低碳城市的城市形态和能源愿景
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除了碳排放技术指标 ,对低碳城市的评价还应 包括联合国提出的“人类发展指数 ( HD I) ”这一人文 社会指标 。2006 年中国的 HD I指数为 01762,在全 世界 179 个国家中排在第 94 位 。HD I指数在 019
表 2 世界主要城市的人均碳排放 ( CO2 当量 ) [ 5]
[关键词 ] 低碳城市 ;城市形态 ;城市能源系统 ;能源总线 ;能源互联网 [中图分类号 ] TK01 + 8 [文献标识码 ] A
U rban Form and Energy V ision in Low2carbon Cities
LON G W ei2d ing1 , BA I W ei1 , L IAN G Hao2 , FAN R u i1 , ZHAN G Ga i2jing2 ( 1. S ino2Germ an S chool of A pplied S cience, Tongji
市辖区人均 CO2 排放量 / ( t/人 ) 市辖区地均 CO2 排放量 / ( 104 t/ km2 ) 市辖区单位 GD P的 CO2 排放量 / ( t/万元 )
表 1 我国 4类城市 CO2 排放指标 [ 324]
资源开发 型城市
工业主导 型城市
综合型 城市
旅游型 城市
16122 1161
[收稿日期 ] 2009211227 [基金项目 ] 上海市科委基金项目 :临港新城低碳综合社区建设技
术导则及方案研究 (09DZ1200802) [作者简介 ] 龙惟定 (19462) ,男 ,教授 ,博士生导师 [联系方式 ] weidinglong@mail. tongji. edu. cn
体减排的目标却是一致的 ,即将全球气温平均上升 2 ℃作为一个可以接受的“安全底线 ”。根据世界气 象组 织 的 报 告 , 2008 年 全 球 大 气 平 均 CO2 已 达 31852 ×10 - 4 ,达到地球历史上 65 万年以来的最高 值 。根据国际气候变化专门委员会 ( IPCC)提出的 建议 ,若要将全球温升控制在 2 ℃以内 ,就必须将 CO2 浓度控制在 4150 ×10 - 4以内 (以下简称为“450 目标 ”) 。
15131 1157
15101 1193
7174 0169
4117
1191
2154
1165
世界平均水平 ( 2006年 ) 4128 01902
经合组织国家 (OECD ) 10193 01536
即便如此 ,在中国目前经济发展阶段 ,要实现上 述低碳目标也是一件很困难的事情 。中国科学院可 持续发展战略研究组将我国城市分成资源开发型 、 工业主导型 、综合型和旅游型 4 类 。表 1 给出了中 国科学院研究组给出的 4类城市的 CO2 排放数据 , 可知城市碳排放与城市经济发展水平 、产业结构 、能 源结构等诸多因素相关 。表 2给出了世界主要城市 的人均碳排放量 ,我国的城市由能源消耗所产生的 碳排放水平在国际上处于相对较高的位置 。由于能 源统计上的差别 ,国外城市的碳排放中均未包括航 空和海运的能耗 。
第 26பைடு நூலகம்第 2期 2010年 2月
[文章编号 ]100228528 (2010) 0220013206
建 筑 科 学
BU ILD ING SC IENCE
Vol126, No12 Feb. 2010
低碳城市的城市形态和能源愿景
龙惟定 1 ,白 玮 1 ,梁 浩 2 ,范 蕊 1 ,张改景 2
城市只是富人的游戏 、是发达国家度过其排放高峰 期之后的一种自我救赎 。
低碳城市必须有明确的 、可测度的评价指标 。 没有具体的碳排放指标 ,那么所谓的“低碳 ”只是空 谈 。笔者认为 ,我国低碳城市必须同时满足下述条 件 : 1)人均 CO2 排放量低于全国同类城市排放量平 均水平 (2006年数据见表 1) ; 2)地均 CO2 排放量低 于全国同类城市平均水平 (2006年数据见表 1) ; 3) 单位 GD P的 CO2 排放量低于全国“100 强 ”城市平 均水平 ( 2006 年为 01203 7[ 1 ] ) ; 4 )该城市的人类发 展指数 ( HD I)高于 018。上述平均值指标 ,易于理 解 、便于计算 ,但在公平性方面还有欠缺 。例如 ,北 方城市有较大的供热负荷 ,如我国哈尔滨市的采暖 度日数高达 5 032 ( ℃·d) ,而纬度比哈尔滨更高的 德国主要城市采暖度日数的平均值只有 3 043 ( ℃· d) 。如果拿哈尔滨市去与我国南方城市或德国城 市比较人均碳排放量 ,显然有失公允 。可以考虑用 人均单位度日数 (供冷度日数和供热度日数 )碳排 放指标来比较 。
