城市能源代謝生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析研究進展

穆獻中, 朱雪婷

北京工業(yè)大學循環(huán)經(jīng)濟研究院, 北京 100124

能源對于城市的發(fā)展至關(guān)重要,在快速的城市化進程中,城市的眾多環(huán)境問題源于這一過程對能源的不合理消費。因此,為順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展趨勢,應(yīng)圍繞“如何科學引導城市能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型” 這一核心問題,理清城市能源系統(tǒng)的內(nèi)在代謝機理,為我國城市能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級提供參考。能源代謝是指能源從資源形態(tài)到最終消費形態(tài)的所有過程,期間伴隨廢棄物的產(chǎn)生。簡言之,城市能源代謝就是城市區(qū)域內(nèi)能源消費和廢棄物產(chǎn)生的過程,主要包括能源的輸入、加工轉(zhuǎn)化、終端消費和能源代謝污染物的排放四個環(huán)節(jié)[1]。能源代謝的主要特征是存在直接能源代謝和間接能源代謝,其中,直接能源代謝具備單向性,間接能源代謝具備雙向性和交叉重疊性。在深入了解城市能源代謝的內(nèi)涵和特征的基礎(chǔ)上,探究城市能源代謝的內(nèi)在機理有助于追蹤城市能源代謝的核心環(huán)節(jié),揭示城市在能源利用過程中存在的問題及代謝污染物對城市生態(tài)和環(huán)境的影響,從而識別城市能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點,為城市能源的政策制定提供科學依據(jù)。

近年來,國內(nèi)外學者基于不同方法對城市能源代謝過程進行了研究。對已有研究整理發(fā)現(xiàn),城市能源代謝的復(fù)雜性不僅體現(xiàn)在能源消費規(guī)模上,更體現(xiàn)在城市內(nèi)部能源代謝路徑的交叉和重疊上,形成城市系統(tǒng)中多部門、多種能源流的復(fù)雜交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此,可以將城市能源系統(tǒng)中各部門和能源流抽象為網(wǎng)絡(luò),利用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析研究城市能源代謝過程。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析最初應(yīng)用于自然生態(tài)系統(tǒng),因其在分析系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)越性,逐步應(yīng)用于城市經(jīng)濟系統(tǒng)、水系統(tǒng)和能源系統(tǒng)等的研究。本文通過梳理生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法的發(fā)展脈絡(luò)及在城市能源代謝中的應(yīng)用,指出已有研究存在的不足,并對未來城市能源代謝的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析提出研究展望。

1 城市能源代謝研究

城市能源系統(tǒng)研究是城市生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)研究的重要分支,因為隨著城市生態(tài)系統(tǒng)研究的不斷深入和理論方法的不斷創(chuàng)新,一些研究者[2- 3]認為能源系統(tǒng)的研究不應(yīng)孤立地分析其系統(tǒng)本身,而應(yīng)將其作為城市生態(tài)系統(tǒng)的一部分[4],從生態(tài)系統(tǒng)角度研究能源系統(tǒng)的運行規(guī)律,分析其組織形態(tài)和行為特征[5],即從能源代謝角度進行分析。

1.1 城市新陳代謝研究

將城市視為完整生態(tài)系統(tǒng)的思想最早來自于Wolman基于物質(zhì)代謝視角分析城市生態(tài)系統(tǒng)的研究思路。根據(jù)Wolman的觀點,城市是一個完整的生態(tài)系統(tǒng),城市新陳代謝包含了物質(zhì)/能量輸入、產(chǎn)品/廢物輸出的整個過程?？梢姀U物產(chǎn)生是資源利用的必然結(jié)果,只有合理利用資源,才能減少資源浪費和環(huán)境破壞[6]。后來的學者大多接受Wolman的觀點,并在此基礎(chǔ)上進一步解釋和發(fā)展了城市代謝的概念[7- 10]。近年來,關(guān)于城市物質(zhì)代謝的實證研究大量涌現(xiàn),根據(jù)研究視角的不同,可以將這些研究分為三類：一是研究以城市為代謝主體的多種物質(zhì)新陳代謝過程,如北京市[11- 14],張掖市[15],石嘴山市[16],大連市[17- 18],榆林市[19],石家莊市[20]等；二是針對某一特定元素,分析其在經(jīng)濟系統(tǒng)中的流動代謝過程,如碳元素[21- 22],鐵元素[23],硫元素[24],氮元素[25],鉛元素[26],鉀元素[27],鋁元素[28]等；三是針對某一種具體物質(zhì),研究其在城市經(jīng)濟系統(tǒng)的流動代謝過程,目前研究主要集中在水資源[29- 33]和能源[34-39]兩方面。

