低碳城市研究的理论方法与上海实证分析

低碳城市研究的理论方法与上海实证分析

陈　飞　诸大建　(同济大学城市可持续发展与公共政策研究所,上海,200092)

【摘要】本文论述了低碳城市研究的时代背景、界定了低碳城市的内涵、模型与评价方法。以上海为例进行实证分析,定量化研究上海城市发展过程中的碳排放量,找出现实矛盾及问题,确定未来低碳发展总体战略目标,并落实到建筑、生产及交通领域研究上;制定基于城市生活低碳化、物质生产循环化及城市空间紧凑化的发展策略。【关键词】低碳城市;内涵;模型;目标;策略【中图分类号】T U984;F29111 【文献标识码】A

基金项目:中国博士后科学基金“低碳城市发展模型与应对策略研究”资助(编号20080440642);上海决策咨询委员会课题“关于上海培育发展低碳经济的主要内涵、目标及对策措施的研究”资助。1　低碳城市研究的背景及意义

节约能源,减少C O 2排放已经成为全球尤其是中国关注的重大问题。C O 2排放的直接原因主要在于人类建设、生产及社会性活动中对化石及矿物燃料的不断消耗,造成大量碳排放。城市作为物质空间,容纳了各种生产及创造性活动,进行着各种物质与能量交换,城市节能减排对全球气候与环境的影响意义重大。伴随着C O 2排放量减小的需求,城市发展将会受到一定的影响,如何既能够减小单位经济规模的碳排放,又能保持城市发展及城市建设活动的可持续性,将成为研究的重要课题。

上海作为国际化大都市,未来具有独特的国际影响力,这不仅表现在上海每年的经济规模与经济总量上,更重要的是能够快速转变传统高消耗、高排放、高增长的发展模式,在保持经济继续增长的同时,发展低碳经济,这对于全球金融危机状况下的国际城市及当代中国快速城市化进程中的其他城市都将具有很强的借鉴作用。

基于以上分析,上海发展低碳城市研究具有如下两方面的意义:

(1)确定低碳城市内涵,通过低碳经济模型及指标体系的建立,建立系统化的理论研究体系,可以量化城市发展过程中的碳排放量,有助于找出上海

目前城市发展现状问题及所存在的差距,制定切实

可行的低碳城市发展策略。

(2)应用到上海的生产、生活及城市建设实践中,在保证城市快速发展的同时,可以有效地减少排碳量。促使节能减排工作实现,为城市可持续发展提供科学的决策依据及理论支持。

2　低碳城市的内涵、模型及评价

211　低碳城市的内涵

诸大建教授认为,低碳城市内涵包括两方面的含义,从宏观层面讲指的是经济增长与能源消耗增长及C O 2排放相脱钩,如果化石燃料使用及C O 2排放量的增长相对于经济增长或城市发展是非常小的正增长,就属于相对脱钩;如果是零增长或负增长,就属于绝对脱钩。从微观上的物质流过程来看,低碳经济包括下列三个方面的经济活动,在经济过程的进口环节,要用可再生能源替代化石能源等高碳性的能源;在经济过程的转化环节,要大幅度提高化石能源的利用效率,包括提高工业能效、建筑能效和交通能效等;在经济过程的出口环节,要通过植树造林、保护湿地等增加地球的绿色面积,吸收经济活动所排放的C O 2,即所谓碳汇

[1]

。

综合以上分析,低碳城市研究应从以下三方面展开。

从城市碳排放构成上:强调建筑、交通及生产三大领域内的低碳发展模式,并涉及新能源利用、碳汇及碳捕捉(图1)据研究,人类活动造成的温室气体中,主要在于四大领域的贡献,分别为交通、建筑、工

【文章编号】1006-3862(2009)10-0071-09城市可持续发展

业及森林减少,在所有C O 2排放中,森林减少占据1812%,城市生产、交通及建筑碳排放量约占城市总

的碳排放量的8118%以上,其中交通1715%(总温

室气体的1315%),建筑使用中的电力及供暖1918%(总温室气体的1513%),工业占据4415%(总

温室气体的3413%)[2]

。研究将首先集中在在城市发展中,最大限度减小化石能源消耗,降低单位G DP 产值的能耗量,提高能源利用效率,从发展模式上强调城市发展与碳排放脱钩(图2)。其次是城市发展中尽可能利用可再生能源。截止2008年,中国的可再生能源中,水电约占16141%,核能占1199%,生物质能、风能、太阳能约占总能耗的015%～1%左右[3]

。最后将涉及碳汇问题,在城市中加强森林、沼泽及湿地等生态系统的规模,最大限度地吸收储存C O 2,减少已经释放到大气中的C O 2含量

。

图1　

城市碳排放构成及低碳行动领域

图2　城市发展与碳排放量之间脱钩法发展

212　低碳城市的模型

低碳城市发展模型的架构对于本项目研究具有

关键作用,分析城市碳排放的几大组成部分:城市交通、建筑、生产及生活等内容之间的相关性;论证不同能源使用与C O 2排放量之间的关系,公式(1)表述为C O 2=KE ,E 为不同类型能源使用量,可按标准统一折算为标准煤,系数K 为碳排放强度或者碳排放系数。不同国家、地区,不同的技术条件及能源结构,系数K 是不等的。中国长期依赖煤来供应所需要的能源,结构不合理及能源利用率较低。燃烧1

吨标煤排放的C O 2为2145吨。①

在此研究中,假定没有进行大的能源结构调整。K 值为恒量,低碳问题的研究就转化为对能源利用问题的研究。城市能耗主要包括建筑使用中家庭生活所消耗的电能、天然气、热力(E 1),公共建筑能耗(E 2),外出交通能耗(E 3)及生产性能耗(E 4)的总计。城市C O 2排放量采用总体计算方法,利用人均G DP 指标、单位G DP 产出的能耗量及C O 2与能源的换算比(K )来获得,公式(2)

[4]

表述为:

CO 2=KE

(1)

CO 2排放量=P ×G DP

P

×

E

G DP

×CO 2E

(2)

213　低碳城市评价指标

如何评价城市发展是否低碳,必须制定简便可行的评价体系,根据近几年能源效率增长状况,采用年人均G DP 增长率的能耗及C O 2排放增长率比例系数,即弹性系数来评价中国发展低碳城市的效果,分为三种情景:(1)当前惯性情景;(2)0150

情景;(3)0情景(图3)。

图3　低碳评价指标

3　上海发展低碳城市的总体目标

311　现状

根据公式(2),可以依据城市每年的经济规模,对未来城市C O 2排放量进行测算,从总体上明确未来城市发展低碳经济的目标。以上海为例,截至到2007年,上海常住人口规模已超过1858万人,万元

产值所消耗的能源折合为0183t 标煤,每吨标准煤

排放C O 2为2145t 左右,以此可以计算上海2007年

城市可持续发展陈　飞等:低碳城市研究的理论方法与上海实证分析