2021年1月，世界經(jīng)濟(jì)論壇（World Economic Forum，WEF）氣候行動(dòng)平臺(tái)發(fā)布名為《凈零碳城市：綜合性方法》的研究報(bào)告，提出了凈零碳城市建設(shè)的全球框架，以及可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性效率提升的一套綜合性方法，為增強(qiáng)城市抵御未來(lái)氣候性和健康性潛在危機(jī)的韌性提供解決方案。
1
氣候危機(jī)迫在眉睫，城市必須行動(dòng)起來(lái)
在全球范圍內(nèi)，城市只占地球陸地面積的3％，但卻產(chǎn)生了70％以上的碳排放，消耗了世界上78％的一次能源。隨著全球城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，預(yù)計(jì)到2050年，城市居住人口占比將從目前的54％上升至68％，隨人口增長(zhǎng)而新增的建筑大樓、交通設(shè)施和居民消費(fèi)，都將進(jìn)一步導(dǎo)致更高的能源消耗和二氧化碳排放。
為了將全球氣溫升幅控制在1．5攝氏度或以下，城市必須在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈零排放。近年來(lái)，受到2019新冠肺炎疫情的影響，全球面臨經(jīng)濟(jì)、衛(wèi)生和社會(huì)方面的重大挫折，“如何統(tǒng)籌兼顧多種問(wèn)題”“如何最大限度利用有限的資源”成為各國(guó)城市面臨的主要挑戰(zhàn)。
以往，國(guó)家／城市層面的管理者往往從部門和職能的角度提出建議和政策，私營(yíng)企業(yè)也通常從行業(yè)的角度提出建議并采取行動(dòng)。雖然各方的努力均有助于推動(dòng)城市走向凈零碳的未來(lái)，但整合多方力量的綜合性解決方案將產(chǎn)生更大的積極作用。
2
向凈零碳城市過(guò)渡的綜合性方法
為了使城市向“凈零碳”過(guò)渡，該報(bào)告建議將重點(diǎn)放在“超高效建筑”“智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施”“清潔電氣化”上，同時(shí)考慮“緊湊型城市形態(tài)”。
＊超高效建筑，是將高性能的低碳建筑材料與電力系統(tǒng)、分布式能源和智能管理系統(tǒng)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)效率最大化。
＊智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施，包括低成本且安全的配電網(wǎng)、智能電表和電動(dòng)汽車充電站。
＊清潔電氣化，是由零碳能源（如風(fēng)能和太陽(yáng)能）產(chǎn)生的電力。在可能的情況下，運(yùn)輸、供暖和制冷、照明和家用電器都可以使用此類清潔電力。
＊緊湊型城市形態(tài)，是指建筑生活環(huán)境的物理特征，包括形狀、大小、密度和配置。
（一）“超高效建筑”的實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例
建筑是“脫碳方程”的核心，是全球約40％溫室氣體排放的來(lái)源（約30％來(lái)自建筑作業(yè)，10％來(lái)自建筑和材料）。當(dāng)前，減少建筑碳排放的解決方案主要集中在單個(gè)建筑層面，這主要是因?yàn)槿狈σ粋€(gè)綜合的全系統(tǒng)戰(zhàn)略，如城市規(guī)劃和政策制定者沒(méi)有考慮建筑物如何在規(guī)模上相互作用。
將能源效率、清潔的終端電氣化、主動(dòng)能源管理、集成設(shè)計(jì)和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，可以顯著降低建筑能耗和排放。這可以通過(guò)“城市規(guī)劃＋政策制定＋智能技術(shù)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用＋有效融資支持”來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)例1：芬蘭Lidl配送中心
