低碳城市技術在城市規劃中應用初探

1. 低碳城市的內涵
　　城市在經濟社會發展中起著舉足輕重的作用。作為人口眾多的發展中大國，中國連續多年9%-10%的GDP 增長速度，不僅引起世界對中國經濟發展的關注，同時對中國的能源消耗、環境污染及氣候變化責任也有了更多的關注。我國城市在發展和繁榮的同時，也面臨很多嚴峻的挑戰，其中城市碳的消耗與排放問題是亟待解決的核心問題之一。
　　在全球金融危機和我國能源緊張的宏觀背景下，建設“低碳城市”在國家節能減排的新形勢下會產生放大效應。所謂“低碳城市”，是指在經濟高速發展的前提下，城市保持能源消耗和二氧化碳排放處于低水平。“低碳城市”的內容具體可以包括：在城市化進程中以低排放、高能效、高效率為特征來進行“低碳城市”的規劃設計與建設；通過產業結構調整和發展模式轉變，使低碳經濟最低限度地影響經濟增長，平衡經濟增長，增加就業機會；制定生態城市建設戰略規劃，推動地方政府、金融企業通過政策激勵和融資支持，驅動技術創新和資本流動，在城市中推廣能有效節能減排的低碳技術。
2. 城市規劃關注“低碳城市”的必要
2.1 城市化帶來的高能耗
　　2007 年，中國GDP 占世界總量的6%左右，而鋼材消費量大約占世界鋼材消耗的30%以上，水泥消耗大約占世界水泥消耗量的55%。根據研究，城市人口的能源消費大約是農村人口的3.5～4 倍，城市化進程推動大規模城市基礎設施和住房建設，所需要的大量水泥和鋼鐵只能在國內生產，因為沒有任何其他國家能夠為中國提供如此大規模的鋼材和水泥，因此，中國的城市化對高耗能產業的需求是剛性的。即使技術進步有可能提高能源使用效率，為滿足經濟增長和社會現代化的需要，中國能源消費總量仍將經歷一段剛性的高增長階段。這些切實說明我國正處于城市化進程中。2003 到2008 年間，各年能源消費總量以近雙位數的速度增長，究其原因是高耗能產業的快速增長，也說明城市化進程在加速[1]。可以肯定的是，中國的經濟發展進程必然會呈現出一些發達國家曾出現過的能源需求特征。
2.2 工業化帶來的高能耗
　　國際經驗表明，在城市化進程中，國家經濟一般呈現出工業化的特征，勞動力逐漸從農村進入城市，并且逐步呈現出明確的專業化分工。專業化生產意味著生產者不能為自己提供全面的商品和服務。專業化分工的轉變促進了市場和交換行為。在工業化過程中，生產要素不斷在城市進一步集中。然而，現代工業分工需要將各種要素運輸并集中在城市，完成生產后再將產品送至消費地。因此，需要為市場供需雙方提供一個高效、便利的運輸體系。工業化過程不僅是其本身生產帶來的能源消耗增加，也帶來相關交通系統的能耗增加。
2.3 生活方式的改變
　　隨著城市化推進和收入水平提高，能源消費特征會發生轉變，導致能源消費結構轉變。農村人口移居城市后，將以電力替代煤炭、木材等傳統能源；收入水平提高使人們更傾向于消費清潔、方便的電力。最為顯著的是城市交通發展會導致更多化石燃料及電力消費。中國私人轎車擁有量隨收入水平提高而快速增加，2007 年轎車產量(480 萬輛)是2000 年的近8 倍。另外，勞動力從農村流向城市后，收入提高，特別是更具流動性的現金收入增加，因而購買力提高，刺激家用電器需求增加，意味著更高的人均能源消費，如果家電由國內生產，又會帶動制造業的能源消耗增加。
