封 穎，蔡博峰

(1.中國科學技術(shù)信息研究所，北京 100038;2.環(huán)境規(guī)劃院氣候變化與環(huán)境政策研究中心，北京 100012)

中國城市低碳規(guī)劃方法探索

封 穎1，蔡博峰2

(1.中國科學技術(shù)信息研究所，北京 100038;2.環(huán)境規(guī)劃院氣候變化與環(huán)境政策研究中心，北京 100012)

本文試圖探索性研究中國城市低碳規(guī)劃的邏輯框架和重點需要考慮的問題。建立城市排放清單是基礎(chǔ)性工作，碳排放目標是低碳城市規(guī)劃的硬約束和核心目標，基于此，以返溯法構(gòu)建低碳路線圖，提出重點方向和實施低碳的措施。低碳規(guī)劃中建議城市清單的邊界同時考慮市域和狹義城市。低碳重點方向建議側(cè)重城市能源供應(yīng)、交通、建筑和廢棄物處理等城市特征。

城市低碳規(guī)劃;清單;框架;重點方向

城市是人類社會、經(jīng)濟活動的核心地區(qū)，是能源消耗的高強度地區(qū)，因而也是人為溫室氣體排放的關(guān)鍵源和絕對主體［1－3］。根據(jù)IEA(國際能源協(xié)會)計算，2005年城市消耗了全球76%的煤炭、63%的石油和82%的天然氣，排放了約71%的人為溫室氣體，并且IEA預(yù)測城市溫室氣體排放比例到2030年會增長到76%［2］。大城市領(lǐng)導(dǎo)組織 (C40)則認為城市溫室氣體排放已經(jīng)占全球排放的80%，并且其研究成果也受到了聯(lián)合國人居署的引用。

因而，城市必然是全球低碳發(fā)展的核心和主體，在應(yīng)對全球氣候變化和碳減排方面發(fā)揮著決定性作用。

中國是一個城市化非?？斓膰?。根據(jù)《第六次全國人口普查》，2010年中國城市化率已經(jīng)達到49.68%，和全世界 2010年的城市化水平(50.6%)［4］一致。中國城市化和碳排放增長趨勢非常一致 (見圖1)，呈現(xiàn)出非常顯著 (R2=0.919)的正相關(guān)性。城市低碳發(fā)展是我國城市積極應(yīng)對氣候變化和可持續(xù)發(fā)展的必然之路，本文試圖借鑒國際城市低碳規(guī)劃的方法和體系，結(jié)合中國城市特色，探索性研究中國城市低碳規(guī)劃的思路和方法。

圖1 中國城市化水平和CO2排放 (1970—2009年)

1 中國城市低碳規(guī)劃框架

中國當前尚缺乏成熟、系統(tǒng)的低碳城市規(guī)劃方法體系。但低碳城市規(guī)劃框架思路應(yīng)該包括如下5方面內(nèi)容，即:城市溫室氣體清單→城市低碳目標和低碳發(fā)展路線圖→低碳發(fā)展指標體系→低碳發(fā)展重點方向→低碳重要措施。

2 城市溫室氣體清單

編制中國城市溫室氣體清單，需要注意以下兩個關(guān)鍵問題。

2.1 明確清單邊界和范圍［7－8］

中國城市和西方城市存在很大差異，從而導(dǎo)致城市溫室氣體排放和國際城市間比較的困難。中國和西方城市的最根本區(qū)別就在建制市的管轄范圍上。西方城市是指城市本身，核心和主要部分是城市建成區(qū)，中國城市是一個行政區(qū)劃等級，包括廣大農(nóng)村、林地等，導(dǎo)致中國城市很大程度上失去了城市的特征，變成了區(qū)域概念，而不是人口、經(jīng)濟的聚集點。作者提出研究城市清單時，考慮兩個清單邊界，一個是城市行政區(qū)域范圍，另一個是狹義城市范圍，作者將其定義為包括城市建成區(qū)90%面積的最小市轄區(qū)，從而突出城市特征，符合國際上對城市的認識。