人均年排放量 / ( t/ (人 ·a) ) 1118 810 1017 1117 1012 917 914 910 1513 411 611 714 1110 417 314 1213 312 713
[ Keywords] low2carbon city, urban form , urban energy system , energy bus, energy internet
1 建设低碳城市
2009年 12 月 19 日 ,在丹麦哥本哈根举行的 《联合国气候变化框架公约 》缔约方第 15次会议终 于落下了帷幕 。大会通过的不具法律约束力的《哥 本哈根协定 》表明 ,尽管世界各国在应对气候变化 的策略和温室气体减排量的分配上有着巨大的分 歧 ,但面对全球气候变化的严酷现实 ,人类对温室气
根据国际能源机构 IEA 的估计 , 2006年全球城 市能耗达 79亿 t油当量 ,占全球总能耗的 2 /3,这一 比例到 2030年将上升至 3 /4。因此 ,未来与能源有 关的 CO2 排放量的增长将主要来自城市 。到 2030 年 ,由能耗产生的 CO2 排放中将有 76%来自城市 。
14
U n iversity, S hangha i 200092, Ch ina; 2. S chool of M echan ica l Eng ineering, Tong ji U n iversity, S hangha i 201804, Ch ina)
[ Abstract] In this paper, the per cap ita carbon em issions, per unit domain area carbon em issions, per unit GDP carbon em issions and local human development index (HD I) were p roposed, which were used as four indicators for the evaluation index of Chinaπs low2 carbon city. Under the particular econom ic structure, energy structure, the level of urbanization and resource conditions, the construction and demonstration experience of foreign countries would not be fully suited to Chinaπs situation. China must find her own roadmap of low2carbon city development. The main features of urban form in Chinaπs low2carbon cities were“compact city”, namely 3“H ”city ( high density, high p lot ratio and high2rise ). The targets of low2carbon cityπs energy p lan were to achieve 3 “D ”, namely decarburization, decentralization and demand reduction. The 3 “D ” should be achieved in urban, community and end2user levels respectively. The energy efficiency of end2users was seen as a virtual carbon2free energy sources. In addition, both of“Energy Bus”and “Energy Internet” system s were briefly described, which could be considered as two kinds of urban energy system s w ith good development p rospects in low2carbon cities.
