城市建筑運行階段的碳減排是全球實現(xiàn)碳中和目標的關鍵環(huán)節(jié)，推動建筑運行階段的深度脫碳對于實現(xiàn)碳中和目標至關重要。如何在城市尺度上實現(xiàn)建筑級精準碳排放核算，并耦合需求側與供給側因素制定可實施的脫碳路徑是當前研究的重要問題。然而，現(xiàn)有模型在空間粒度、技術整合與系統(tǒng)協(xié)同方面存在不足，難以捕捉建筑間的異質性，無法支撐從宏觀目標到微觀執(zhí)行“最后一公里”的銜接。

針對上述問題，清華大學地學系關大博教授團隊開發(fā)了CEADs-Building模型，融合了建筑類型、功能與幾何形態(tài)等多維屬性，并耦合了電廠設施級別的能源供應數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對建筑運行階段直接（范圍一）和間接（范圍二）碳排放的精準核算。研究進一步提出了涵蓋需求側與供給側的多項減排技術，并通過基準、調控和藍圖三種情景，系統(tǒng)分析了南京市的建筑脫碳路徑。

研究結果顯示，南京市建筑運行碳排放存在顯著的空間和功能異質性。空間上，中心城區(qū)排放分布均勻，而郊區(qū)則呈現(xiàn)多點開花的模式。研究顯示，南京街道的碳排放特征與主導建筑功能密切相關，可以分成“工業(yè)基地型”（如南京經濟技術開發(fā)區(qū)）、“綜合型”（如秣陵街道）、“居住型”（如江東街道）和“公共服務型”（如孝陵衛(wèi)街道）四種典型類型。

研究揭示了不同減排策略的成效差異。在需求側，針對商業(yè)建筑的暖通空調（HVAC）、照明及電器設備進行能效提升最為有效，凸顯需求側技術改造的關鍵作用；在供給側，減排效益主要來源于在2045年前加速淘汰燃煤電廠以及提高可再生能源（太陽能/風能/核能）并網比例，到2050年建筑相關電力碳排放將顯著下降，形成以低碳電源為主導的供應體系。情景分析表明，在調控情景下，全市建筑運行碳排放在2029年達峰；而在更為激進的藍圖情景下，碳排放可提前至2026年達峰，并在2050年降至極低水平。研究表明，僅依賴單一維度措施難以達成深度脫碳目標，必須系統(tǒng)整合終端節(jié)能技術推廣與電力結構清潔化轉型，從而形成政策合力，推動碳中和目標的實現(xiàn)。

研究構建了一套基于建筑尺度的碳排放核算與減排路徑分析模型，首次在單個建筑級別上系統(tǒng)模擬并規(guī)劃了南京市101條街道、53.4萬棟建筑從2020年至2050年的建筑運行階段碳中和路徑，為城市尺度的精準減碳治理提供了可操作的科學工具和決策依據(jù)。

研究成果以“面向城市碳中和的建筑尺度建?？蚣埽阂阅暇┦袨槔保ˋ building-scale modeling framework for urban net-zero transitions in Nanjing）為題，于10月8日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

清華大學地學系2022級博士生陳玉馨為論文第一作者，地學系教授關大博為論文通訊作者。合作單位包括倫敦大學學院、水電水利規(guī)劃設計總院、劍橋大學賈奇商學院和南京大學。研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、清華大學自主科研計劃等的資助。