城市溫室氣體清單范圍是指清單所包括的排放過程。一般可分為直接排放過程和間接排放過程。具體可分為三個尺度，①尺度1:所有直接排放過程，主要是指發(fā)生在清單地理邊界內(nèi)的溫室氣體排放過程。②尺度2:由于電力、供熱的購買和外調(diào)發(fā)生的間接排放過程。以用電為例，大部分城市的電力依靠購買或外調(diào)，所以并不直接產(chǎn)生溫室氣體排放，但可能所購電力來自火力發(fā)電，而火力發(fā)電產(chǎn)生溫室氣體，所以這部分溫室氣體算為城市間接排放。③尺度3:未被尺度2包括的其他所有間接排放。這一尺度所包括的范圍很廣，包括城市從外部購買的燃料、建材、機械設(shè)備、食物、水資源、衣物等等，生產(chǎn)和運輸這些原材料和商品都會排放溫室氣體。

西方城市溫室氣體清單范圍絕大多數(shù)包括尺度1和尺度2，個別城市僅包括尺度1，但基本沒有將尺度3包括在核算范圍內(nèi)。作者建議中國城市清單考慮采用尺度1+尺度2。符合中國許多重點城市電力消費也是依靠外部調(diào)用的特征。

最后，由于西方城市的行政自治和民主管理的特點，城市溫室氣體清單都分為全市排放清單(Citywide inventory)和政府排放清單 (Government inventory)，后者屬于前者，但單獨列出。對于政府部門的溫室氣體排放，城市可以采取合理的強制措施進行減排，而對于全市域內(nèi)的排放，則更多依賴于市場經(jīng)濟手段和宣傳教育。這一思路和方法非常值得我們借鑒和學習。

2.2 城市溫室氣體及排放源

《京都議定書》中列出人類排放的溫室氣體主要有6種，即二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4)、氧化亞氮 (N2O)、氫氟碳化物 (HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫 (SF6)。中國為非附件一締約方，核心義務(wù)是提交CO2、CH4、N2O三種溫室氣體清單?？紤]中國城市溫室氣體清單工作尚處在起步階段，因而建議清單主要針對 CO2、CH4、N2O三種溫室氣體，排放源情況見表1。隨著方法的成熟和數(shù)據(jù)的完備，逐步將其他溫室氣體納入清單。

表1 城市溫室氣體排放源及類型

3 城市低碳目標和低碳發(fā)展路線圖

城市未來溫室氣體排放目標是城市低碳發(fā)展的方向。這一目標可以是絕對總量目標，也可以是強度目標 (例如單位GDP的CO2排放量)。但絕對總量目標可分解性、可操作性和可考核性更強，可以通過碳排放的硬約束從各個方面驅(qū)動整個城市向低碳方向發(fā)展。

當前發(fā)達國家城市低碳目標確立的邏輯過程非常清楚 (見圖2)。歐洲各國大城市由于其本國已經(jīng)承諾了明確的減排目標，城市為了起到表率和帶動作用，低碳發(fā)展的態(tài)度更為積極，其低碳目標往往高于其所在國家低碳目標。

明確了定量化的低碳目標后，就需要進一步確定城市發(fā)展的低碳路線圖。通過城市未來發(fā)展的各種情景，明確各主要部門和行業(yè)的可能CO2排放情況和減排潛力，根據(jù)模型分解目標，提出主要部門和行業(yè)的減排目標和實現(xiàn)途徑。

國際上確定城市低碳發(fā)展路線圖的主流方法是返溯法 (Back－casting)，其核心是:首先根據(jù)人們的某種期望目標建立可行和合理場景 (低碳目標);其次由未來場景反推到現(xiàn)實系統(tǒng)，找到實現(xiàn)最佳場景的途徑和方法。

日本京都市2005年CO2排放量為801萬噸，人均排放5.4噸CO2。京都市根據(jù)未來發(fā)展情景和低碳愿景，確定低碳目標是2030年CO2排放量相比1990年減排40%。

