密集型产业。严玉廷等［5］把二氧化碳排放分为直接排放和间接排放，其中燃料燃烧过程排放和工业生产过程排放属于直接排放，燃料燃烧、过程排放和间接排放占比为61%～67%、20%～24%和12%～15%。中国建筑材料联合会［6］报告2020年建筑玻璃工业排放二氧化碳2740万吨。刘志海［7-8］研究我国平板玻璃单位产品能耗，指出2019年我国浮法玻璃行业单位产品能耗12.01 kgce/重量箱，并研究平板玻璃碳中和途径。但至今没有文献预测建筑玻璃工业碳排放情况。

在碳中和背景下，建筑玻璃需求仍旧增加，在进行碳达峰预测过程中需要考虑新建建筑和既有建筑节能改造对玻璃需求的拉动，以及高性能中空玻璃的增加对玻璃需求结构和需求量的影响。相同面积但不同厚度的玻璃，单位面积的碳排放不同，平均厚度减少1 mm，全行业碳减排降低近20%，因此需要关注玻璃减薄对碳达峰的作用［9］。

本文以文献［10］为基础，分析2010—2022年建筑面积和建筑玻璃产量数据，对建筑玻璃面积-建筑面积进行线性拟合，结合玻璃减薄、三玻窗普及等因素，对未来建筑面积的情景分析，预测2023—2040年建筑玻璃需求量，进而预测碳排放情况，实现碳达峰碳中和的目标。

1 数据处理方法

1.1 基础数据

2010—2020年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心提供［10］。

2021—2022年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心提供的预测数据［10］。

1.2 估算数据

2010—2022年建筑玻璃产量源于国家统计局提供的平板玻璃产量，按建筑玻璃占平板玻璃比例90%）估算得出。

2010—2022年翻新建筑面积为结合住房和城乡建设部老旧小区改造量估算。2010—2022年建筑玻璃面积估算（玻璃50kg/重量箱，玻璃密度2500 kg/m3）：

2010—2022年平均玻璃厚度源于行业调研估算。

1.3 预测数据

2023—2040年新建建筑面积源于住房和城乡建设部科技与产业化发展中心预测。

2023—2040年翻新建筑面积源于预估：基准情景下每年增加1亿m2，高速发展情景下每年增加1.5亿m2，低速发展情景下每年增加0.5亿m2。

2023—2040年平均玻璃厚度源于预估：基准情景下每年减薄0.05 mm，快速情景下每年减薄0.1 mm。

2023—2040年“三玻窗普及修正系数”源于预估。

由于三玻窗的普及，拟“三玻窗普及修正系数” 即单位建筑面积普通窗＋三玻窗平均消耗建筑玻璃面积相对于2022年的比例。预估方法：

三窗普及率以幂指数增长，2023年起，40年后增加1/4。

预估2023—2040年的“三玻窗普及修正系数”如表1所示。

表1 预估2023—2040年的“三玻窗普及修正系数”

2 预测方法

分析建筑玻璃使用量与建筑面积之间的关联关系。因建筑玻璃产量近似于需求量，由2010—2022年建筑面积和建筑玻璃产量数据，对建筑玻璃面积-建筑面积进行线性拟合，结合对未来建筑面积的情景分析，预测2023—2040年建筑玻璃需求量，进而预测碳排放情况。框架流程如图1所示。

图1 碳达峰预测框架流程

2.1 建筑玻璃面积与建筑面积间的线性拟合

考虑到2010—2022年室内隔断玻璃的用量以及窗户面积占墙面比例的提高，以2010年单位建筑面积玻璃用量为基准，拟“单位建筑面积玻璃用量修正系数”为预估单位建筑面积建筑玻璃用量逐年变化情况相对于2010年的比值。

拟用“（新建＋翻新）修正面积” 即根据“单位建筑面积玻璃用量修正系数”，拟合成单位建筑面积玻璃用量不变情况下的虚拟建筑面积。“（新建＋翻新）修正面积”＝“（新建＋翻新）－实际建筑面积”ד单位建筑面积玻璃用量修正系数”。

2010—2022年我国每年新建建筑面积、每年翻新建筑面积、每年建筑玻璃产量、平均玻璃厚度、建筑玻璃面积、单位建筑面积玻璃用量修正系数、（新建＋翻新）修正面积，如表2所示。