综上所述 ,发展低碳城市是中国应对气候变化 、 发展低碳经济 、面向“后京都时代 ”的必然选择 。
2 低碳城市的评价指标
那么 ,什么是“低碳城市 ”? 到目前为止 ,世界 各国都没有给出确切的定义 。我国有学者提出 ,所 谓“低碳城市 ”是指城市在经济高速发展的前提下 , 保持能源消耗和 CO2 排放处于较低的水平 [ 2 ] 。但 是 ,当前所有有关低碳城市的概念 , 还都处于“务 虚 ”的阶段 ,并没有明确的标准 。世界上已经有不 少低碳甚至“零碳 ”的示范项目 ,给人的印象是低碳
建筑科学
第 26卷
我国正处于快速城市化发展阶段 ,城市化率以 每年 接 近 1% 的 速 度 增 长 , 2008 年 达 到 4517% , 2020年预期将达到 60%以上 。根据我国的一份研 究报告 , 2006年我国地级以上城市的 CO2 排放量占 全国总量的 55% ,其中仅“100 强 ”城市 ( GD P 最高 的 100 座 城 市 ) 的 CO2 排 放 量 就 占 全 国 总 量 的 41%。而“100强 ”城市的 GD P 总量占到全国总量 的 67136% ,是经济 、技术 、人才集聚的高地 [ 1 ] 。
(11 同济大学 中德工程学院 ,上海 200092; 21 同济大学 机械工程学院 ,上海 201804)
[摘 要 ] 本文提出人均碳排放量 、地均碳排放量 、单位 GD P碳排放量和人类发展指数 4个指标可以作为我国低碳城市 的评价指标 。在特定的经济结构 、能源结构 、城市化水平和资源条件下 ,国外建设低碳城市的经验和示范并不完全适合中国 国情 ,中国必须探索自己发展低碳城市的道路 。中国低碳城市的城市形 态 主 要 特 征 是“紧 凑 型 城 市 ”, 即 高 密 度 ( H igh density) 、高容积率 (H igh p lot ratio)和高层 (H igh rise)的 3“H (高 ) ”城市 。而低碳城市的能源规划目标应该是实现 3“D ”,即使 用低碳能源 (Decarburization) 、分散产能 (Decentralization)和减少需求 (Demand reduction) ,并应分别在城市 、区域和终端用户 3 个层面实现 3“D ”,其中终端用户节能被视为一种无碳的虚拟能源 。另外 ,本文简要介绍了“能源总线 ”和“能源互联网 ”这 2 种在低碳城市建设中很有发展前景的能源系统 。
年份 2005 2005 2005 2007 2005 2006 2003 2005 2005 2005 2005 2005 2006 2006 2005 2005 2005 2005
城市 德国法兰克福
德国汉堡 加拿大多伦多
中国上海 美国纽约 中国北京 英国伦敦 希腊雅典 德国斯图加特 法国巴黎 西班牙马德里 瑞士日内瓦 中国天津 日本东京 瑞典斯德哥尔摩 美国洛杉矶 挪威奥斯陆 比利时布鲁塞尔
表 2 世界主要城市的人均碳排放 ( CO2 当量 ) [ 5]
[关键词 ] 低碳城市 ;城市形态 ;城市能源系统 ;能源总线 ;能源互联网 [中图分类号 ] TK01 + 8 [文献标识码 ] A
U rban Form and Energy V ision in Low2carbon Cities
LON G W ei2d ing1 , BA I W ei1 , L IAN G Hao2 , FAN R u i1 , ZHAN G Ga i2jing2 ( 1. S ino2Germ an S chool of A pplied S cience, Tongji
市辖区人均 CO2 排放量 / ( t/人 ) 市辖区地均 CO2 排放量 / ( 104 t/ km2 ) 市辖区单位 GD P的 CO2 排放量 / ( t/万元 )
表 1 我国 4类城市 CO2 排放指标 [ 324]
资源开发 型城市
工业主导 型城市
综合型 城市
旅游型 城市
16122 1161
[收稿日期 ] 2009211227 [基金项目 ] 上海市科委基金项目 :临港新城低碳综合社区建设技
术导则及方案研究 (09DZ1200802) [作者简介 ] 龙惟定 (19462) ,男 ,教授 ,博士生导师 [联系方式 ] weidinglong@mail. tongji. edu. cn
体减排的目标却是一致的 ,即将全球气温平均上升 2 ℃作为一个可以接受的“安全底线 ”。根据世界气 象组 织 的 报 告 , 2008 年 全 球 大 气 平 均 CO2 已 达 31852 ×10 - 4 ,达到地球历史上 65 万年以来的最高 值 。根据国际气候变化专门委员会 ( IPCC)提出的 建议 ,若要将全球温升控制在 2 ℃以内 ,就必须将 CO2 浓度控制在 4150 ×10 - 4以内 (以下简称为“450 目标 ”) 。
15131 1157
15101 1193
7174 0169
4117
1191
2154
1165
世界平均水平 ( 2006年 ) 4128 01902
经合组织国家 (OECD ) 10193 01536
即便如此 ,在中国目前经济发展阶段 ,要实现上 述低碳目标也是一件很困难的事情 。中国科学院可 持续发展战略研究组将我国城市分成资源开发型 、 工业主导型 、综合型和旅游型 4 类 。表 1 给出了中 国科学院研究组给出的 4类城市的 CO2 排放数据 , 可知城市碳排放与城市经济发展水平 、产业结构 、能 源结构等诸多因素相关 。表 2给出了世界主要城市 的人均碳排放量 ,我国的城市由能源消耗所产生的 碳排放水平在国际上处于相对较高的位置 。由于能 源统计上的差别 ,国外城市的碳排放中均未包括航 空和海运的能耗 。
第 26பைடு நூலகம்第 2期 2010年 2月
[文章编号 ]100228528 (2010) 0220013206