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　　與發達國家相同，中國必將經歷城市化進程，這一進程具有高能源消費、高排放的特點；與發達國家不相同的是，中國城市化進程面臨著氣候變化、糧食安全、能源稀缺等諸多全球化的挑戰。面對能源和環境問題，中國不可能人為地減緩城市化進程，但是，可以把城市化進程作為節能減排的機會。在不同政策引導下，能源消費顯然會具有不同的特征。
作為對城鄉發展具有先導作用的城鄉規劃，對基礎設施、住房、交通、產業等方面的建設發展具有直接的引導和控制性，對能源的需求和使用有很強的推動作用。如果我們要建設低碳城市，在規劃階段引入“低碳”的理念，規劃中注重節能減排，可以具有前瞻性和戰略性的有效控制碳的使用和排放。
　　通過制定和執行積極的城市規劃，可以使城市化進程中的能源效率提高、能源結構更為清潔。城市化進程也是一個選擇生活方式的過程，而生活方式直接影響能源消費。通過規劃引導來提倡節能生活方式，也是城市可持續的一個重要方面。在城市化進程中節能減排，實質上就是包含“低碳城市”的概念。
3. 相關的低碳技術及分析
　　低碳城市的核心是能源利用效率提高和能源結構轉變，這意味著更清潔、更有效和盡可能低的溫室氣體排放。我們可以把“低碳城市”的理念融入到經濟社會發展各方面，通過在“低碳城市”探索并建立低碳經濟發展模式，可以降低二氧化碳排放。如在城市道路、廣場、辦公樓公共空間、庭院、公園等地方可采用太陽能照明；在賓館飯店、洗浴中心采用太陽能加電輔助熱水系統；地源熱泵、水源熱泵的應用，垃圾填埋場的填埋氣體回收利用等。
　　低碳技術能與城市規劃發生聯系，按照技術的側重點大致分為3大類：一類是利用可持續的能源資源，如可再生能源、太陽能等；第二類是利用者的技術改進，如節能建筑、節能汽車等；其他低碳或無碳技術，如核能、碳捕獲及封存技術等。
　　這些低碳技術可以減少在能源消耗中的碳源排放，但減少碳源排放不是我們的唯一目的，由此引發的一些列問題，如其他環境風險、社會的接受程度、技術和經濟成本等。這些問題中，社會接受程度會隨著觀念改變而改變，社會技術和經濟成本也會隨技術發展而變化，因此，環境影響和風險被放在首要考慮的位置，因為有些環境影響一旦發生至少在一段時間是不可逆的。
　　這是從定性的角度對這些低碳技術進行分類。
4. 城市規劃中的應用
　　低碳城市作為一種理念支撐，不僅需要在規劃中推廣應用相關的低碳技術，還應該從城市發展的角度控制碳源的排放。因此，從城市規劃的建設用地來講，首先是控制土地的碳源排放，特別是林地的退化將急劇加大土地的二氧化碳排放量；其次是著眼今后城市發展過程中減少碳源的消耗，即能源的消耗；再次是為經濟發展和生活改善尋找恰當的替代能源，在相等的能量消耗過程中釋放更少的溫室氣體。
4.1 控制建設用地規模
　　控制城市單位人口的用地指標和加大城市綠地的比例，是任何有效的能源使用條件下減少城市向大氣排放二氧化碳的關鍵技術，也是城市規劃中控制土地利用規模和使用性質的關鍵技術之一。
　　減少森林的砍伐和退化，并不是阻止可持續的利用林木。城市規劃中的綠地率在現行標準條件下，也是常常被挪作他用，造成城市綠地現實中的比例減少。另外一方面，城市規劃僅僅控制了綠地的用地性質，但綠地的形式有時難以控制，例如有些綠地為了單純的景觀效果，建成需要大量資源消耗的草皮、高爾夫球場，澆水、施肥這些與其二氧化碳吸收能力遠不成比例，生態效應差。注重在城市建設標準的控制及綠地系統的規劃，是低碳城市的必經之路。
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4.2 控制能源消耗