1.2 城市能源代謝研究的不同方法比較

城市能源代謝作為城市新陳代謝的重要組成部分[33],一些學者指出城市能源代謝的系統(tǒng)性分析是城市代謝研究的核心問題[40],這是因為在能源流動過程中,大量能源被用于維護城市系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[41]。早期的能源系統(tǒng)研究主要集中于能源供需平衡[42-44],能源使用強度[45-50],能源利用結(jié)構(gòu)[51-54]和系統(tǒng)功能[55-56]等。這些研究主要分析能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,側(cè)重于描述能源系統(tǒng)的靜態(tài)特征。例如,Zhang等提出了能源結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)[57]；Templet等[53]和Xu等[54]評估了城市能源結(jié)構(gòu)的多樣性；在功能分析方面,普遍的研究框架是基于圖論的城市能源系統(tǒng)能流狀態(tài)的分析[58-61]。可見,早期研究就城市能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的分析,在如何具體描述能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、如何分析系統(tǒng)的功能特性、如何通過優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能來實現(xiàn)城市能源系統(tǒng)新陳代謝的可持續(xù)健康發(fā)展等關(guān)鍵問題上沒有做出充分解釋。

基于上述問題,不同學者嘗試從能源代謝的角度出發(fā),運用不同方法對城市能源系統(tǒng)及其系統(tǒng)組分進行了研究。Liang等運用改進后的投入產(chǎn)出方法,對蘇州市的能源代謝狀況進行了分析[62]。Browne等分別利用物質(zhì)流、代謝比和生態(tài)足跡分析法探討了利默里克市的能源代謝情況[63]。Baynes等從城市新陳代謝的角度分析了澳大利亞墨爾本地區(qū)的能源代謝過程[64]。Yang等利用能值分析法對廈門市的能源代謝進行了研究[65]。Garcia-Montiel等分析了波多黎各圣胡安大都市區(qū)的社會生態(tài)過程對區(qū)域內(nèi)的能源流動和代謝的影響機制[66]。劉華軍等基于1995—2012年的中國省際能源消費數(shù)據(jù),利用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對能源消費空間關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征及其效應(yīng)進行了經(jīng)驗考察[67]。姜巍等以2007年的中國投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ),運用威弗綜合指數(shù)法構(gòu)建了中國產(chǎn)業(yè)部門之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò),并對以煤炭開采和洗選業(yè)為主的5個主要能源產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)特征進行了分析[68]。趙顏創(chuàng)等在部門調(diào)研數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)和文獻資料分析的基礎(chǔ)上,提出了一種基于能量流的城市能源代謝綜合分析方法,系統(tǒng)分析了能源在城市內(nèi)部的流動過程,并全面核算了能源的5種主要代謝污染物的排放量,同時使用7個指標對能源代謝進行評價,系統(tǒng)研究了廈門市2009年的能源代謝情況[1]。Chen等學者以北京市為例,比較了能量流分析,投入產(chǎn)出分析和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析三種方法在分析城市能源代謝過程中的不同之處,并指出生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析可以揭示各部門之間相互作用的機制以及各部門對能源的依賴程度[69]。

可以看出,城市能源代謝分析主要集中于能量流分析、投入產(chǎn)出分析和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析等方法。其中能量流分析是研究城市代謝的傳統(tǒng)方法[70],計算系統(tǒng)內(nèi)(社會經(jīng)濟系統(tǒng))能量的輸入和輸出,但該方法的缺陷在于沒有考察系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和能量的流動過程,因此忽略了能量流動過程中的隱含能量。因此,Haberl率先提出了“能量代謝”的概念[71],改進了能量流分析方法[72],打破了傳統(tǒng)研究的“黑箱模式”, 詳細分析了箱內(nèi)(即城市生態(tài)系統(tǒng)的部門)流量。(此處“黑箱模式”是指：只側(cè)重于研究系統(tǒng)的外部特征,例如總投入和總產(chǎn)出,卻不能檢查系統(tǒng)內(nèi)部,即不能對城市能源系統(tǒng)內(nèi)部能量交換的細節(jié)進行足夠的分析。)但該方法仍未解決中間非能源產(chǎn)品和物質(zhì)交換中的隱含能量計算問題。投入產(chǎn)出分析主要通過累計消費系數(shù)評估產(chǎn)品中蘊含的能量,但同樣無法計算中間產(chǎn)品中的間接能耗。而基于多路徑和多節(jié)點分析的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析可以有效計算總能源消耗(直接能耗+間接能耗),并可以結(jié)合投入產(chǎn)出分析識別能源流量,從而揭示城市能源系統(tǒng)的代謝機制。因此,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法在研究城市能源系統(tǒng)代謝時具備較強優(yōu)越性。

