实施“藏电于民”、海绵社区推动住宅用地 向住宅产业用地转型

—房地产发展新模式-同层停车位“谷储直柔”数字化虚拟电厂及海绵、社区建设

作者:周茂源 周一涵

关键词:藏电于民 同层停车位 谷储直柔虚拟电厂 海绵社区

摘 要:城市更新老旧小区改造、城中村改造、房地产开发项目采用“住宅同层停车位&谷储直柔虚拟电厂”、海绵社区构建技术,实现“藏电于民”、“藏水于社区”,推动住宅用地像住宅产业用地“运营模式”的转变,实现地产开发商向城市运营商的转变。

一、问题的提出

党的十九大报告中指出:“我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。”报告中要求:“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。”而改革开放四十年间,我国城市化水平得到集聚化的迅猛发展态势,而随之而来的集中居住、车辆猛增、交通拥堵、停车困难、消防隐患、城市内涝、用电攀峰、降碳瓶颈等(以下简称“城市病”),均为各个大中城市的主要矛盾和潜在隐患!

如何能够有效的解决这一系列的城市发展难题?如何实现新形势下住宅产业升级?本文中重点结合几个建筑领域、降碳领域、节电领域的系列专利,来共同探讨这些“城市病”及城市居民住宅生活水平的“无增长改善”解决方案问题。

二、“城市病”面临的具体问题

无论是“北上广深”这些一线城市还是各个省会市1.5线城市,所面临的“城市病”基本上是相同的:

(1)集中居住及停车难:我国城市化率已经超过65%,近些年新建的小区多数建有地下车位还相对好一些,而占半数以上的老旧小区,基本上都没有地下车库,造成了小区周边道路因停车,而形成了停车难、通行难、消防救援难等一系列难题。

(2)城市降碳限于瓶颈:随着城市建筑、车辆、人口等规模的不断增加,我国建筑市场占碳排放总量的48%,而建筑主要集中在大城市,随着城市扩容,基础建设的不断增大,城市的“降碳难度”的矛盾也越来越大。

(3)城市用电不断攀升:随着城市的人口、基础设施、电车等的不断增加,城市用电增容和用电的峰值也是不断攀升,这与煤炭、燃气、石油等能源不断的紧张也形成了巨大的矛盾和反差。

(4)城市的韧性不断降低。城市化进程中,城市基本被混凝土覆盖,不透水层面积不断被扩大,土地的蓄、滞、渗水的能力减退,城市地下水位下降,沿海城市出现海水倒灌,土地盐碱化加剧。排水系统未大幅增强,如遇暴雨,雨水的径流都将汇集起来形成内涝。

三、破解“城市病”的期望目标

面对这些日益增长的“城市病”的巨大难题,每个城市都会期望通过一系列的解决方案,实现以下“城市梦”的期望目标。

新建住宅小区功能和品质的提高:传统的高层住宅小区解决停车位问题,依靠开挖巨大的地下停车场,来满足居民停车的需要。带来的问题是,地产开发商前期投入巨大,后期地下停车位销售不出去,造成开发商资金回笼困难。如何解决这一规划和满足居民需要的矛盾,是对政府智慧的一大考验;

老旧小区的专属停车位:随着中央提出城市更新,旧城改造政策的进一步落实,生活在老旧小区的居民如何进行旧改,如何满足老旧小区上下楼难,如何满足老旧小区停车难,是政府面临旧改的一大课题。所以既能解决老旧小区上下楼的难题,又能解决专属停车位的问题应该是城市居民共同的期盼和梦想;

道路通畅且救援便捷:老旧小区周边的道路多数都比较狭窄,再因停满车辆,而使得消防车、救护车等无法顺畅通过。而老旧小区更多适合老年人居住,所以老旧小区及老年人就特别期望消防车、救护车等能够及时到达;

城市不断实现降碳及节电:在城市不断发展壮大中,如果能够实现最大限度的降低碳排放,以及做到最大限度的节约用电量及用电峰值,这是每个城市高质量发展和高水平保护的最大实绩。

