低碳城市的能源系統(tǒng)研究

陳青

[摘 要] 在低碳城市的建設(shè)和發(fā)展過程中，能源系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)城市建設(shè)效果產(chǎn)生著重要的影響，積極探索科學(xué)能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，能夠降低城市建設(shè)方面不同產(chǎn)業(yè)碳排放的比例，促進(jìn)低碳城市建設(shè)目標(biāo)的逐步實(shí)現(xiàn)。文章針對(duì)低碳城市能源系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了分析，并提出了完善低碳城市能源系統(tǒng)的建議，力求可以為低碳城市的構(gòu)建提供有價(jià)值的理論參考。

[關(guān)鍵詞] 低碳城市；能源系統(tǒng)；碳排放

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 048

[中圖分類號(hào)] F293 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2018）19- 0112- 03

0 前 言

我國(guó)高度重視生態(tài)國(guó)家的建設(shè)，并且針對(duì)生態(tài)國(guó)家的建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)的探究。在生態(tài)國(guó)家的建設(shè)過程中，基于低碳城市的建設(shè)需求和構(gòu)建低碳能源系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要，國(guó)家在建設(shè)和發(fā)展過程中要對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?，并不斷?yōu)化水電、核電和可再生能源的使用比例，確?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)能源的最優(yōu)化利用，在全面增強(qiáng)低碳城市建設(shè)效果的基礎(chǔ)上，也為我國(guó)生態(tài)建設(shè)工作的穩(wěn)步發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

1 低碳城市

近幾年，隨著生態(tài)國(guó)家建設(shè)思想的提出，為了有效控制全球變暖的問題、提高生態(tài)建設(shè)工作的實(shí)際效果，國(guó)內(nèi)外環(huán)境方面的研究者針對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了分析，并且從多角度對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的方法和模式加以論述，力求可以在當(dāng)前社會(huì)背景下全面改善社會(huì)建設(shè)和發(fā)展的基本情況，推進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程以取得更為顯著的成果。具體分析可知，低碳經(jīng)濟(jì)主要是希望在經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)低碳化能源消耗的目標(biāo)，促進(jìn)能源使用率的進(jìn)一步增強(qiáng)，為可持續(xù)發(fā)展工作的穩(wěn)步推進(jìn)提供重要的保障。基于此，在我國(guó)已經(jīng)逐步進(jìn)入到快速城市化發(fā)展階段的情況下，應(yīng)該在城市建設(shè)方面引入低碳建設(shè)思想，對(duì)城市建設(shè)活動(dòng)中加強(qiáng)對(duì)低碳能源的利用，避免城市建設(shè)過程中對(duì)農(nóng)田和植被的破壞，進(jìn)而促進(jìn)城市建設(shè)和發(fā)展成效的獲取，將城市打造成為生態(tài)化城市[1]。換言之，新時(shí)期積極探索低碳城市的構(gòu)建，主要是要在建設(shè)城市相關(guān)項(xiàng)目、發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)的實(shí)踐探索活動(dòng)中，要認(rèn)識(shí)到控制碳排放量的重要性，并從多角度提出有效控制碳排放量的方案，爭(zhēng)取能夠基于和諧建設(shè)思想的指導(dǎo)加快低碳城市的建設(shè)進(jìn)程，為我國(guó)和諧社會(huì)建設(shè)和發(fā)展提供全面系統(tǒng)的支撐。對(duì)于我國(guó)低碳城市的建設(shè)基本情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的東部城市一般處于碳排放量的高峰階段，因此需要針對(duì)東部城市率先實(shí)施低碳城市的建設(shè)和規(guī)劃，并從調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、提高能源的有效利用率、節(jié)能減排、優(yōu)化土地利用率、引入通信技術(shù)與信息技術(shù)、發(fā)展公共交通事業(yè)等角度推進(jìn)低碳城市的建設(shè)和發(fā)展，爭(zhēng)取能夠在城市建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排放量的有效控制，全面凸顯低碳城市的建設(shè)和發(fā)展的綜合成效。

2 低碳城市的基本城市形態(tài)