京都市為實現(xiàn)低碳發(fā)展目標，提出六大戰(zhàn)略(見圖3):①步行城市，大力發(fā)展和倡導(dǎo)步行;②京都市建筑和森林保育;③低碳生活方式;④工業(yè)去碳;⑤綜合利用可再生能源;⑥建立基金機制。第6個行動方案未在圖3中出現(xiàn)，原因是資金機制不直接產(chǎn)生減排效果。京都市再對六大戰(zhàn)略進行更加細致的分解，首先將減排目標分解至各個部門，然后再明確各部門每個詳細的戰(zhàn)略行動、時間階段、減排效果和實施方案［9－12］。

展望實現(xiàn)低碳目標的城市低碳情景和低碳未來對于城市決策者非常重要，低碳規(guī)劃需要給決策者明確展示在低碳目標下，未來城市的低碳情景和城市面貌。從而決策者可以確定付出努力和成本是否有價值，同時也是對公眾低碳宣傳的重要內(nèi)容。

4 城市低碳規(guī)劃指標體系

指標體系是低碳城市規(guī)劃的核心內(nèi)容之一，合理完善的指標體系不僅可以有效地評價城市低碳發(fā)展現(xiàn)狀，并且可以明確城市今后發(fā)展方向。低碳城市規(guī)劃的指標體系應(yīng)充分體現(xiàn)低碳城市發(fā)展的各個方面，同時要考慮指標的可計算性和可考核性 (見表2)。指標體系的原則應(yīng)該是協(xié)調(diào)發(fā)展和減排的關(guān)系;反映不同城市發(fā)展階段特征;突出低碳城市發(fā)展的主要矛盾和核心原因。

圖2 低碳城市目標的確定

圖3 日本京都市低碳目標分解和行動方案

表2 低碳城市指標體系

此外，國外許多城市的低碳發(fā)展規(guī)劃都包括了對低碳行動方案的監(jiān)督機制，也有城市根據(jù)排放清單提供的基準數(shù)據(jù)對其行動方案執(zhí)行狀況進行比較評估［13］。因此，國內(nèi)城市可以考慮將一些常規(guī)性指標例如燃料使用、汽車出行百分比、車輛行駛里程等納入城市低碳指標中進行年度考核。

5 城市低碳發(fā)展重點方向

由于中國城市和西方城市的差異，使得中國一些城市編制城市低碳規(guī)劃時，核心內(nèi)容往往是工業(yè) (產(chǎn)業(yè))低碳發(fā)展，同時還包括了農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展。而這些內(nèi)容在西方城市的低碳規(guī)劃中往往處于次要地位。西方低碳城市規(guī)劃的重點幾乎都是城市能源供應(yīng)、交通、建筑以及廢棄物處理，具有非常突出的城市特征。而這些方向在中國低碳城市規(guī)劃中反而處于次要地位。因為除了能源供應(yīng)以外，其他各項相比工業(yè)能源消耗和溫室氣體排放來講都很小。這就使得中國低碳城市規(guī)劃很大程度上失去了城市特色，變?yōu)楹褪?(區(qū)域)低碳規(guī)劃性質(zhì)完全一樣的發(fā)展規(guī)劃。

對于中國城市行政區(qū)劃范圍，工業(yè)能耗往往占據(jù)很大比例，所以工業(yè)低碳發(fā)展，尤其是電力、鋼鐵、水泥、化工等高能耗、高排放行業(yè)的低碳發(fā)展非常重要。但不能忽略城市自身特征而把城市等同于區(qū)域概念。本文提出中國城市低碳發(fā)展的5個重要方向:低碳工業(yè)、低碳能源供應(yīng)、低碳交通、低碳建筑和低碳廢棄物處理。鑒于國內(nèi)對于城市規(guī)劃中工業(yè)低碳發(fā)展已經(jīng)非常重視，論述也很多，因而側(cè)重討論后4個低碳發(fā)展方向。

5.1 低碳能源供應(yīng)

