趙剛
摘 要:日本是世界第三大經(jīng)濟實體,同時也是資源消費大國。作為一個本身自然資源匱乏的國度,日本是如何在發(fā)展經(jīng)濟的同時,克服了能源短缺的問題?又是如何在提高能源利用效率的同時將對環(huán)境的污染控制到最低限度的?圍繞上述問題,探討日本在城市能源利用方面的節(jié)能措施以及對新能源在環(huán)保領域中所起的重要作用的同時,梳理了在京都會議后,日本的節(jié)能環(huán)保技術、理念,以及未來的發(fā)展趨勢,以期為中國解決在新常態(tài)下,在推動城鎮(zhèn)化經(jīng)濟發(fā)展的同時所面臨的能源以及環(huán)境問題提供思路。
關鍵詞:京都協(xié)議書;城市節(jié)能;新能源與技術革新;節(jié)能與智能
中圖分類號:F205文獻標識碼:A文章編號:1004-2458(2016)06-0028-08
DOI:10.14156/j.cnki.rbwtyj.2016.06.005
盡管經(jīng)歷了泡沫經(jīng)濟崩潰后的長期低迷和徘徊,日本依然是世界第三大經(jīng)濟體。但是作為一個缺乏自然資源的國家,尤其是面對上世紀70年代初期的石油危機后不斷上漲的能源成本,日本的九大電力公司對行政的依賴程度到達了極點。不斷上漲的電力價格不但影響了民生,也牽制了經(jīng)濟發(fā)展。以1997年的京都會議為契機,日本在提高能源產(chǎn)業(yè)技術的同時也在節(jié)能減排方面采取了各種各樣的手段。作為一個高度實現(xiàn)了工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的國家,城市節(jié)能減排在提高能源利用方面起到了關鍵的作用。
一、京都議定書目標與城市節(jié)能的重要性
日本在1997年的京都會議上承諾削減排放6%的溫室氣體。作為具體措施,日本政府在2004年4月通過并制定了《京都議定書目標達成計劃》。該計劃書對日本的防止地球溫暖化提出了兩個目標和6個基本設想。具體而言,兩個目標就是:(1)實現(xiàn)在京都議定書中所承諾6%溫室氣體排放的削減;(2)實現(xiàn)長期穩(wěn)定的全球規(guī)模的溫室氣體排放的削減。6個基本設想則是為:(1)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護齊頭并進;(2)促進環(huán)保領域的技術革新;(3)促進參加各國間的合作并且確保信息的透明和共有;(4)采取多種靈活的方式進行合作;(5)重視評價體系(PDCA)的作用;(6)確保應對地球溫暖化的國際合作的順利進行。
具體而言,日本的溫室氣體排放的基準數(shù)值為12億3 700萬噸。為實現(xiàn)6%的削減目標,日本在第一階段的2010年必須將其溫室氣體的排出量降低到11億6 300萬噸。表1顯示了日本在2010年度二氧化碳排放計劃和變化情況,排放總量達10億56萬噸,占溫室氣體總排放量的91%。
為實現(xiàn)京都議定書的排放目標,日本除了繼續(xù)強化對非能源領域的溫室氣體排放的限制之外,還對甲烷、氟利昂、一氧化氮等氣體的排放也加以限制,并通過增加森林覆蓋面積和城市節(jié)能等聯(lián)動措施實現(xiàn)排放目標,特別是城市節(jié)能將發(fā)揮重要的作用。
日本的城市節(jié)能在政府的主導下,有一系列相當周密的規(guī)劃。2005年3月,具有政府背景的日本綜合資源能源調(diào)查會發(fā)表了題為《2030年的能源需求與展望》http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_No=01-09-09-082005年3月総合資源エネルギー調(diào)査會需給.的報告書。該文件在分別對能耗以及碳排放定量的基礎上對未來25年日本的能源政策做出了一個整體規(guī)劃。具體內(nèi)容可歸納為3點:(1)確保提供安定的資源以滿足日本經(jīng)濟結構變化的需求。(2)繼續(xù)加強環(huán)境保護措施,積極導入新能源技術。(3)提倡充分運用市場原理,實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。
同時,日本經(jīng)產(chǎn)省資源能源廳也以2030年為目標,對日本國內(nèi)的能耗以及碳排放進行了推算。詳見圖1和圖2。根據(jù)推算,在正常情況下日本在2020年達到能源需求的峰值,而2030年的能耗按原油換算應該為425(百萬Kl),如果實施了節(jié)能減排則能降低為377(百萬Kl)。同時,碳排放在2020年的峰值為324(百萬噸),假設日本經(jīng)濟在節(jié)能減排與減少核能的同時保持高速增長,2030年的碳排放數(shù)值為276(百萬噸),而一般情況下則為258(百萬噸)。