在針對(duì)低碳城市建設(shè)進(jìn)行研究的過程中，必須明確認(rèn)識(shí)到在構(gòu)建低碳城市的過程中，要結(jié)合世界自然基金會(huì)的指導(dǎo)，按照“CIRCLE”原則開展城市建設(shè)活動(dòng)，即需要構(gòu)建緊湊型的城市模型實(shí)現(xiàn)對(duì)城市膨脹的有效控制、倡導(dǎo)負(fù)責(zé)任的個(gè)人消費(fèi)、降低資源消耗方面產(chǎn)生的潛在消極影響、減少能源消耗過程中的碳排放、對(duì)土地的生態(tài)功能和碳匯功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化、在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)效能。這六項(xiàng)原則實(shí)際上對(duì)低碳城市的城市建設(shè)形態(tài)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)年愂觯锤邔哟?、高容積率、高密度的三高城市，能夠在城市建設(shè)和發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的最優(yōu)化利用?；谏鷳B(tài)城市的建設(shè)原則促進(jìn)人與自然的和諧相處，進(jìn)而在保障城市化建設(shè)效果的基礎(chǔ)上，確保城市中有更多的營(yíng)造林和綠地資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市碳匯能力的進(jìn)一步拓展和延伸。一般情況下對(duì)低碳城市的基本成市形態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)其主要表現(xiàn)出三個(gè)方面的特征：低碳城市空間布局表現(xiàn)出一定的特殊性，空間布局的組團(tuán)化和中心化發(fā)展態(tài)勢(shì)明顯，體現(xiàn)出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)型特征；低碳城市發(fā)展過程中城市內(nèi)部功能逐步實(shí)現(xiàn)了自我完善，并且整體城市組織規(guī)劃呈現(xiàn)出緊湊式的特征；在低碳城市內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)人與自然、人與人之間的和諧相處，營(yíng)造和諧的城市氛圍，突出城市建設(shè)和發(fā)展工作成效[2]。由此進(jìn)行適當(dāng)?shù)匮芯亢头治?，在?dāng)前社會(huì)背景下，在構(gòu)建低碳城市的過程中，應(yīng)該合理針對(duì)三高模式下的緊湊型城市形態(tài)進(jìn)行試點(diǎn)構(gòu)建，進(jìn)而打造中國(guó)特色的低碳城市，在探索低碳城市建設(shè)和發(fā)展的過程中對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的完善，確?？梢詾榈吞汲鞘械慕ㄔO(shè)提供有效的支撐，切實(shí)加快城市建設(shè)和發(fā)展整體進(jìn)程。

3 低碳城市能源系統(tǒng)的構(gòu)建

針對(duì)低碳城市的能源系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯?，能夠看出在建設(shè)和發(fā)展低碳城市的過程中城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要以先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)作為主體，在一定程度上使傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能耗轉(zhuǎn)移到保證生產(chǎn)環(huán)境方面的能耗上，并且城市環(huán)境保障方面的能耗相對(duì)較多，只有在環(huán)境保障方面投入較大的能耗，才能提高保障效果。在具體探索低碳城市建設(shè)的過程中，一般希望構(gòu)建三維立體的能源目標(biāo)，即減少城市建設(shè)過程中對(duì)能源消耗的需求、適當(dāng)?shù)氖褂玫吞寄茉?、?duì)城市建設(shè)方面的產(chǎn)能進(jìn)行有效的控制[3]。從低碳城市的建設(shè)和發(fā)展需求角度對(duì)城市能源供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要可以劃分為大城市層面的大能源系統(tǒng)、社區(qū)層面的區(qū)域能源系統(tǒng)以及終端層面的虛擬能源系統(tǒng)。

3.1 城市層面的大能源供應(yīng)系統(tǒng)