2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法將研究對象中所傳輸交換的物質(zhì)、能量和信息等介質(zhì)抽象化為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點,而節(jié)點與節(jié)點之間的交流關(guān)系共同組成了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合投入產(chǎn)出方法,研究系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)各個節(jié)點之間介質(zhì)的流動關(guān)系,分析所研究系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能特征以及不同時期發(fā)展和演化的規(guī)律。目前,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法已經(jīng)成為研究生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)以及城市代謝系統(tǒng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)外部特征和內(nèi)部機理等結(jié)構(gòu)功能的重要工具?；谠摲椒ㄔ谘芯肯到y(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間各組分關(guān)系的優(yōu)越性,其得到了迅速的發(fā)展與推廣應(yīng)用,在城市能源系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。

2.1 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法起源

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析起源于1973年Hannon[73]將Leontief[74-75]所開發(fā)的投入-產(chǎn)出模型,用于研究生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動[76],是當前分析生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能之間相互作用的主要方法之一。該方法可以定量分析生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中生態(tài)流的方向和數(shù)量以及參與者之間的相互作用,從而揭示生態(tài)系統(tǒng)行為的完整性和復(fù)雜性[77]。1976年,Patten和Finn首先發(fā)表了關(guān)于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)流量分析的論文[73,78]。最初該分析方法被廣泛應(yīng)用于自然生態(tài)系統(tǒng)的研究[79-83],自從2002年Bodini 和 Bondavalli首次將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法應(yīng)用到城市系統(tǒng)中以來,該方法在城市系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍不斷擴展[84],例如城市社會經(jīng)濟系統(tǒng)[12,85- 86]、城市水系統(tǒng)[87]、城市能源系統(tǒng)[34,37]、城市碳代謝系統(tǒng)[22,88-89]等。目前,城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析主要集中于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法與指標的拓展及多尺度的應(yīng)用研究,針對不同的研究目的與需要,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法又形成了上升性分析和環(huán)境元分析兩大分支[90]。

2.2 上升性分析方法

上升性分析主要研究系統(tǒng)的整體外在表征特點,例如系統(tǒng)穩(wěn)定性[91],即系統(tǒng)抵抗外界干擾變化的能力；系統(tǒng)總通量[92],即系統(tǒng)中流經(jīng)所有成員的流量的總和；系統(tǒng)發(fā)展程度[93],即系統(tǒng)發(fā)展的最大潛力和系統(tǒng)冗余度[31]等,在該方面上升性具有很大的優(yōu)越性。運用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法研究各地區(qū)水資源代謝時,多采用上升性分析,例如研究黑河流域[31]、白洋淀流域[94]、黃河流域[95]、美國Sarmato城市[93]以及北京市[30]等地區(qū)。同時也有學者運用該方法評價城市系統(tǒng)的可持續(xù)性[96-97]和健康發(fā)展水平[17]等。但該方法不能表征網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點間的相互作用機制,而環(huán)境元分析能夠有效解決這一問題[90]。

2.3 環(huán)境元分析方法

環(huán)境元分析方法主要研究系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分布和功能關(guān)系,該方法源于傳統(tǒng)的 Leontief 投入產(chǎn)出分析,因此會涉及到Leontief矩陣的應(yīng)用。該方法運用的前提是系統(tǒng)是穩(wěn)態(tài)的[98],在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布和功能關(guān)系進行分析。主要用于剖析系統(tǒng)的內(nèi)在機理特征,如系統(tǒng)內(nèi)的通量[70,99],即每一個成員流通量的總和；綜合流量[70,99],即資源在成員之間流動的數(shù)量；綜合效用[100],即定量化評價兩兩成員之間的生態(tài)關(guān)系；控制程度[101],即識別某一節(jié)點對其他節(jié)點的控制作用；共生程度[13],即系統(tǒng)整體或每一成員的效用水平等。環(huán)境元分析相比上升性分析在城市系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍較廣,主要集中在能源[102-103]、水[29,31]、二氧化碳[88]以及多種物質(zhì)[12,104]等的研究,另外在碳元素[92,105]、氮元素[25,100]和硫元素[24]等代謝分析中也有廣泛應(yīng)用。表1說明了兩類方法的內(nèi)涵和具體指標應(yīng)用。