四、“城市病”的解决方案

团队经过反复调研、论证,先后形成了“民用建筑同层停车位技术”发明专利(高层住宅小区及施工方法ZL202010471973.9)、实用新型专利(高层住宅小区ZL202020100353.X)、针对旧城改造加装电梯的“电梯式楼层停车位”外观设计专利(ZL202130101986.2)、针对民用建筑“削峰填谷”的“民用建筑削峰填谷式接受谷电的供电方式”实用新型专利﹙ZL202220273766.7﹚、针对民用建筑虚拟电厂的“民用建筑谷储直柔虚拟电厂”发明专利﹙ZL202211065778.1﹚、和针对海绵城市建设的“民用建筑住宅小区绿色生态海绵社区构建方法”发明专利(申请号:202311002142.7)等。

该技术体系的主要内容及特点。“住宅同层停车技术”就是一种在满足配建停车位前提下,对地表环境进行低强度开发建设的模式,减少地下空间开挖。原则上沿住宅北侧设置同层车位并安装充电桩或充电接口,汽车通过载车电梯水平驶入驶出。该技术设计科学,由向地下要空间转向创新地上空间利用,可实现住宅建筑建造减碳、停车位权属清晰、便于规范管理,同时具有项目开发省时、新能源汽车充电方便、居民出行高效、住宅体验舒适、维护简便、技术应用广泛等特点。“谷储直柔”虚拟电厂技术就是利用数字化技术使用可双向充电的充电桩利用夜间“谷电”,将储能蓄电池或新能源汽车充满,在用电峰值时段使用储能蓄电池或新能源汽车电池给居住建筑、小区公共建筑及园区配套设施供电等,也可在城市用电峰值时段反向市政电网供电参与调峰。每个储能蓄电池或新能源汽车就是一个分布式储能电站,将小区的储能蓄电池或新能源汽车形成住宅小区微电网,通过分布式储能电站和小区微电网建立小区虚拟电厂并进行运营管理,最终实现区域住宅用能数字化大数据中心。

结合地方政府的“土地财政”的需要和政府不断的“卖地”需求,预先在城市建设和城市更新中,在规划过程中,要求民用住宅建筑通过合理的功能转换,构建“住宅同层停车位”技术和“谷储直柔数字化虚拟电厂”技术,在新建的住宅小区,形成大量的未经扰动的原状土,扩大了透水层的面积,为形成绿色生态海绵社区的建立创造必要条件。

五、该技术体系具有的社会效益、环境效益和经济效益

有利于民用建筑领域节能减排,助力于实现碳达峰、碳中和目标完成;有利于房地产逆周期调整,助力房地产产业转型升级健康发展;有利于房地产企业由地产开发商向城市运营商转型,实现住宅建设用地产业化、房地产产业2.0版;有利于新能源汽车走进家庭(特别东北地区),解决新能源汽车充电难、停车难的痛点;有利于新能源汽车推广普及;有利于实现家庭储能创新改革,实施“藏电于民”战略,增强城市安全发展的韧性;有利于绿色生态海绵社区的建立,提高城市抵御极端天气的能力,增强城市自适应性。

推进建设领域“节能减排”。同层停车位技术可以大量减少土方开挖与排放,减少大量混凝土及钢筋的使用,减少地下水的污染和排放,减少生产和使用中的二氧化碳排放。以建设10万平方米高层住宅小区为例(每户100平方米、车位配比1:1),需建1000个停车位。如建地下停车场,则停车面积约40000平方米,需建二层。如采用该技术,地下部分只需保留规定的人防建筑面积,而与住宅同层的停车面积只需地上增加35000平方米。经测算,住宅同层停车位对比地下停车位,可减少土石方开挖约20万方,减少基坑支护6000㎡及降水,减少混凝土用量约1.8万方,减少钢材用量约5600吨,节省土建工程投资约1亿元;减少二氧化碳排放量约1.77万吨;增加楼层车位无成本销售约1.2亿元,政府增加税收约5500万元;缩短建设工期40%。