　　控制能源消耗包括兩方面內容：能源的類型控制和能源需求量控制。在選擇能源時，在一些發達地區我們經常控制一些無煤區，利用天然氣代替煤作為能源燃料，天然氣作為“過度燃料”，為其他能源技術發展贏得時間；同時，天然氣不僅僅可以作為生活、商業中的能源，在有條件的城市完全可以作為工業能源，因為工業采用燃氣作能源使得碳捕獲和封存技術（CCS）使用成為可能。其他能源風能、水電、生物能、地熱、太陽能光伏、海浪和潮汐以及太陽能，這些技術需要迅速規模化。但是我們也應該注意到，在一定環境和社會因素的制約條件下才可以保障這些技術的可持續性，如大型水電大壩，在規劃中屬于重大基礎設施，它的規劃建設可能引起物種、生態、地質等環境特征改變，需要有限制的使用。在城市化過程中也會帶來能源的需求的必然增長。提高能效是減少能源需求迄今為止最有效的、最經濟的、并經濟可行的減排方式。即使是使用化石燃料，可以延長化石燃料資源的使用時間，在單位時間內減少碳的排放，為其他技術發展贏得時間。規劃中的首要任務就是限制甚至禁止某些能源低效的建設活動開展，如利用冷熱電聯供替代單純的供熱。
4.3 使用低碳和零碳能源
　　推廣低碳城市應用技術，其節能減排效果是顯著的。據調查測算，使用10 平方米太陽能熱水器，每年可節約1.8 噸標準煤；每年使用太陽能電池1000兆瓦，每年相當于減排二氧化碳100 萬噸。如果用地源熱泵來代替集中供暖和夏季制冷，幾乎沒有任何污染，每年每平方米建筑面積可節約標準煤40 公斤～70公斤，供熱運行費用每季約為16 元/平方米，低于大部分城市集中供熱收費標準（如北京為30 元/平方米），制冷運行費用每季僅為1 元～2 元/平方米。全球甲烷排放比例中垃圾填埋場占11%%，每減少1 噸甲烷，相當于減排二氧化碳21 噸[2]，如將我國每年填埋的約1.1 億噸生活垃圾產生的填埋氣體全部收集利用，就相當于30 億～70 億標準立方米的天然氣，是我國目前天然氣總產量的1/6～1/8。規劃應重點著眼于中長期戰略技術的儲備，整合市場現有的低碳技術，加以迅速推廣和應用。在一年四季陽光充足的城市，應該大力推廣太陽能綜合利用，包括太陽能的熱利用和光伏利用，對新建住宅小區要實行統一安裝太陽能熱水系統，對采光或照明要求不高的公共場所或部位采用太陽能LED 技術。地源熱泵技術適用的范圍和地區更為廣泛，北方城市，特別是集中供熱無法覆蓋的地方，可以利用地源熱泵技術來供熱、制冷和提供生活熱水，南方城市可以用地源熱泵技術來制冷。對生活垃圾采用衛生填埋的城市如果填埋規模達不到一定水平（垃圾堆體達到15 米、體積達到150 萬立方米），可采用敷管、排放、點燃的技術；對于達到一定規模的（垃圾堆體達到15 米以上、體積達到150 萬立方米以上），要考慮填埋氣體發電等回收利用措施[3]。
　　所有的城市都是國家、區域和全球經濟的綜合體，因此向低碳城市轉變的過程不能被孤立對待。規劃中低碳城市應該被看作是充滿生機的個體，通過低碳技術與城市建設部分產生聯系、相互作用，是對可持續性的城市建設活動的積極鼓勵，也是我們城市規劃在新的環境條件下的必然選擇和應承擔的社會責任。

參考文獻
[1]林伯強，中國城市化應走“低碳城市”之路，21 世紀經濟報道，2009 年5 月
[2]C. Azar et al, 化石燃料和生物質能的CCS 技術：氣候變化（74），2006
[3]世界資源研究所網上數據庫，http://cait.wri. Org/