表1 上升性和環(huán)境元分析指標

3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法在城市能源代謝中的應(yīng)用

研究城市能源生態(tài)系統(tǒng)的一般思路是,利用城市能源網(wǎng)絡(luò)流圖、能源平衡表及投入產(chǎn)出表存在的結(jié)構(gòu)相似性,構(gòu)建城市能源生態(tài)網(wǎng)絡(luò),分析網(wǎng)絡(luò)中各部門間以及與外部環(huán)境間的能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、流動和消費的代謝過程,并以此為基礎(chǔ)對城市能源系統(tǒng)進行分析[73-76,106]。目前,國內(nèi)關(guān)于“城市能源代謝的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析”的研究主要集中于北京師范大學楊志峰院士和張妍教授的研究團隊。

該團隊基于城市能源代謝特征開發(fā)城市能源代謝生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型,并以北京市1995,2000,2005和2007的歷史數(shù)據(jù)對城市系統(tǒng)內(nèi)能源流量進行考察,利用環(huán)境元分析中的效用分析法闡明了城市能源系統(tǒng)內(nèi)各部門的復(fù)雜關(guān)系[107]；在此基礎(chǔ)上,該團隊研究了中國四個典型城市(北京,天津,上海和重慶)17個部門的能源流,分析城市能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,闡明優(yōu)化城市能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法,從而說明如何在未來的城市系統(tǒng)研究中使用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法[106]；之后分別建立了4個城市的5部門生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型和17部門模型,對比了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析中的簡單模型(5部門模型)和復(fù)雜模型(17部門模型)在分析城市能源系統(tǒng)時的不同服務(wù)功能[108]?？紤]城市系統(tǒng)中的能源代謝網(wǎng)絡(luò)不僅包含實物能源流,還應(yīng)該考慮中間產(chǎn)品利用和交換過程中所隱含的能源流,即間接能源消耗。基于此觀點,該團隊將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法與經(jīng)濟學中的投入產(chǎn)出分析法相結(jié)合,以北京市為例,測算了城市能源系統(tǒng)內(nèi)28個部門的直接能源消耗和間接能源消耗,特別是對城市新陳代謝部門的間接能源流動進行了深入分析[99]。以此為基礎(chǔ),研究了北京市2000年至2010年間28個社會經(jīng)濟部門的能源消耗情況,確定了能源流動過程及其在北京市各行業(yè)的利用分布情況,并根據(jù)研究結(jié)果為北京減少能源消耗提出來相關(guān)政策建議[12]。運用同樣的方法,他們做了兩個方面的拓展：一是同樣以北京市為研究對象,將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析與投入產(chǎn)出分析相結(jié)合,從碳足跡的角度分析了城市系統(tǒng)內(nèi)28個部門的能源消費結(jié)構(gòu),量化了城市產(chǎn)品和服務(wù)中隱含的能源和碳足跡[109]。二是將該方法從單一城市尺度(北京)擴展到了多城市尺度和的應(yīng)用：根據(jù)2002年和2007年中國各省的多區(qū)域貨幣投入產(chǎn)出表和能源統(tǒng)計年鑒,結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法,分別計算了各省的直接和間接能源消費以及整體能源的投入和產(chǎn)出,描述了中國七個城市的能源流動結(jié)構(gòu)[102]；以及抽象出行業(yè)部門和能源流作為網(wǎng)絡(luò)模型中的節(jié)點和路徑,構(gòu)建了北京、天津和河北三地多個部門間的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型,在核算京津冀城市群直接能耗和間接能耗的基礎(chǔ)上,考察了能源在城市中各部門之間的代謝路徑和在北京、天津和河北三個地區(qū)間的流動以及三個地區(qū)在能源流動中各自的生態(tài)地位[103]。隨后對京津冀城市群進行進一步的深入研究,以京津冀為研究對象,根據(jù)2010年中國的多區(qū)域投入產(chǎn)出表,結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法,構(gòu)建了一個以部門和能源流為節(jié)點和路徑的18部門網(wǎng)絡(luò)模型,計算了部門和區(qū)域的能源消耗,詳細描述了能源在城市中各部門和京津冀城市間的流動過程[76]。隨后,該團隊使用該方法,將多區(qū)域投入產(chǎn)出表和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析相結(jié)合,從兩個角度分別分析了京津冀地區(qū)與中國其他地區(qū)的能源流動。一個角度是將京津冀地區(qū)作為一個整體,研究其與中國其他27個省區(qū)的能源流動；另一個角度是分析北京、天津和河北三個地區(qū)之間的能源流動和代謝機制[37]。

