作为实现“双碳”目标的重要产业，建筑业的能效提升以及转型升级对实现零碳排放意义重大。建筑业物化能耗，是指建筑物建造过程的直接能耗与生产和提供建筑活动相关产品、服务的间接能耗的总和。本书立足建筑业物化能耗的时空异质性，基于“国家-省级-城市群”尺度，开展“需求-供给”双视角下建筑业物化能耗的系统研究，主要包括建筑业物化能耗驱动机制与变革规律、时空分布与效率特征、区域空间关联与溢出效应以及供给形态与路径演化研究。 本书内容可作为政府制定国家、区域以及行业层面节能减排政策的参考，为建设项目能耗优化提供策略。也可供从事区域空间能源经济、建筑能耗及相关领域研究的科研、技术人员以及管理人员等参考。

第1章　绪论
　　全球经济的快速发展及人口增长导致能源消耗量逐年攀升。据国际能源署（International Energy Agency，IEA）报告[1]，2015年度全球一次能源供应量高达130.6亿吨标准煤，相较于1973年的供应量增长超过两倍。与此同时，由能源消耗而诱发的环境问题更是对人类社会可持续发展造成严重阻碍。
　　建筑业是全球经济社会发展的重要推动力，作为典型的资源密集型行业，能源消耗及污染物排放规模也在不断扩大。全球建筑业的二氧化碳排放量约占全球二氧化碳排放总量的1/4[2]。
　　中国的建筑能源消耗量在全球范围内仅次于美国，节能减排形势不容乐观[3]。考虑到中国每年新建建筑量占全球新建建筑总量的50%[4]，中国建筑能源消耗量势必将呈现高速增长的趋势。据相关研究估算，中国建筑能源消耗量在2050年将占全球建筑业能源消耗总量的20%。中国政府承诺2030年二氧化碳排放量将在2005年的基础上减少60%～65%[5]。为此，建筑业节能减排对实现可持续发展目标具有重要意义。
　　1.1　国内外研究现状
　　1.1.1　建筑业物化能耗研究现状
　　1. 物化能耗定义
　　随着物化能耗相关研究不断深入，物化能耗的定义也得到不断完善，本书通过对已有相关研究进行梳理，归纳总结出物化能耗的定义及研究尺度，详见表1-1。通过对照相关文献不难发现，物化能耗的研究范围已由*初仅涵盖建筑建造阶段拓展为包括原材料生产、运输、更新、维护和拆除阶段。就建设项目而言，建筑业物化能耗、运营能耗以及拆除能耗共同构成了项目从“摇篮到坟墓”的总能耗。从该定义中可以看出，建筑业物化能耗的研究边界与国民经济投入产出分析中对建筑业的统计口径基本一致，包含了建设项目整个物化阶段所涉及的施工活动。综上所述，本书将物化能耗定义为与建设项目建造过程相关的能源消耗的总和，具体包括建筑原材料的开采和加工、建筑产品的生产制造和运输、建设项目交付和拆除阶段所产生的能耗。基于投入产出分析方法得到的建筑业物化能耗则表示建设项目整个物化阶段所消耗的能源之和。
　　2.建筑业物化能耗研究范围
　　基于全生命周期理论，建筑业物化能耗是指建筑物建造过程的直接能耗与生产和提供建筑活动相关产品、服务的间接能耗的总和，涵盖原材料挖掘、制造、运输、建造、运营、拆除及回收再利用阶段7个阶段[12]。建设项目全生命周期过程如图1-1所示。
　　如前所述，建筑业物化能耗能够进一步分解为直接物化能耗和间接物化能耗。建筑直接能耗包含建设施工现场的由建筑设备、工地交通、电力供应、建筑装配及杂项工程所消耗的能源，以及满足建筑工人日常生活所需的能源。建筑间接能耗则包含三种类型：初始能耗、维护能耗和拆卸能耗。初始能耗是指建设项目上游阶段的能源消耗总量（包括建筑材料的生产和运输）。维护能耗是指在建设项目的运行阶段，项目翻新和维护过程所需的能源。拆卸能耗则是指在建设项目拆除、建筑废弃物运输、建筑材料回收再利用以及建筑废弃物填埋处理等过程中所消耗的能源。
　　1.1.2　产业尺度建筑业物化能耗研究现状
　　1.建筑业物化能耗现状
　　通过近30年的发展，建筑业已成为中国经济发展的支柱性产业。图1-2为2006～2017年我国建筑业的年均总产值和增加值。由图1-2可知，我国建筑业总产值近年来快速增长，年增长率*高达到25%。2008～2011年，由于中央政府对抑制投机和住房市场*终需求的宏观调控，建筑业的年增长率逐渐降低。
　　就历年建筑企业的数量和从业人员数量而言，我国建筑业是一个典型的生产粗放型、劳动密集型行业，行业生产效率和管理效率整体都处于较低水平（表1-2）。就在建和竣工建筑面积而言，研究期间我国在建和竣工建筑面积增长速度虽然逐渐放缓，但是总体仍呈现出增长趋势（图1-3）。