在針對(duì)城市層面設(shè)計(jì)和應(yīng)用的大能源供應(yīng)系統(tǒng)低碳化發(fā)展研究的過程中，需要借助國(guó)家宏觀規(guī)劃和統(tǒng)籌研究進(jìn)行分析，并且在能源結(jié)構(gòu)層面適當(dāng)?shù)卦黾邮褂玫吞寄茉春蜔o碳能源開展城市建設(shè)活動(dòng)的比重。針對(duì)某一低碳城市的建設(shè)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯亢头治?，結(jié)合低碳建設(shè)思想的應(yīng)用，在城市建設(shè)和規(guī)劃過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑耗能的有效控制，實(shí)現(xiàn)建筑耗能的無碳化發(fā)展，并且在對(duì)城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，還能結(jié)合可再生能源和核電能源的應(yīng)用對(duì)建筑能耗的比例進(jìn)行調(diào)整，有效促進(jìn)城市建設(shè)過程中低碳化和無碳化發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如英國(guó)在針對(duì)2012年奧運(yùn)會(huì)進(jìn)行城市建設(shè)的過程中，為了能夠積極響應(yīng)全球氣候變化行動(dòng)計(jì)劃方面的號(hào)召，就針對(duì)低碳城市建設(shè)進(jìn)行了分析，對(duì)水力發(fā)電項(xiàng)目、核電項(xiàng)目、光伏發(fā)電項(xiàng)目以及風(fēng)電項(xiàng)目等進(jìn)行開發(fā)。而實(shí)際上在構(gòu)建城市能源系統(tǒng)的實(shí)踐探索中，不論是核電、光電還是風(fēng)電的建設(shè)以及能源的應(yīng)用，都需要從國(guó)家層面入手支撐融資擔(dān)保和跨地區(qū)協(xié)調(diào)工作的開展，確?？梢詫?shí)現(xiàn)城市間能源有效利用的目標(biāo)。此外，低碳能源的開發(fā)也涉及對(duì)傳統(tǒng)能源的清潔利用，如在對(duì)城市能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的實(shí)踐探索活動(dòng)中，可以嘗試針對(duì)煤炭能源的應(yīng)用引入煤炭清潔利用技術(shù)，基于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)供、智能電網(wǎng)系統(tǒng)、長(zhǎng)距離高壓直流輸電系統(tǒng)等對(duì)能源的應(yīng)用進(jìn)行合理的分析，確保城市層面的大能源供應(yīng)系統(tǒng)能夠取得理想化的建設(shè)和發(fā)展成果，為低碳城市的構(gòu)建提供有價(jià)值的支撐，全面加快我國(guó)低碳城市的建設(shè)和發(fā)展綜合進(jìn)程[4]。

3.2 社區(qū)層面區(qū)域能源系統(tǒng)的構(gòu)建

在針對(duì)城市社區(qū)的建設(shè)對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行完善的過程中，主要是基于能源的分散化進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶骄?，?zhēng)取可以形成良好的建設(shè)和發(fā)展方向，確保社區(qū)能源系統(tǒng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)低碳化目標(biāo)[5]。在本次研究工作中，基于社區(qū)層面對(duì)區(qū)域化能源系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，主要是針對(duì)社區(qū)、成片開發(fā)區(qū)等能源供應(yīng)系統(tǒng)的構(gòu)建加以解讀，并提出合理化的建議。對(duì)于社區(qū)層面區(qū)域能源系統(tǒng)的構(gòu)建而言，主要系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是確保建成環(huán)境對(duì)于能源的需求可以得到極大的滿足。在社區(qū)層面涉及的區(qū)域體系中，如果存在大型工業(yè)企業(yè)，則在能源系統(tǒng)的開發(fā)和構(gòu)建過程中需要借助大能源系統(tǒng)的支撐對(duì)各項(xiàng)工作加以完善。通常情況下，區(qū)域能源系統(tǒng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后能夠?qū)崿F(xiàn)二次能源供應(yīng)的系統(tǒng)，如城市中的分布式電力系統(tǒng)、供冷系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)等，也涉及部分能源轉(zhuǎn)換的過程，如區(qū)域鍋爐房、燃料電池以及分布式能源系統(tǒng)下熱電聯(lián)產(chǎn)等。在低碳城市中，區(qū)域能源系統(tǒng)的構(gòu)建與一般性的空調(diào)冷熱源存在明顯的差異?？照{(diào)冷熱源供應(yīng)系統(tǒng)中供需往往呈現(xiàn)出一對(duì)一的狀態(tài)，而在社區(qū)層面區(qū)域系統(tǒng)中，能源控制系統(tǒng)則可能是一對(duì)多，也可能是多對(duì)一或者多對(duì)多，并且在對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建和實(shí)踐應(yīng)用過程中，可以逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)再生能源以及未利用能源的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低品位熱能的有效利用，進(jìn)而提高能源的直接利用率，促進(jìn)能源技術(shù)應(yīng)用品位的增強(qiáng)。因此在低碳城市建設(shè)過程中要針對(duì)區(qū)域能源系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展情況進(jìn)行分析，形成對(duì)社區(qū)層面區(qū)域能源系統(tǒng)基本建設(shè)情況的全面認(rèn)識(shí)，更好地促進(jìn)區(qū)域?qū)用娴吞寄茉聪到y(tǒng)的構(gòu)建，為我國(guó)低碳城市建設(shè)過程中綜合建設(shè)和發(fā)展成效的獲取創(chuàng)造理想化的條件[6]。