助力新能源汽车及充电桩发展,解决充电难、停车难的痛点。“十四五”期间年平均开工商品房面积按10亿平方米计算,若50%采用此技术,即5亿平方米,户均建筑面积按100平方米为例,若每户安装一个充电桩,则需要安装500万个充电桩,可每年拉动新能源汽车消费500万辆,若每辆新能源汽车按15万元计算,可创造至少7500亿元的新能源市场,若容积率2.0,建设过程中直接减少二氧化碳排放8850万吨∕年,减少建设资金投入450亿元∕年,增加收益750亿元∕年。

“谷储直柔”数字化虚拟电厂,实现“藏电于民”,增加业主收益,提高城市的韧性和安全性。以10万㎡住宅小区为例,户均100㎡,采用“同层停车位&谷储直柔数值化虚拟电厂”,若每户每天存储谷电,采取“两充两放”,峰时售电100度,峰谷电差按0.8元∕度计算,整个小区吸收“谷”电,峰时每天售电10万度,每年收益2920万元,缴纳增值税496.4万元﹙增值税17%﹚,减少碳排放35040吨∕年(以家庭用电的碳排放公式计算,每消耗1度电相当排放了0.96kg的二氧化碳)。如果运行65年(土地出让70年),整个小区收入18.98亿元,上缴税收3.22亿元,减少碳排放227.76万吨。

提升城市防涝蓄滞能力,实现“海绵社区”。采用该技术,如果容积率2.0,建筑面积10万㎡住宅小区,原状土60%以上得以保留,将至少形成30000㎡“海绵社区”;通过民用住宅使用功能的合理转换,在小区内形成大面积的未经扰动的原状土基地。该基地面积不低于小区占地面积的60℅,形成大面积的透水层,用于建设具有“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种措施灵活组合的所需要的雨水收纳空间,形成“蓄水、渗水和涵养水”绿色生态海绵社区。例如:采用住宅小区“同层停车位”技术方案,在满足人防工程的要求下,取消地下停车场,取消地下室顶板硬覆盖(人防工程除外),形成大量的未经扰动的地基原状土,构建雨水收纳空间和小区绿化空间,形成住宅小区绿色生态海绵社区。

以10万平米高层住宅小区、户均100平米为例,若采用“同层停车位&谷储直柔数值化虚拟电厂”技术,家庭分布式储能投入约4000万—5000万,家庭储能时常5小时,采取“两充两放”,每日每户100度(50KWH)参与调峰,可享受充放电补贴。

绿色生态海绵社区其特征在于民用建筑在满足使用功能和保留地下人防工程的前提下,通过功能转换,取消地下停车位,最大限度扩大小区原状土基地的面积(例如:住宅同层停车位、住宅小区集中式停车楼或者具体一栋住宅一至某层为停车位,楼上为住宅,或者住宅小区每栋楼均具备一至某层为停车位,取消地下停车位等),原状土基地用于形成透水层,住宅小区内构建雨水收纳空间和水系,住宅小区内雨水消纳调蓄空间不仅收纳住宅小区暴雨形成的洪涝,根据规划要求,还要收集住宅小区外一定半径内暴雨形成的低洼洪涝集水区域,住宅小区根据绿化方案,种植大型乔木和高大植物树木一年可以吸收二氧化碳(树木每生长1立方米的蓄积,平均吸收1.83吨二氧化碳,释放1.62吨氧气),且一株树干直径约十公分的树木,其根系常态保水约一吨,住宅小区绿化过程中,大量种植树木,区域内负氧离子大量聚集,形成富氧社区,,利于吸收二氧化碳,减低二氧化碳温室效应,调整和降低住宅小区及周边社区的热岛效应,雨水花园(雨水收纳空间)有序种植水生植物,吸附和降解有害物质,促进水中悬浮物的下降等。

六、推广应用的几点建议

为实现“数字化赋能住宅产业绿色转型、藏电于民,促进城市安全发展的减碳节碳技术,推动城市住宅用地向住宅产业用地‘土地运营’转型”得以转化和推广应用,涉及一些行业规定的改进和提升,这不仅需要依赖政府营商环境的持续改善,还需要政府给予相关政策支持和扶持。