全球絕大部分的電力資源的消費終端都是城市，盡管全球電力消費僅占能源終端消費的17%，但其CO2排放卻占總排放的40%。主要是由于70%的電力是由化石能源產(chǎn)生的［14］。由于城市的高強度用電特征和負荷峰谷的巨大差異，智能電網(wǎng)成為城市低碳能源供應(yīng)發(fā)展的核心。當前還沒有經(jīng)濟有效的大容量電能存儲手段，致使電的生產(chǎn)和消費必須隨時保持平衡，而城市電力負荷是隨時間而變化的，為滿足供需平衡，電力設(shè)施必須根據(jù)全年的峰荷來規(guī)劃和建造。由于系統(tǒng)處于峰荷附近的時間每年很短，所以電力資產(chǎn)利用率低下。中國城市發(fā)展智能電網(wǎng)，要突出基于電網(wǎng)負荷設(shè)計供電需求和以供電生產(chǎn)端調(diào)動終端負荷(主要依靠價格信號等)，使消費者通過智能電網(wǎng)，以根據(jù)個人偏好定制其電能消費，從而平衡負荷。從我國智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃和當前主要城市電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，城市智能電網(wǎng)的主要方向應(yīng)該集中在智能變電站、智能配電網(wǎng)和智能電表三個方向。

5.2 低碳交通

2008年全球交通用油占全球石油總消耗的61.4%，總量達21.50億噸標油，交通部門已經(jīng)成為全球石油消耗的最大和增長最快的部門［15］。根據(jù)IEA計算，2008年全球交通部門排放66.05億噸CO2，占據(jù)能源活動CO2排放的22%［16］。2008年全球道路運輸排放48.48億噸CO2，占交通部門排放的73.4%［16］。因而道路運輸是交通CO2排放的核心主體，而城市是道路運輸尤其是道路客運(包括私家車和公共交通)的主體。城市交通的低碳發(fā)展包括改變交通模式、提高機動車能效、替代能源和提高行駛效率等方面。

5.3 低碳建筑

全球2007年與建筑相關(guān)的CO2排放 (包括直接排放和用電、用熱導(dǎo)致排放)共81億噸，其中直接排放27.68億噸，間接排放53.32億噸。民用建筑排放47億噸，商用建筑排放29億噸，其他建筑排放5億噸。全球民用建筑排放水平為0.7噸CO2/人［17］。歐盟15國建筑 CO2排放約占能源利用CO2排放的1/3，2002年，居民建筑CO2排放占建筑CO2排放的77%，其他23%來自商業(yè)建筑和其他［18］。

中國建筑在50～70年的生命周期中，建筑材料的建筑過程消耗的能源一般占建筑全生命周期能源消耗的20%左右，如果認為與建筑相關(guān)兩類能耗的能源結(jié)構(gòu)比例相當，則碳排放的比例和能耗比例基本一致。2006年，我國建筑總面積為395億平方米，總商品能源消耗5.63億噸標準煤，占當年全國總能耗的23.1%［19］。中國2006年建筑CO2共排放15.5億噸，占中國2006年化石能源燃燒CO2排放的27.6%，建筑 CO2排放中43.38%來自建筑采暖［20］。因此，中國城市建筑當前低碳發(fā)展的核心是建筑采暖和電器節(jié)能。建筑采暖的減碳需要通過建筑采暖的“熱改”推動，通過改革采暖收費方式，降低采暖能耗。

5.4 低碳廢棄物處理

城市廢棄物處置包括垃圾處理和廢水處理，排放的主要溫室氣體是CH4。城市廢棄物所排放的CH4是城市CH4關(guān)鍵排放源。全球約3% ～4%的人為溫室氣體排放是由垃圾填埋產(chǎn)生。垃圾填埋后，垃圾中的有機物進行好氧分解，時間可能持續(xù)數(shù)天或數(shù)月，當填埋區(qū)內(nèi)氧被耗光，垃圾中的有機物生化反應(yīng)進入?yún)捬蹼A段。有機物厭氧分解生成的氣體為CH4、CO2。由于城市垃圾往往經(jīng)過人工收集和管理，因而很容易形成厭氧條件，創(chuàng)造產(chǎn)生CH4的途徑。所以城市廢棄物處理的CH4排放在西方城市清單中往往處于較為重要的地位。中國城市生活垃圾絕大部分以填埋形式處理，占全部處理量的70%以上。因此，清潔、有效地利用垃圾填埋場產(chǎn)生的CH4，是中國城市廢棄物低碳發(fā)展的方向。