其他學者應(yīng)用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法研究城市能源代謝的研究主要有：鄭詩賞等采用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法,首先構(gòu)造了2000、2005、2010和2014年山東省整體能源代謝網(wǎng)絡(luò),然后對其進行了流量分析和效用分析,探討了山東省能源代謝網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能關(guān)系[35]。Chen等以北京市為例,在多區(qū)域投入產(chǎn)出表和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析相結(jié)合的基礎(chǔ)上,分析了城市系統(tǒng)中能源利用和水資源之間的聯(lián)系[32]；之后,Wang等運用同樣的方法研究了京津冀地區(qū)城市系統(tǒng)中能源利用和水資源之間的聯(lián)系[36]；彭焜等將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法和系統(tǒng)投入產(chǎn)出法相結(jié)合,對湖北省能源和水資源的耦合關(guān)系及協(xié)同管理機制進行了研究[110]。

綜上所述,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法在城市能源代謝中已有廣泛應(yīng)用,主要基于城市能源系統(tǒng)中能源流的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、傳輸、消費和排放路徑進行分析,以反映系統(tǒng)中各部門間的互動關(guān)系；在單一城市尺度和多個城市尺度均有應(yīng)用,但研究力度和深入度仍有待提升。同時可以發(fā)現(xiàn),生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析中的環(huán)境元分析法是目前研究城市能源代謝過程的一個主要方法,即通過列昂惕夫矩陣計算出城市能源系統(tǒng)中的隱含能流,進而得出能源系統(tǒng)組分間的關(guān)聯(lián)。但用來研究系統(tǒng)整體外在表征特點的上升性分析在其中的應(yīng)用較為欠缺。之前有學者將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析中的上升性分析和環(huán)境元分析相結(jié)合,用于城市物質(zhì)代謝[17]、水資源代謝[31]和社區(qū)碳代謝[111]的由外在整體表征特點到內(nèi)在代謝過程的分析。但將二者結(jié)合起來分析城市能源代謝狀況的研究較少,即大部分學者只是研究了城市能源代謝系統(tǒng)的內(nèi)部運行機理,但對于系統(tǒng)整體外在表征特點所做研究工作存在不足,為后來者提供了研究空間。

4 結(jié)論與展望

自城市能源系統(tǒng)這一概念提出以來,國內(nèi)外學者基于不同角度對該系統(tǒng)進行了分析。目前研究成果眾多,而城市能源系統(tǒng)的代謝研究是其中非常重要的研究分支。經(jīng)過眾多學者不停地探索與研究,城市能源代謝的研究方法不斷得到改進與完善。通過對比各個方法在具體應(yīng)用中的優(yōu)劣勢,本文認為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法是目前研究城市能源代謝過程較為先進的方法,但通過整理目前城市能源代謝生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的已有成果,發(fā)現(xiàn)仍存在一些問題,如研究尺度問題,對系統(tǒng)的分析不完善問題,數(shù)據(jù)可獲取性問題等。因此,本文在綜合梳理城市能源代謝、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法及其應(yīng)用等已有研究和脈絡(luò)的基礎(chǔ)上,對未來生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法在城市能源代謝問題中的繼續(xù)深入研究進行了展望：

(1)拓展城市能源代謝的研究尺度。城市能源系統(tǒng)作為相互關(guān)聯(lián)的開放系統(tǒng),單城市的研究尺度已難以滿足現(xiàn)實需求,多城市群體或區(qū)域協(xié)同一體化是未來重要的研究方向。但就目前研究進展來看,單城市背景和城市群尺度的研究都相對較少,且主要集中在京津冀城市群。在當前大力推進城市群一體化建設(shè)背景下,拓展分析尺度,構(gòu)建多城市能源系統(tǒng)協(xié)同的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型,分析城市能源系統(tǒng)的代謝過程,將是未來的重要研究方向。

(2)加強城市能源代謝上升性分析和環(huán)境元分析的結(jié)合。對城市能源代謝的系統(tǒng)認識,應(yīng)從系統(tǒng)的外在表征和內(nèi)部機理兩方面進行全面解析。上升性分析和環(huán)境元分析方法分別應(yīng)用于評價系統(tǒng)外部特征和分析系統(tǒng)內(nèi)部機理,服務(wù)于不同的研究目標。但目前二者在城市能源代謝方面的結(jié)合應(yīng)用比較欠缺,因此未來應(yīng)該加強城市能源代謝上升性分析和環(huán)境元分析的結(jié)合。

(3)增加生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型不同精細度的對比研究。目前研究中已出現(xiàn)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型精細度有5部門模型、17部門模型和28部門模型等等,但均是獨立研究。關(guān)于不同模型精細度的對比研究并不多見,模型精細度的不同對分析結(jié)果造成的影響并不明晰。因此,未來的一個研究方向是理清何種生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型精細度可以滿足何種研究需要,突出生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型不同精細度的對比研究。