1、建议国家在城市建设中优先选用“民用建筑同层停车位技术&谷储直柔虚拟电厂”、绿色生态海绵社区的构建方法等发明专利技术体系。

2、建议按照先行先试的要求,在特大型城市城中村改造项目、城市更新加装电梯项目中,开展建项目试点示范工作,赋予住宅开发建设用地“虚拟电厂”产业功能,并在规划审批、产权认定、容积率鼓励、土地出让金优惠等方面给予政策支持。

3、建议相关部门向上争取建设全国建设领域“碳排放”交易基地,研究制订具体的开发建设的碳排放指标(单位建筑面积碳排放强度),并将其纳入土地出让规划条件中。

4、对于采取“同层停车位&谷储直柔数值化虚拟电厂”技术,对住宅产业用地地价合理评估,促进住宅产业升级的房地产项目,通过招商引资,允许带着方案参与土地招拍挂,给予项目并网参与调峰等峰谷电价差的政策支持。

5、针对绿色生态海绵社区建设的房开企业,在满足规划要求并能消纳住宅小区外一定半径雨涝的项目,给予减免城市综合配套费的优惠政策和支持。

6、制订出台与此技术有关的消防设计及验收、建筑设计等方面支持该技术在地区转化的相关标准或规程等。

七、结语

综合上述作为耗能大户,民用建筑如何减排,老旧小区如何加装电梯,如何增加停车位,绿色生态海绵社区的建设一直是城市更新考虑的重点,也是建筑行业及相关科研机构研究的重点,经过多年的理论研究和实践探索,   “同层停车位&谷储直柔虚拟电厂”系列技术,为减少基坑开挖、节能减排和解决老旧小区加装电梯难、停车位不足的难点,提供了技术可能。高层住宅同层停车位技术已经列入《辽宁省十四五城乡建设高质量发展规划》,并且得到国家自然资源部的肯定,同时利用双向充电桩、家庭分布式微电网、新能源汽车,整个住宅小区形成独立的虚拟电厂,将住宅建筑变成蓄电站、发电站。谷电时段,充电桩连接市网谷电给家庭储能电池、新能源汽车充电。然后利用储能电池、新能源汽车给家庭或小区公共部分充电,当市政电网用电高峰时,用户存储的富裕电能,可向市政电网反向输电,参与电网调峰,居住建筑和住宅小区公共用房、市政设施及公共部位的谷储直柔系统既可以为本系统内用电设备供电,也可以为彼此系统补能或应急供电,从而形成住宅小区分布式微电网创新意义重大。与此同时,住宅同层停车位技术的应用,为绿色生态海绵社区的构建提供了可能,“谷储直柔虚拟电厂”技术的推广,为绿色生态海绵社区维护管理提供了动力保障。随着上述技术落地和推广,将为房地产转型-实现“藏电于民”、海绵社区建设,推动住宅用地向住宅产业用地的转变提供了技术保障。

参考文献:

专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

高层住宅小区及施工方法ZL202010471973.9

授权公告日:2021年2月9日

授权公告号:CN 111441614 B

专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

高层住宅小区ZL202020100353.X

授权公告日:2020年5月9日

授权公告号:CN 21056556 U

3.专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

电梯式楼层停车位ZL202130101986.2

授权公告日:2021年2月23日

授权公告号:CN 307127083 U

4.专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

民用建筑削峰填谷式接受谷电的供电方式ZL202220273766.7

授权公告日:2022年7月5日

授权公告号:CN 216904312 U

5.专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

民用建筑谷储直柔虚拟电厂ZL202211065778.1

授权公告日:2023年2月17日

授权公告号:CN 115333159 B

6.专利权人:沈阳北方华茂建设技术有限公司

民用建筑住宅小区绿色生态海绵社区构建方法”发明专利(申请号:202311002142.7)

申请日:2023年8月10日

作者简介:

周茂源:1963.11 男 汉 本科 辽宁省沈阳市 副教授 高级工程师 研究方向:建筑工程,拥有4项发明专利及多项实用新型专利,现为沈阳华茂建设技术有限公司总经理。

周一涵:UBC MBA毕业,现从事风投银行业务