此外，我國污水處理后的污泥處理也是城市廢棄物低碳減排的重要方向。污泥處理處置技術(shù)以脫水—填埋、生物堆肥、厭氧消化、干化—焚燒為主。從處理過程的碳排放角度來看，厭氧消化和好氧生物堆肥的碳減排效果較好。從碳減排角度綜合來看，生物堆肥+土地利用和厭氧消化+沼氣發(fā)電是最具優(yōu)勢的兩種處理處置工藝路線。

6 城市低碳規(guī)劃重要措施

6.1 城市低碳措施的原則

城市低碳措施的設(shè)計原則可以借鑒Stern等人基于行為學和社會學的研究成果［21－22］。①將高影響行動設(shè)定為優(yōu)先級。②提供足夠的財政激勵。③有力地推廣項目。④利用可靠的信息輔佐決策。⑤項目簡單易行。⑥提供質(zhì)量保證。

6.2 低碳措施需要側(cè)重考慮的內(nèi)容

城市低碳措施需要側(cè)重考慮各類技術(shù)的發(fā)展階段，針對不同的階段，采取不同的政策支持措施 (見圖4)。

圖4 不同階段低碳技術(shù)需要的政策支持

同時，對于各類低碳措施和技術(shù)，應(yīng)該估算出其成本或者對GDP的影響，減排潛力大小以及對就業(yè)的促進作用。從而使決策者明晰在多少投入的情況下，能獲得多少環(huán)境、經(jīng)濟、社會收益，以便決策者的決策能得到各執(zhí)行部門和廣大公眾的支持和理解。國際城市在低碳發(fā)展戰(zhàn)略中比較注重經(jīng)濟成本效益和社會效益 (例如就業(yè)率等)。首爾的“低碳和綠色增長總體規(guī)劃”中提出2030年將會帶來100萬個就業(yè)崗位;西雅圖低碳發(fā)展規(guī)劃中清潔技術(shù)提供工作崗位的比率比全美平均水平高 64%等［22］。

7 結(jié)論

盡管中國許多城市已經(jīng)確立低碳發(fā)展之路，也積極編制了城市低碳規(guī)劃，但是作為一個學術(shù)方向，中國的低碳城市規(guī)劃尚屬起步階段。當前已經(jīng)完成的一些城市低碳規(guī)劃的許多內(nèi)容還是傳統(tǒng)城市規(guī)劃和城市專題規(guī)劃的套用。城市低碳規(guī)劃與中國城市以往各類規(guī)劃有一個非常顯著的區(qū)別，即其有非常明確的碳排放約束作為核心目標，其他各類路線圖、重點方向和措施都是圍繞這一核心目標服務(wù)的。所以城市低碳規(guī)劃邏輯性非常強，可考核性和可測量性強。這一點國內(nèi)城市和國外城市完全一致。本文在研究中國城市低碳規(guī)劃的邏輯框架時，提出了規(guī)劃中需要重點考慮的問題，這些問題有些是國際城市低碳規(guī)劃普遍面臨的，有些是中國城市特有的，但理清中國城市低碳規(guī)劃的邏輯思路和解決的重點問題，無疑是中國城市低碳規(guī)劃發(fā)展的重要一步。

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(責任編輯 譚果林)

Study on the Low Carbon Planning for Chinese Cities

Feng Ying1，Cai Bofeng2
(1.Institute of Science and Technical Information of China，Beijing 100038，China;2.Center for Climate and Environmental Policy，Chinese Academy for Environmental Planning，Beijing 100012，China)

This paper proposes and discusses the framework of low carbon city planning for China.The fundamental work for low carbon planning is greenhouse gases inventory.Based on the inventory and emission cap，the paper deduces the low carbon roadmap.Using back－casting model，it puts forward the key direction and instruments to ensure the roadmap.

Low carbon city planning;Inventory;Framework;Key direction

F061.5;C912.8

A

國家軟科學項目 (2010GXS3K057，2010GXS1K087和2011GX4K071)。

2011－10－17

封穎 (1980－)，女，博士，助理研究員;研究方向:科技政策與環(huán)境政策研究。