建 筑 科 学
BU ILD ING SC IENCE
Vol126, No12 Feb. 2010
低碳城市的城市形态和能源愿景
龙惟定 1 ,白 玮 1 ,梁 浩 2 ,范 蕊 1 ,张改景 2
城市只是富人的游戏 、是发达国家度过其排放高峰 期之后的一种自我救赎 。
低碳城市必须有明确的 、可测度的评价指标 。 没有具体的碳排放指标 ,那么所谓的“低碳 ”只是空 谈 。笔者认为 ,我国低碳城市必须同时满足下述条 件 : 1)人均 CO2 排放量低于全国同类城市排放量平 均水平 (2006年数据见表 1) ; 2)地均 CO2 排放量低 于全国同类城市平均水平 (2006年数据见表 1) ; 3) 单位 GD P的 CO2 排放量低于全国“100 强 ”城市平 均水平 ( 2006 年为 01203 7[ 1 ] ) ; 4 )该城市的人类发 展指数 ( HD I)高于 018。上述平均值指标 ,易于理 解 、便于计算 ,但在公平性方面还有欠缺 。例如 ,北 方城市有较大的供热负荷 ,如我国哈尔滨市的采暖 度日数高达 5 032 ( ℃·d) ,而纬度比哈尔滨更高的 德国主要城市采暖度日数的平均值只有 3 043 ( ℃· d) 。如果拿哈尔滨市去与我国南方城市或德国城 市比较人均碳排放量 ,显然有失公允 。可以考虑用 人均单位度日数 (供冷度日数和供热度日数 )碳排 放指标来比较 。
人均年排放量 / ( t/ (人 ·a) ) 1118 810 1017 1117 1012 917 914 910 1513 411 611 714 1110 417 314 1213 312 713
[ Keywords] low2carbon city, urban form , urban energy system , energy bus, energy internet
1 建设低碳城市
2009年 12 月 19 日 ,在丹麦哥本哈根举行的 《联合国气候变化框架公约 》缔约方第 15次会议终 于落下了帷幕 。大会通过的不具法律约束力的《哥 本哈根协定 》表明 ,尽管世界各国在应对气候变化 的策略和温室气体减排量的分配上有着巨大的分 歧 ,但面对全球气候变化的严酷现实 ,人类对温室气
根据国际能源机构 IEA 的估计 , 2006年全球城 市能耗达 79亿 t油当量 ,占全球总能耗的 2 /3,这一 比例到 2030年将上升至 3 /4。因此 ,未来与能源有 关的 CO2 排放量的增长将主要来自城市 。到 2030 年 ,由能耗产生的 CO2 排放中将有 76%来自城市 。
14
U n iversity, S hangha i 200092, Ch ina; 2. S chool of M echan ica l Eng ineering, Tong ji U n iversity, S hangha i 201804, Ch ina)
[ Abstract] In this paper, the per cap ita carbon em issions, per unit domain area carbon em issions, per unit GDP carbon em issions and local human development index (HD I) were p roposed, which were used as four indicators for the evaluation index of Chinaπs low2 carbon city. Under the particular econom ic structure, energy structure, the level of urbanization and resource conditions, the construction and demonstration experience of foreign countries would not be fully suited to Chinaπs situation. China must find her own roadmap of low2carbon city development. The main features of urban form in Chinaπs low2carbon cities were“compact city”, namely 3“H ”city ( high density, high p lot ratio and high2rise ). The targets of low2carbon cityπs energy p lan were to achieve 3 “D ”, namely decarburization, decentralization and demand reduction. The 3 “D ” should be achieved in urban, community and end2user levels respectively. The energy efficiency of end2users was seen as a virtual carbon2free energy sources. In addition, both of“Energy Bus”and “Energy Internet” system s were briefly described, which could be considered as two kinds of urban energy system s w ith good development p rospects in low2carbon cities.