　　近年来，建筑业已成为我国能源消耗和温室气体排放的*大贡献行业之一。我国建筑业直接能源投入及其占全国能源消费总量的比例如图1-4所示。虽然直接能源投入仅与施工现场的能耗有关，但该总量仍占我国能源消费总量的2%左右。与直接能源投入相比，建设活动上游过程中的间接能源使用量占比更大，约占整个建设项目生命周期能源消耗总量的20%～60%[13]。根据IPCC的报告，在工业化国家中，建筑业占一次能源使用量的40%[14]。作为一次能源消费大国，中国建筑业能源消费总量的占比不断攀升。
　　2.建筑业物化能耗相关政策
　　为了缓解建设活动对我国环境造成的负面影响，我国政府采取了一系列措施，旨在从国家和行业层面提高能源效率，实现节能减排目标。图1-5总结了2003～2015年我国从国家层面实施的部分节能政策战略。中央政府制定了一系列促进我国能源清洁生产的政策。“十一五”规划提出了节能减排目标，这些目标在“十二五”期间得到进一步突出和提升。《清洁生产促进法》作为环境保护的坚实基础，也在2005～2011年得到不断完善。清洁发展机制主要就能源和工业生产部门的清洁生产进行指导，但在建筑行业尚未得到有效贯彻。
　　通过政策梳理可知，在中国目前的节能减排政策中，重工业是主要的节能减排对象。相比之下，从供应链视角对“能源密集型”部门（如建筑业）的关注仍然薄弱。然而片面地关注*终消费者而忽略供应链中的生产者，可能导致节能政策的错配。此外，针对建筑业本身，我国政府还颁布了一系列节能政策文件。根据图1-6和表1-3，在2014～2020年国家新型城镇化规划中，中央政府提出，应提高可再生能源应用水平，加快绿色改造，加大环保材料生产，推进建筑产业化。在《绿色建筑行动方案》中规定，到“十二五”末期，绿色建筑在建总建筑面积应达到10亿平方米，既有居住建筑绿色改造达到5000万平方米，既有公共建筑绿色改造达到6000万平方米。政策表明，我国建筑能源法规的主要关注点仍然在建筑运营阶段。现有节能政策法规多优先考虑通过加强绿色建筑建设和对现有建筑进行绿色改造以达到降低运营阶段能耗的目的，而较少关注上游过程，如建筑材料的生产和运输。虽然有关政策已逐渐向上游供应链延伸，如对绿色建材实施评价标识管理办法，但从供应链视角实施节能减排政策仍需进一步加强。
　　3.建筑业物化能耗研究进展
　　行业层面的物化能耗研究是一个系统的能源评估过程，相关研究的数据主要来自国家统计数据。行业层面的物化能耗研究有助于从宏观视角对部门能源消耗特征进行识别，并发现具有较大节能潜力的行业部门。
　　通过分析已有文献，可以发现当前学界已经对美国、挪威、爱尔兰、瑞典、中国等国家的建筑业物化能耗进行了广泛深入的研究。表1-4分别总结了国家尺度建筑业研究的主要特征及其代表性文献。
　　可以看出，当前从宏观层面进行环境分析时往往是将建筑行业作为一个整体，或者重点分析建筑行业内某个子行业。然而，不同国家对建筑业子行业的分类往往存在一定差异。Acquaye等[17]根据建设项目施工基本流程，将整个施工部门划分为五个子部门，即地面工程、结构工程、服务、装修和运营。相比之下，Hendrickson等[15]和根据建筑类型对整个建筑行业进行分类，分为商用、居住、服务、工业、重建和基础设施六个子部门。事实上，经济部门的划分在很大程度上依赖于数据的来源和国家统计分类系统。此外，相关研究中使用的公共数据和投入产出表都往往缺乏一定的时效性，这是由于数据的获取及调查存在一定的滞后性，该原因也导致投入产出表的编制周期较长，造成现有的*新投入产出表仍然落后于目前的部门关联和生产技术。

目录
第1章　绪论　1
1.1　国内外研究现状　1
1.1.1　建筑业物化能耗研究现状　1
1.1.2　产业尺度建筑业物化能耗研究现状　2
1.1.3　项目尺度建筑业物化能耗研究现状　8
1.2　研究意义　10
参考文献　10
第2章　相关理论及方法　13
2.1　投入产出模型　13
2.1.1　单区域投入产出模型　13
2.1.2　多区域投入产出模型　15
2.2　结构分解分析　16
2.2.1　基于两因素模型的结构分解分析方法原理介绍　17
2.2.2　结构分解分析方法在环境领域的拓展应用　17
2.2.3　不同分解方法的应用　19
2.3　结构路径模型　20
2.3.1　定义　20
2.3.2　基本原理　20
2.4　生态网络分析　21
2.4.1　定义　21
2.4.2　基本原理　21
2.5　数据包络分析　22
2.5.1　定义　22
2.5.2　基本模型　23
2.6　空间效应分析　25
2.6.1　空间权重矩阵设定　25
2.6.2　空间数据探索分析　26
2.6.3　空间计量模型分析　27
2.7　生命周期评价　28
2.7.1　生命周期评价的理论框架　28
2.7.2　生命周期评价模型　30
参考文献　32
第3章　全国建筑业物化能耗驱动机制与变革规律研究　34
3.1　研究方法　34
