商业信息网

可持续的城市能源系统:创新与挑战

来源:cnurbanstudies    发布时间:2019-06-11 20:00:02
编者按
全球范围内产生的大约75%的能源被用于城市。构建与城市整合的能源系统将会显著地改善环境、经济、以及社会的可持续性。《科学》杂志最近推出了一期以城市为主题的专刊。其中,《基于城市可持续的与城市整合的可再生能源》一文探讨了通过减少交通与建筑能耗以及发展分散式可再生能源,从而建立城市可持续能源系统的具体路径。通过能源密度技术的进步,与城市整合的能源系统将会更好地满足城市增长带来的大量能源需求。编者提炼了本文作者关于能源低碳化带来的可持续城市能源系统的创新性议题,以及作者基于如何应对减碳过程中带来的经济、技术、行为以及政策挑战的相关观点。

文献来源
Kammen, D. M., & Sunter, D. A. (2016). City-integrated renewable energy for urban sustainability. Science, 352(6288), 922-928.

据现有预测,到2050年全球将会有三分之二的人口居住于城市,全球城市人口将净增长25亿。目前普遍认为,现今城市的基础设施,尤其是其能源系统,并未对此做好准备。据估计,城市产生了全球60%-70%的人为温室气体排放。同时,城市能源系统对气候变化带来的极端天气以及海平面上升等风险的脆弱性与日俱增;城市及其能源系统需要具备应对诸多自然与人为风险的弹性。此外,城市能源系统的重要性毋庸置疑:城市的总体健康状况、经济活力、文化、乃至社会、性别与种族平等都与能源消耗休戚相关。
 
可持续城市能源系统的创新性议题

为实现城市能源系统的可持续,需要重新考虑现有的基础设施、信息系统、以及社会与环境正义问题。作者在文中提出了在当前城市演化过程中的一系列“绿色”机遇,以及关于可持续城市能源系统的重要的理论与实践研究命题。作者认为,尽管城市之间与区域性的差异客观存在,大部分城市均可采取如下手段来降低能耗及发展再生能源:(1)鼓励建筑层面的能源存贮及低碳发电技术,并结合智能电网及净电量结算1进行实施。(2)将电动汽车重分类为建筑附属器械,从而使电动车的购买能够计入建筑资本预算进行分期偿还。(3)为城市之间和城市与郊区之间的通勤提供最清洁及多样化的公共交通。

在近期,与此相关的重要研究问题包括:(1)网络化的智能建筑本身能否成为低碳城市构建的基本单元?例如,建筑自身产生清洁能源,智能化存贮过剩的能源;并在能源需求紧张与价格适宜时将这些过剩的能源供给区域级的能源网络。以上过程应为构建智能化能源网络的重要维度。(2)从能源消耗的角度来讲,城市是否存在最优的尺度及密度?相关的悖论如:尽管增加人口密度能减少交通能耗,但随之增加的能源需求密度为可再生能源嵌入城市系统带来了巨大挑战。这些关于基础设施实体与管理层面的重要联系为能源供应与规划带来了众多理论与实践命题。
 
应对减碳带来的挑战

在减少碳排放的过程中,存在关于经济、技术、行为、政策的四大阻碍。尽管现阶段以上阻碍仍然存在,作者认为可以采取以下行动来应对这些挑战:(1)充分从经济上重视城市环境,特别是基于环境正义使其产生积极价值,并将这些价值用于弱势社区。(2)推进碳核算与水消耗计量标准化,以提高现阶段资源利用效率,进而促进资源与污染权交易市场的形成。(3)混合型征费与补偿策略。例如向将高污染汽车收取费用以补贴清洁能源汽车的购买行为;或征收交通拥堵费并将其用于改善城市空气质量以及改造城市中心的行人与公共空间。

但是,值得注意的是,以下问题仍亟待研究:(1)全球众多新兴经济体的城市化能否成为可持续以及平等的促进力量? 亚洲大城市前所未有的人口及资源需求增长使得城市环境遭受严重环境污染和资源枯竭;基于生活质量新视角的资源分配应该成为挽救该危机的重要手段。(2)在该过程中,环境正义如何扮演更重要的角色?毋庸置疑,城市可持续的最核心议题是城市管理是否能转变为另一种模式:在这种模式下,环境正义不再是一种为了解决不平等危机而偶尔为之的手段;相反,这种模式囊括了积极且具包容性的城市规划、设计及运行过程。例如,可再生能源、改善能效的技术、低碳交通都应是易于获取的,尤其是对于那些未拥有住房、通勤时间最长的低收入人群。同时,步行空间、城市公园、空气质量等城市要素的改善应该为城市所有居民带来福祉, 使城市变得更宜居。

应对以上问题与挑战将需要一系列技术、社会、行为以及市场的革新。基于机动车及资源需求规划的城市已被证明并不能创造可持续的空间;在城市形态、功能、以及平等与正义方面进行创新为构建低碳可持续城市提供了新路径。目前存在的主要挑战在于如何加速与部署这一系列创新,使得城市在显著减少温室气体排放的同时变得更加宜居与平等。

净电量结算 (Net Metering, 亦称Net Energy Metering) , 是起源于美国的一项能源政策,该政策允许拥有小型可再生能源发电设施的消费者在任意时间使用其可再生能源装置产生的电量,同时消费者能够向电网输送其盈余电量,并从其电费账单中扣除对应部分,即只计算“净消费”。 目前美国已有44个州执行了该政策。
作者简介
李超骕,美国北卡罗来纳大学教堂山分校城市与区域规划系博士生,硕士毕业于北京大学城市与区域规划专业;现为美国城市规划学会会员,并担任《北京规划建设》海外特约编辑及《国际城市规划》等刊物的审稿人,主要研究方向为城市能源消耗、城市规划应对气候变化。

文章以CNUrbanStudies 网站版本为准
如需转载,请参阅城市科学文摘的转载规范 http://www.cnurbanstudies.org/reprint/

欢迎关注城市科学文摘。城市科学文摘由青年城市学者创办,致力于成为城市建设决策者的科学顾问和全球城市发展智慧的传播平台。