综上所述 ,发展低碳城市是中国应对气候变化 、 发展低碳经济 、面向“后京都时代 ”的必然选择 。
2 低碳城市的评价指标
那么 ,什么是“低碳城市 ”? 到目前为止 ,世界 各国都没有给出确切的定义 。我国有学者提出 ,所 谓“低碳城市 ”是指城市在经济高速发展的前提下 , 保持能源消耗和 CO2 排放处于较低的水平 [ 2 ] 。但 是 ,当前所有有关低碳城市的概念 , 还都处于“务 虚 ”的阶段 ,并没有明确的标准 。世界上已经有不 少低碳甚至“零碳 ”的示范项目 ,给人的印象是低碳
建筑科学
第 26卷
我国正处于快速城市化发展阶段 ,城市化率以 每年 接 近 1% 的 速 度 增 长 , 2008 年 达 到 4517% , 2020年预期将达到 60%以上 。根据我国的一份研 究报告 , 2006年我国地级以上城市的 CO2 排放量占 全国总量的 55% ,其中仅“100 强 ”城市 ( GD P 最高 的 100 座 城 市 ) 的 CO2 排 放 量 就 占 全 国 总 量 的 41%。而“100强 ”城市的 GD P 总量占到全国总量 的 67136% ,是经济 、技术 、人才集聚的高地 [ 1 ] 。
(11 同济大学 中德工程学院 ,上海 200092; 21 同济大学 机械工程学院 ,上海 201804)
[摘 要 ] 本文提出人均碳排放量 、地均碳排放量 、单位 GD P碳排放量和人类发展指数 4个指标可以作为我国低碳城市 的评价指标 。在特定的经济结构 、能源结构 、城市化水平和资源条件下 ,国外建设低碳城市的经验和示范并不完全适合中国 国情 ,中国必须探索自己发展低碳城市的道路 。中国低碳城市的城市形 态 主 要 特 征 是“紧 凑 型 城 市 ”, 即 高 密 度 ( H igh density) 、高容积率 (H igh p lot ratio)和高层 (H igh rise)的 3“H (高 ) ”城市 。而低碳城市的能源规划目标应该是实现 3“D ”,即使 用低碳能源 (Decarburization) 、分散产能 (Decentralization)和减少需求 (Demand reduction) ,并应分别在城市 、区域和终端用户 3 个层面实现 3“D ”,其中终端用户节能被视为一种无碳的虚拟能源 。另外 ,本文简要介绍了“能源总线 ”和“能源互联网 ”这 2 种在低碳城市建设中很有发展前景的能源系统 。
年份 2005 2005 2005 2007 2005 2006 2003 2005 2005 2005 2005 2005 2006 2006 2005 2005 2005 2005
城市 德国法兰克福
德国汉堡 加拿大多伦多
中国上海 美国纽约 中国北京 英国伦敦 希腊雅典 德国斯图加特 法国巴黎 西班牙马德里 瑞士日内瓦 中国天津 日本东京 瑞典斯德哥尔摩 美国洛杉矶 挪威奥斯陆 比利时布鲁塞尔