芬蘭的Lidl配送中心位于J?rvenp??，是占地面積最大的倉(cāng)庫(kù)。該中心于2019年完工，100％使用可再生能源，全年產(chǎn)能超過(guò)其耗能。Lidl的數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)，采用了微電網(wǎng)和綜合建筑管理系統(tǒng)，使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)收集、預(yù)測(cè)和優(yōu)化資源利用。這也是芬蘭第一座擁有冷熱系統(tǒng)的建筑，既可以在寒冷的日子里儲(chǔ)存熱量，又可以將多余的熱量提供給城市供熱網(wǎng)絡(luò)。
實(shí)例2：荷蘭EDGE奧林匹克大樓
荷蘭的EDGE奧林匹克大樓位于阿姆斯特丹，在2018年由一座舊郵局改造而成。該建筑使用的材料中，有50％是從原建筑中回收的（包括從外立面中提取的天然石材），被重新用作地板。頂上兩層由木材建造而成，可以相對(duì)容易地拆卸，以便將來(lái)重復(fù)使用。大樓的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施允許員工通過(guò)應(yīng)用程序調(diào)整工作環(huán)境，如溫度和照明，最大限度地提高宜居性。得益于15，000個(gè)測(cè)量室內(nèi)氣候狀況的傳感器，該建筑可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，同時(shí)也是能源中性的，比一般的非住宅建筑的平均能耗要低70％。
（二）“智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施”的實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例
智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施是城市運(yùn)行的動(dòng)力來(lái)源，包括發(fā)電裝置、分布式能源、電線、供熱和制冷網(wǎng)絡(luò)、智能電表、智能充電等“電網(wǎng)”所包含的一切。沒(méi)有能源基礎(chǔ)設(shè)施，就沒(méi)有電力、通訊、廢水處理和電力運(yùn)輸。實(shí)現(xiàn)城市凈零碳，尤其需要基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和現(xiàn)代化。現(xiàn)階段的難點(diǎn)在于，過(guò)去的能源基礎(chǔ)設(shè)施是為了支撐一個(gè)集中的電力系統(tǒng)，而不是為了支撐一個(gè)基于大量可再生能源且日益分散化和數(shù)字化的電力系統(tǒng)。同樣，相關(guān)政策法規(guī)也難以跟上技術(shù)的進(jìn)步。
因此，要在城市中創(chuàng)建一個(gè)凈零排放的綜合能源系統(tǒng)，無(wú)縫地促進(jìn)能源基礎(chǔ)設(shè)施、建筑和電動(dòng)汽車之間的持續(xù)互動(dòng)，將現(xiàn)代能源基礎(chǔ)設(shè)施作為城市能源系統(tǒng)的支柱。在此過(guò)程中，政策和法規(guī)需要發(fā)揮加速整合的作用，為數(shù)字技術(shù)提高效率、提高可再生能源產(chǎn)量以及與供需優(yōu)化相關(guān)的新商業(yè)模式創(chuàng)造必要條件。
實(shí)例1：巴西Vila Olímpia購(gòu)物中心
巴西Vila Olímpia購(gòu)物中心曾經(jīng)是S?o Paulo都市圈的農(nóng)村和邊緣地區(qū)，現(xiàn)已成為該市“硅谷”，是未來(lái)尖端高科技區(qū)的典范。意大利公司Enel與當(dāng)?shù)卣蛧?guó)家監(jiān)管機(jī)構(gòu)ANEEL合作開發(fā)了南美第一個(gè)數(shù)字平臺(tái)Twin。Twin基于實(shí)際電網(wǎng)上安裝的大約5000個(gè)傳感器來(lái)模擬電網(wǎng)，每個(gè)傳感器實(shí)時(shí)地向能源分銷商和當(dāng)?shù)乩嫦嚓P(guān)者傳遞狀態(tài)信息。Twin采用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和3D建模來(lái)管理系統(tǒng)并提高服務(wù)質(zhì)量。數(shù)字平臺(tái)還提高了人們對(duì)能源使用、效率和節(jié)約的認(rèn)識(shí)。Twin還充當(dāng)實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試電網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電站、太陽(yáng)能屋頂發(fā)電、能源服務(wù)提供商和消費(fèi)者之間的相互作用。