3.3 終端層面的虛擬能源系統(tǒng)

對(duì)終端層面虛擬能源系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?，在低碳城市建設(shè)理念的指導(dǎo)下，虛擬能源系統(tǒng)的構(gòu)建也要基于低碳原則促進(jìn)“減量”建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，凸顯低碳城市發(fā)展過程中能源系統(tǒng)的最主要特色，適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)變地傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設(shè)過程中不斷增加資源供給滿足日益增長(zhǎng)能源需求的思維定式，在科學(xué)能源系統(tǒng)建設(shè)和規(guī)劃思想的指導(dǎo)下將提高需求側(cè)即提高終端能源系統(tǒng)利用率已實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約作為主要的工作方向，進(jìn)而積極探索不會(huì)產(chǎn)生碳排放虛擬能源系統(tǒng)的構(gòu)建。在探索終端節(jié)能的過程中，主要可以從三個(gè)方面入手進(jìn)行系統(tǒng)的論證：其一是低碳城市建設(shè)和發(fā)展過程中結(jié)合虛擬能源系統(tǒng)的建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、系統(tǒng)調(diào)適等進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，并選用相對(duì)較為嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)[7]。其二要對(duì)管理工作進(jìn)行創(chuàng)新，引入更加嚴(yán)格的管理體制和管理思想，并且構(gòu)建更加科學(xué)的低碳城市能源系統(tǒng)管理工作機(jī)制，在實(shí)際開展管理工作的實(shí)踐探索活動(dòng)中適當(dāng)?shù)囊隝CT技術(shù)，促進(jìn)綜合管理成果的增強(qiáng)，為低碳城市建設(shè)創(chuàng)造條件。其三是制定科學(xué)的行為節(jié)能方案，在構(gòu)建終端虛擬能源系統(tǒng)的過程中明確人的重要地位，通過開展宣傳教育讓人認(rèn)識(shí)到科學(xué)理性負(fù)責(zé)任能源消費(fèi)的重要性，并積極參與到非責(zé)任消費(fèi)和理性消費(fèi)中，從城市中的能源消耗者入手實(shí)現(xiàn)對(duì)終端虛擬能源的消耗的有效控制。支撐低碳城市能源系統(tǒng)的發(fā)揮和低碳城市的構(gòu)建，確保在完善能源系統(tǒng)的作用下，新時(shí)期我國(guó)低碳能源系統(tǒng)的構(gòu)建能夠取得全新的發(fā)展成果。

4 結(jié) 語

綜上所述，低碳城市的建設(shè)和城市能源系統(tǒng)的構(gòu)建能夠促進(jìn)城市能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對(duì)生態(tài)城市的建設(shè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整等都產(chǎn)生著相應(yīng)的積極影響。新時(shí)期在我國(guó)建設(shè)和發(fā)展過程中，應(yīng)該正確認(rèn)識(shí)低碳城市建設(shè)的重要性，并從多角度對(duì)低碳城市的建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，力求可以借助低碳城市的構(gòu)建助力國(guó)家生態(tài)建設(shè)，加快社會(huì)主義和諧社會(huì)的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程，為社會(huì)大眾創(chuàng)設(shè)高質(zhì)量的生存環(huán)境。

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