3.1.1　数据来源　34
3.1.2　计算方法　35
3.2　国家尺度建筑业物化能耗关键驱动因素分解与识别　36
3.3　国家尺度建筑业物化能耗驱动因素变革规律　38
3.3.1　不同驱动因素的能耗变动规律　38
3.3.2　不同能源类型能耗变动规律　40
3.4　政策建议　40
参考文献　41
第4章　省级建筑业物化能耗时空分布与效率特征研究　42
4.1　数据来源及处理　45
4.2　省级建筑业物化能耗时空分布研究　47
4.2.1　研究方法　47
4.2.2　按地区建筑业物化能耗需求分布　48
4.2.3　不同部门建筑业物化能耗供给分布　51
4.2.4　建筑业物化能耗优化策略研究　53
4.3　省级建筑业物化能耗效率特征研究　55
4.3.1　研究方法　55
4.3.2　省级建筑业物化能耗效率情景构建　57
4.3.3　省级建筑业物化能耗效率情景分析　57
4.3.4　省级建筑业物化能耗节能潜力研究　63
4.4　省级建筑业物化能-虚拟水耦合时空分布研究　67
4.4.1　研究方法　67
4.4.2　不同地区建筑能-水消耗分布研究　69
4.4.3　不同部门建筑能-水供给分布研究　72
4.4.4　建筑业物化能-虚拟水耦合效率研究　72
4.4.5　耦合视角下的水-能资源节约潜力　74
参考文献　76
第5章　省级建筑业物化能耗空间关联与溢出效应研究　85
5.1　研究背景及概述　85
5.2　数据来源与说明　87
5.3　省级建筑业物化能耗空间关联分析　88
5.3.1　省级建筑业物化能耗空间分布　91
5.3.2　省级建筑业物化能耗空间关联分析　93
5.3.3　重点城市群建筑业物化能耗空间关联分析　96
5.3.4　省级建筑业物化能耗空间优化策略研究　97
5.4　省级建筑碳排放空间溢出效应研究　99
5.4.1　省级建筑碳排放空间分布研究　100
5.4.2　省级建筑碳排放空间自相关研究　103
5.4.3　省级建筑空间溢出效应分析　104
5.4.4　省级建筑碳排放空间优化策略研究　107
5.5　结论　108
参考文献　109
第6章　省级建筑上游产业链能流路径演化研究　112
6.1　省级建筑上游产业链能流结构路径分析　112
6.1.1　方法及数据　113
6.1.2　省级建筑业物化能耗上游产业链总述　117
6.1.3　地区视角下建筑业物化能耗产业链结构路径分析　118
6.1.4　部门视角下建筑业物化能耗产业链结构路径分析　120
6.1.5　结构路径敏感性分析　121
6.1.6　产业链物化能耗优化策略　124
6.2　省级建筑上游产业链能流路径演化研究　126
6.2.1　方法及数据　127
6.2.2　省级建筑上游产业链能流路径时空演化概述　131
6.2.3　省级建筑上游产业链能流时空异质性研究　131
6.2.4　省级建筑上游产业链能流空间依赖性研究　132
6.2.5　省级建筑上游产业链能流时空演化研究　135
6.2.6　产业链物化能耗时空优化策略　139
参考文献　140
第7章　省级建筑业物化能耗三维集成评估模型　145
7.1　三维集成评估模型理论建模　146
7.1.1　三维集成评估模型维度分析　146
7.1.2　三维集成评估模型基本定理　149
7.2　三维集成评估模型实证分析　149
7.2.1　总体概述　149
7.2.2　地区-部门维能耗实证研究　150
7.2.3　地区-产业链维能耗实证研究　150
7.2.4　部门-产业链维能耗实证研究　152
7.2.5　跨地区能耗实证研究　153
7.2.6　政策建议　154
参考文献　155
第8章　建筑物化能耗差异化测度模型研究　158
8.1　建筑物化能耗差异化测度理论模型构建　159
8.1.1　差异化测度模型模块研究　159
8.1.2　差异化测度模型设计　161
8.2　差异化测度模型实证分析　162
8.2.1　案例比较研究　162
8.2.2　实证应用研究　164
8.2.3　差异化测度模型政策启示　166
8.3　建筑全生命周期能耗测度　167
8.3.1　建筑全生命周期系统边界识别　167
8.3.2　数据收集及处理　168
8.3.3　居住和办公建筑全生命周期能耗测度　169
8.3.4　住宅和办公建筑全生命周期能耗不确定分析　172
8.3.5　住宅和办公建筑全生命周期能耗比较分析　174
8.3.6　住宅和办公建筑全生命周期能耗优化策略研究　176
参考文献　177
附录A　投入产出表的区域和部门划分　180
附录B　二氧化碳排放系数　182
附录C　基于过程的能源强度综述　185
附录D　住宅和办公楼建筑的基本信息　187
附录E　中国部分省级行政区名称的字母代称　189