實(shí)例2：密歇根Consumers Energy能源供應(yīng)商
密歇根州最大的能源供應(yīng)商Consumers Energy公司正在大規(guī)模推出智能恒溫器和智能電表（可以遠(yuǎn)程跟蹤和管理能源消耗），向可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)型。到目前為止，Consumers Energy公司已經(jīng)淘汰了七座燃煤電廠，并計(jì)劃在2040年前淘汰剩下的五座。這一轉(zhuǎn)變將在未來(lái)10年耗資至少250億美元，用于更換老化的天然氣和電力設(shè)備，并為電網(wǎng)提供更多的可再生能源、電池和電動(dòng)汽車。
（三）“清潔電氣化”的實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例
化石燃料是現(xiàn)階段城市能耗的主要來(lái)源，廣泛應(yīng)用于電力、電力供暖和制冷、電器使用以及運(yùn)輸，但這些燃料普遍存在轉(zhuǎn)化效率低下的問(wèn)題，尤其是在加熱和運(yùn)輸過(guò)程中。如今，利用可再生能源為城市供電的技術(shù)已經(jīng)成熟，但面臨擴(kuò)大可再生能源的規(guī)模、建設(shè)或加強(qiáng)電網(wǎng)以適應(yīng)電氣化兩項(xiàng)挑戰(zhàn)。
清潔電氣化的主要思路，是將城市中最大的能源使用部門（建筑和交通）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏d體，同時(shí)支持可再生能源的發(fā)展。電氣化通過(guò)共享鏈接將各個(gè)部門統(tǒng)一起來(lái)。例如，它可以使建筑和交通成為彼此的資源，建筑物和車輛可以根據(jù)需要互相吸取和提供能量。
實(shí)例1：中國(guó)梅山
中國(guó)浙江梅山曾經(jīng)是一個(gè)小漁村，現(xiàn)在是一個(gè)擁有倉(cāng)庫(kù)、高科技產(chǎn)業(yè)、旅游、商業(yè)和住宅服務(wù)的工業(yè)港口城市，其通過(guò)新興低碳產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和近零碳排放，成為“近零碳”地區(qū)。政府通過(guò)與能源服務(wù)供應(yīng)商合作，使利益相關(guān)者能夠分擔(dān)高效能源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)和收益，協(xié)調(diào)了清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃以及近零碳發(fā)展的創(chuàng)新解決方案。梅山的近零碳區(qū)項(xiàng)目包括一個(gè)智能近零碳港口、逐步電氣化的集裝箱卡車、改善的公共交通、碼頭高壓充電站、舊社區(qū)改造，以及利用智能技術(shù)改善道路、供水、供電、信息、物流、防洪和污水處理設(shè)施等。
實(shí)例2：科羅拉多Pe?a Station NEXT
Pe?a Station next位于丹佛國(guó)際機(jī)場(chǎng)旁邊，是一個(gè)凈零能源房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目占地約2平方公里，包括100座太陽(yáng)能住宅和商業(yè)建筑，計(jì)劃以社區(qū)為中心，以交通為導(dǎo)向，發(fā)展能源效率、綠色建筑、可再生太陽(yáng)能和零排放流動(dòng)。兩個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)（分別為1．6兆瓦和259千瓦），為可再生能源的發(fā)展提供動(dòng)力。
