低碳城市技术在城市规划中应用初探

1. 低碳城市的内涵
　　城市在经济社会发展中起着举足轻重的作用。作为人口众多的发展中大国，中国连续多年9%-10%的GDP 增长速度，不仅引起世界对中国经济发展的关注，同时对中国的能源消耗、环境污染及气候变化责任也有了更多的关注。我国城市在发展和繁荣的同时，也面临很多严峻的挑战，其中城市碳的消耗与排放问题是亟待解决的核心问题之一。
　　在全球金融危机和我国能源紧张的宏观背景下，建设“低碳城市”在国家节能减排的新形势下会产生放大效应。所谓“低碳城市”，是指在经济高速发展的前提下，城市保持能源消耗和二氧化碳排放处于低水平。“低碳城市”的内容具体可以包括：在城市化进程中以低排放、高能效、高效率为特征来进行“低碳城市”的规划设计与建设；通过产业结构调整和发展模式转变，使低碳经济最低限度地影响经济增长，平衡经济增长，增加就业机会；制定生态城市建设战略规划，推动地方政府、金融企业通过政策激励和融资支持，驱动技术创新和资本流动，在城市中推广能有效节能减排的低碳技术。
2. 城市规划关注“低碳城市”的必要
2.1 城市化带来的高能耗
　　2007 年，中国GDP 占世界总量的6%左右，而钢材消费量大约占世界钢材消耗的30%以上，水泥消耗大约占世界水泥消耗量的55%。根据研究，城市人口的能源消费大约是农村人口的3.5～4 倍，城市化进程推动大规模城市基础设施和住房建设，所需要的大量水泥和钢铁只能在国内生产，因为没有任何其他国家能够为中国提供如此大规模的钢材和水泥，因此，中国的城市化对高耗能产业的需求是刚性的。即使技术进步有可能提高能源使用效率，为满足经济增长和社会现代化的需要，中国能源消费总量仍将经历一段刚性的高增长阶段。这些切实说明我国正处于城市化进程中。2003 到2008 年间，各年能源消费总量以近双位数的速度增长，究其原因是高耗能产业的快速增长，也说明城市化进程在加速[1]。可以肯定的是，中国的经济发展进程必然会呈现出一些发达国家曾出现过的能源需求特征。
2.2 工业化带来的高能耗
　　国际经验表明，在城市化进程中，国家经济一般呈现出工业化的特征，劳动力逐渐从农村进入城市，并且逐步呈现出明确的专业化分工。专业化生产意味着生产者不能为自己提供全面的商品和服务。专业化分工的转变促进了市场和交换行为。在工业化过程中，生产要素不断在城市进一步集中。然而，现代工业分工需要将各种要素运输并集中在城市，完成生产后再将产品送至消费地。因此，需要为市场供需双方提供一个高效、便利的运输体系。工业化过程不仅是其本身生产带来的能源消耗增加，也带来相关交通系统的能耗增加。
2.3 生活方式的改变
　　随着城市化推进和收入水平提高，能源消费特征会发生转变，导致能源消费结构转变。农村人口移居城市后，将以电力替代煤炭、木材等传统能源；收入水平提高使人们更倾向于消费清洁、方便的电力。最为显著的是城市交通发展会导致更多化石燃料及电力消费。中国私人轿车拥有量随收入水平提高而快速增加，2007 年轿车产量(480 万辆)是2000 年的近8 倍。另外，劳动力从农村流向城市后，收入提高，特别是更具流动性的现金收入增加，因而购买力提高，刺激家用电器需求增加，意味着更高的人均能源消费，如果家电由国内生产，又会带动制造业的能源消耗增加。
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　　与发达国家相同，中国必将经历城市化进程，这一进程具有高能源消费、高排放的特点；与发达国家不相同的是，中国城市化进程面临着气候变化、粮食安全、能源稀缺等诸多全球化的挑战。面对能源和环境问题，中国不可能人为地减缓城市化进程，但是，可以把城市化进程作为节能减排的机会。在不同政策引导下，能源消费显然会具有不同的特征。
作为对城乡发展具有先导作用的城乡规划，对基础设施、住房、交通、产业等方面的建设发展具有直接的引导和控制性，对能源的需求和使用有很强的推动作用。如果我们要建设低碳城市，在规划阶段引入“低碳”的理念，规划中注重节能减排，可以具有前瞻性和战略性的有效控制碳的使用和排放。
　　通过制定和执行积极的城市规划，可以使城市化进程中的能源效率提高、能源结构更为清洁。城市化进程也是一个选择生活方式的过程，而生活方式直接影响能源消费。通过规划引导来提倡节能生活方式，也是城市可持续的一个重要方面。在城市化进程中节能减排，实质上就是包含“低碳城市”的概念。
3. 相关的低碳技术及分析
　　低碳城市的核心是能源利用效率提高和能源结构转变，这意味着更清洁、更有效和尽可能低的温室气体排放。我们可以把“低碳城市”的理念融入到经济社会发展各方面，通过在“低碳城市”探索并建立低碳经济发展模式，可以降低二氧化碳排放。如在城市道路、广场、办公楼公共空间、庭院、公园等地方可采用太阳能照明；在宾馆饭店、洗浴中心采用太阳能加电辅助热水系统；地源热泵、水源热泵的应用，垃圾填埋场的填埋气体回收利用等。
　　低碳技术能与城市规划发生联系，按照技术的侧重点大致分为3大类：一类是利用可持续的能源资源，如可再生能源、太阳能等；第二类是利用者的技术改进，如节能建筑、节能汽车等；其他低碳或无碳技术，如核能、碳捕获及封存技术等。