建筑玻璃面积与“（新建＋翻新）修正面积”有关，对二者进行线性回归分析，如图2所示。

图2 建筑玻璃面积与“（新建＋翻新）修正面积”线性回归图

由图2可知，建筑玻璃面积与“（新建＋翻新）修正面积”呈显著正相关，y＝1.3269x-24.835，R2＝ 0.9074。

2.2 2023—2040年建筑面积和玻璃减薄发展情景设计

预计2023—2040年新建建筑发展速度减缓，翻新改造建筑将会增多。以现有的建筑新建速度为基准（中速），把2023—2040年新建建筑面积分为中速、低速两档预测，中速为现有建筑结构不变、发展速度不变的情景，低速为建筑业放缓发展情景。以现有的建筑翻新速度为基准（中速），把翻新改造建筑面积分为高速、中速、低速三档预测。以现有的玻璃厚度为基准（中速），把玻璃减薄分为高速、中速两档预测。共12种情景组合，如表3所示。

表3 2023—2040年建筑面积和玻璃减薄情景组合

根据中华人民共和国住房和城乡建设部提供的预测数据，不同情景下2023—2040年新建建筑面积如表4所示。

表4 2023—2040年新建建筑面积预测 亿m2

根据中华人民共和国住房和城乡建设部提供的预测数据，不同情景下2023—2040年翻新建筑面积如表5所示。

表5 2023—2040年翻新建筑面积预测 亿m2

由于玻璃减薄，预测2023—2040年的“平均玻璃厚度”如表6所示。

表6 预测2023—2040年的“平均玻璃厚度” mm

2.3 2023—2040年建筑玻璃面积需求预测方法

2023—2040年“单位建筑面积玻璃用量可比系数”采用2022年数据，由2023—2040年新建建筑面积和翻新建筑面积对建筑玻璃面积进行预测。计算公式为：

2.4 2023年—2040年建筑玻璃产量预测方法

由2023—2040年建筑玻璃面积、平均玻璃厚度、三玻窗普及修正系数对建筑玻璃产量进行预测。计算公式为：

2.5 2023—2040年建筑玻璃碳排放量测算方法

根据对2020年平板玻璃行业燃料结构、产能产量、技术水平等实际情况，调研得出平板玻璃碳排放强度为0.0325～0.041 tCO2/重量箱，平均为0.034 tCO2/重量箱［10］。本文预测采用平板玻璃碳排放强度为340万tCO2/亿重量箱。

3 建筑玻璃碳排放预测

3.1 建筑玻璃面积需求预测

根据式（2）预测2023—2040年建筑玻璃面积需求，作出2010—2040年建筑玻璃面积需求发展趋势图，如图3所示。

图3 建筑玻璃面积需求发展趋势

由图3可知，所有情景下建筑玻璃面积均呈增长趋势。由于情景1/情景7、情景2/情景8、情景3/情景9、情景4/情景10、情景5/情景11、情景6/情景12两两新建＋翻新情景设计相同，只是玻璃减薄速度不同，所以其两两玻璃面积需求发展趋势相同。

3.2 建筑玻璃产量预测

根据式（3）预测2023—2040年建筑玻璃产量，作出2010—2040年建筑玻璃需求量发展趋势图，如图4所示。

图4 建筑玻璃产量发展趋势

由图4可见，12种预测情景中，建筑玻璃产量（亿重量箱）发展趋势不一，具体分析见表7。

表7 建筑玻璃产量（亿重量箱）预测情景分析

3.3 建筑玻璃碳排放指数预测

根据式（4）测算2010—2040年建筑玻璃碳排放指数（指数的单位为万吨），挑选出2030年前产量（亿重量箱）达峰，达峰之后产量减少的情景，作出建筑玻璃碳排放指数发展趋势图，如图5所示。

图5 建筑玻璃碳排放指数发展趋势

4 建筑玻璃工业碳达峰分析

情景1、情景2、情景4、情景5、情景6、情景10均符合2030年前碳达峰发展要求，其中，前5个情景均是在玻璃减薄高速的条件下实现的。

结合图3与图5可知，情景5、情景6既符合碳达峰发展预期，又符合玻璃产量增长预期。由此说明，加速减薄玻璃厚度，对实现建筑玻璃工业碳达峰有重要影响。

本文原始数据多为估算数据，可进一步抽样调研，改善数据精准性。