（四）“緊湊型城市形態(tài)”的實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例
盡管清潔技術(shù)不斷進(jìn)步，但許多城市的碳排放量仍在持續(xù)攀升。在世界范圍內(nèi)，各地城市正在經(jīng)歷強(qiáng)烈的外擴(kuò)和郊區(qū)化。例如，根據(jù)皮尤研究中心和世界經(jīng)濟(jì)論壇的報(bào)告，中國(guó)城市的密度正在下降。在美國(guó)，氣候市長(zhǎng)指導(dǎo)委員會(huì)的24位市長(zhǎng)中，至少有5位支持大規(guī)模公路擴(kuò)建，同時(shí)試圖減少交通排放。
盡管很難量化比較，但提高城市形態(tài)的效率往往是整個(gè)能源部門減少排放的最低成本策略。如果快速發(fā)展的城市未能采取正確的發(fā)展模式，碳排放將被鎖定幾十年。相反，依據(jù)城市學(xué)家的方針，如更好的土地利用、城市設(shè)計(jì)、交通規(guī)劃以及住房政策和實(shí)踐，將使凈零碳城市的愿景更容易實(shí)現(xiàn)。高效的城市形態(tài)有助于降低城市其他構(gòu)成系統(tǒng)的碳排放。緊湊的、連通的、清潔的城市，比不斷擴(kuò)張的城市使用更少的土地、材料和能源。同樣，更高的密度使得基礎(chǔ)設(shè)施投資在經(jīng)濟(jì)上更可行，無(wú)論是區(qū)域供熱和制冷還是地鐵系統(tǒng)。
實(shí)例1：韓國(guó)首爾
目前，韓國(guó)首爾市的城市人口已增長(zhǎng)到近1000萬(wàn)，大都市區(qū)人口為2550萬(wàn)。首爾市為此已經(jīng)出臺(tái)了許多重建法案，用高層建筑取代低層中心住宅和中層外圍公寓。同樣，為了解決非正式居住區(qū)的擴(kuò)散問(wèn)題，該市將零散的地塊整合為連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化地塊，從而實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的房地產(chǎn)開發(fā)和急需的基礎(chǔ)設(shè)施投資。地理位置優(yōu)越、穿插著商業(yè)和公共設(shè)施的住房的擴(kuò)建，使人們能夠負(fù)擔(dān)價(jià)格，通勤時(shí)間也很短。高密度的公共交通系統(tǒng)（包括世界級(jí)的地鐵、廣泛的公交網(wǎng)絡(luò)和許多人行道），使市民能夠在沒(méi)有嚴(yán)重交通擁堵的情況下享受集聚的好處。首爾非正式居住區(qū)規(guī)范化、核心基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)大化等方面的成功，為提供高質(zhì)量、高密度的住房奠定了基礎(chǔ)。
實(shí)例2：道路和擁堵收費(fèi)：新加坡和倫敦
1975年，新加坡市政府出臺(tái)了擁堵收費(fèi)計(jì)劃，對(duì)在早高峰時(shí)間進(jìn)入中央商務(wù)區(qū)（CBD）的車輛進(jìn)行收費(fèi)（每天3美元，每月60美元）。另一種選擇是，新加坡司機(jī)可以把車停在城市郊區(qū)，換乘進(jìn)入CBD，只需花50美分。該計(jì)劃產(chǎn)生了立竿見影的效果。到1983年，公共交通客流量從33％增加到70％。到20世紀(jì)90年代，該計(jì)劃被一個(gè)動(dòng)態(tài)的電子道路定價(jià)系統(tǒng)所取代，該系統(tǒng)擴(kuò)大到包括非高峰時(shí)段，進(jìn)一步改善了過(guò)境客流量，減少了交通量。
倫敦最近的擁堵收費(fèi)計(jì)劃也產(chǎn)生了類似的效果。在實(shí)施的第一年，該市的交通量減少了15％，擁堵（或時(shí)間延誤）減少了30％。與此同時(shí)，由于擁堵費(fèi)直接投資于改善公共交通系統(tǒng)，公交客流量增加了7％。
【參考文獻(xiàn)】
［1］World Economic Forum．Net Zero Carbon Cities： An Integrated Approach［R］．World Economic Forum，2021．
［2］中國(guó)日?qǐng)?bào)中文網(wǎng)．踐行碳中和使命 施耐德電氣攜手Enel和WEF發(fā)布《凈零碳城市：綜合方法》［OL］． 2021－01－26．
編輯：楊之穎
審核：蔡峻