　　这些低碳技术可以减少在能源消耗中的碳源排放，但减少碳源排放不是我们的唯一目的，由此引发的一些列问题，如其他环境风险、社会的接受程度、技术和经济成本等。这些问题中，社会接受程度会随着观念改变而改变，社会技术和经济成本也会随技术发展而变化，因此，环境影响和风险被放在首要考虑的位置，因为有些环境影响一旦发生至少在一段时间是不可逆的。
　　这是从定性的角度对这些低碳技术进行分类。
4. 城市规划中的应用
　　低碳城市作为一种理念支撑，不仅需要在规划中推广应用相关的低碳技术，还应该从城市发展的角度控制碳源的排放。因此，从城市规划的建设用地来讲，首先是控制土地的碳源排放，特别是林地的退化将急剧加大土地的二氧化碳排放量；其次是着眼今后城市发展过程中减少碳源的消耗，即能源的消耗；再次是为经济发展和生活改善寻找恰当的替代能源，在相等的能量消耗过程中释放更少的温室气体。
4.1 控制建设用地规模
　　控制城市单位人口的用地指标和加大城市绿地的比例，是任何有效的能源使用条件下减少城市向大气排放二氧化碳的关键技术，也是城市规划中控制土地利用规模和使用性质的关键技术之一。
　　减少森林的砍伐和退化，并不是阻止可持续的利用林木。城市规划中的绿地率在现行标准条件下，也是常常被挪作他用，造成城市绿地现实中的比例减少。另外一方面，城市规划仅仅控制了绿地的用地性质，但绿地的形式有时难以控制，例如有些绿地为了单纯的景观效果，建成需要大量资源消耗的草皮、高尔夫球场，浇水、施肥这些与其二氧化碳吸收能力远不成比例，生态效应差。注重在城市建设标准的控制及绿地系统的规划，是低碳城市的必经之路。
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4.2 控制能源消耗
　　控制能源消耗包括两方面内容：能源的类型控制和能源需求量控制。在选择能源时，在一些发达地区我们经常控制一些无煤区，利用天然气代替煤作为能源燃料，天然气作为“过度燃料”，为其他能源技术发展赢得时间；同时，天然气不仅仅可以作为生活、商业中的能源，在有条件的城市完全可以作为工业能源，因为工业采用燃气作能源使得碳捕获和封存技术（CCS）使用成为可能。其他能源风能、水电、生物能、地热、太阳能光伏、海浪和潮汐以及太阳能，这些技术需要迅速规模化。但是我们也应该注意到，在一定环境和社会因素的制约条件下才可以保障这些技术的可持续性，如大型水电大坝，在规划中属于重大基础设施，它的规划建设可能引起物种、生态、地质等环境特征改变，需要有限制的使用。在城市化过程中也会带来能源的需求的必然增长。提高能效是减少能源需求迄今为止最有效的、最经济的、并经济可行的减排方式。即使是使用化石燃料，可以延长化石燃料资源的使用时间，在单位时间内减少碳的排放，为其他技术发展赢得时间。规划中的首要任务就是限制甚至禁止某些能源低效的建设活动开展，如利用冷热电联供替代单纯的供热。
4.3 使用低碳和零碳能源
　　推广低碳城市应用技术，其节能减排效果是显著的。据调查测算，使用10 平方米太阳能热水器，每年可节约1.8 吨标准煤；每年使用太阳能电池1000兆瓦，每年相当于减排二氧化碳100 万吨。如果用地源热泵来代替集中供暖和夏季制冷，几乎没有任何污染，每年每平方米建筑面积可节约标准煤40 公斤～70公斤，供热运行费用每季约为16 元/平方米，低于大部分城市集中供热收费标准（如北京为30 元/平方米），制冷运行费用每季仅为1 元～2 元/平方米。全球甲烷排放比例中垃圾填埋场占11%%，每减少1 吨甲烷，相当于减排二氧化碳21 吨[2]，如将我国每年填埋的约1.1 亿吨生活垃圾产生的填埋气体全部收集利用，就相当于30 亿～70 亿标准立方米的天然气，是我国目前天然气总产量的1/6～1/8。规划应重点着眼于中长期战略技术的储备，整合市场现有的低碳技术，加以迅速推广和应用。在一年四季阳光充足的城市，应该大力推广太阳能综合利用，包括太阳能的热利用和光伏利用，对新建住宅小区要实行统一安装太阳能热水系统，对采光或照明要求不高的公共场所或部位采用太阳能LED 技术。地源热泵技术适用的范围和地区更为广泛，北方城市，特别是集中供热无法覆盖的地方，可以利用地源热泵技术来供热、制冷和提供生活热水，南方城市可以用地源热泵技术来制冷。对生活垃圾采用卫生填埋的城市如果填埋规模达不到一定水平（垃圾堆体达到15 米、体积达到150 万立方米），可采用敷管、排放、点燃的技术；对于达到一定规模的（垃圾堆体达到15 米以上、体积达到150 万立方米以上），要考虑填埋气体发电等回收利用措施[3]。
　　所有的城市都是国家、区域和全球经济的综合体，因此向低碳城市转变的过程不能被孤立对待。规划中低碳城市应该被看作是充满生机的个体，通过低碳技术与城市建设部分产生联系、相互作用，是对可持续性的城市建设活动的积极鼓励，也是我们城市规划在新的环境条件下的必然选择和应承担的社会责任。

参考文献
[1]林伯强，中国城市化应走“低碳城市”之路，21 世纪经济报道，2009 年5 月
[2]C. Azar et al, 化石燃料和生物质能的CCS 技术：气候变化（74），2006
[3]世界资源研究所网上数据库，http://cait.wri. Org/