從前述報告書以及資源能源廳發(fā)表的推算資料來看,從2005年到2030年的25年間,日本國內(nèi)對能源的需求伴隨人口以及社會結構的變化,以2021年為峰值其后略有下降,但從總量上來看依然較為龐大。而碳排放總量也基本上與能源消耗的曲線相似。為達到《京都議定書》日本承諾的6%減排目標,導入新能源、實行節(jié)能減排勢在必行。
二、日本城市能源供給體系中的節(jié)能特征
迄今為止,日本的城市能源供給系統(tǒng)主要有兩大種類,分別是電力供給系統(tǒng)和煤氣供給系統(tǒng)。作為一個資源短缺的國家,日本把對資源的有效利用放在首位,從日本對其電力以及煤氣的供給系統(tǒng)的細致劃分和不斷調(diào)整的舉措,可以看出日本在節(jié)能方面所作出的努力。
(一)日本的電力系統(tǒng)
1.日本電力系統(tǒng)的歷史軌跡
“東京電燈”是日本最初的電力公司,成立于1883年。1887年該公司在日本橋茅場町設立了火力發(fā)電工廠,輸送直流電源。伴隨市場需求的增加,1897年該公司購買德國設備,在淺草建成了頻率為50赫茲的交流電廠。同時在關西又購買了美國設備建成了頻率為60赫茲的交流電廠。直至今日,日本國內(nèi)東西電流頻率不同的起因就在于此。二戰(zhàn)前,日本的電力公司,(包括“東京電燈”)基本上以民營為主。二戰(zhàn)時,伴隨軍部勢力的擴大,電力系統(tǒng)也歸置于國家統(tǒng)治機器之下。成立于1938年的國營企業(yè)——日本發(fā)送電株式會社,在1941年正式發(fā)電,同時肩負管理日本全國的電力系統(tǒng)的責任。
戰(zhàn)后,被打破國家壟斷的日本發(fā)送電株式會社從1951年起,按地理分布被分割為(北海道、東北、北陸、東京、中部、關西、中國、四國、九州)等9個公司。被分割后的9家電力公司在1964年公布的新《 電氣事業(yè)法》的指導下,在不斷進行技術革新的基礎上,以“提供低價安定的電力供給”橘川武郎『電力改革 エネルギー政策の歴史的大転換』講談社2012年2月発行第88-89頁。為宗旨,為日本實現(xiàn)經(jīng)濟騰飛提供了能源保障。
2.日本電力系統(tǒng)的燃料構成以及電力系統(tǒng)的主要分類
日本現(xiàn)在的發(fā)電系統(tǒng)主要有以下5種形式,分別是火電(煤炭、石油、天然氣)(約60%)、核電(約20%)、水電(約20%)、風電以及太陽能發(fā)電。前述9家公司伴隨沖繩施政權由美國返還日本,1972年日本成立了第10家電力公司-沖繩電力。提供電力保障,另外還有“電源開發(fā)”、“日本原子力”等兩家電力供應商進行市場調(diào)節(jié)。從2000年日本為了推進節(jié)能減排,推行電力資源市場化,允許一般企業(yè)參與迄今為止屬于壟斷的電力行業(yè)。在此背景下從2012年起,具備50萬千瓦發(fā)配電能力的公司被允許參入電力市場。
日本的電力行業(yè)可按照以下6個部分進行分類,分別是:(1)一般電氣事業(yè)者;(2)配給電氣事業(yè)者;(3)配給供給電氣事業(yè)者;(4)特定電氣事業(yè)者;(5)特定規(guī)模電氣事業(yè)者;(6)自發(fā)電事業(yè)者。
這里的一般電氣事業(yè)者是指,東京電力等10家大型發(fā)電公司。上述公司在其區(qū)域內(nèi)擁有發(fā)電設備、電網(wǎng)并可進行電力配給業(yè)務。配給電氣事業(yè)者是指,擁有200萬千瓦發(fā)電設備,為一般電氣事業(yè)者提供電力保障的企業(yè)?,F(xiàn)在有“電源開發(fā)”“日本原子力”等兩家。
配給供給電氣事業(yè)者是指,除配給電氣事業(yè)者之外,為一般電氣事業(yè)者提供一定規(guī)模以上電力保障的企業(yè)。特定電氣事業(yè)者是指(IPP:Independent Power Producer),在限定區(qū)域內(nèi),用其所有的發(fā)電設備進行發(fā)電并配送的企業(yè)。特定規(guī)模電氣事業(yè)者是指,擁有自己的發(fā)電設備,通過其他電力公司向特定規(guī)模(50千瓦以上)的客戶提供電力的公司。而自發(fā)電事業(yè)者是指在私有地內(nèi)安置發(fā)電設備并向私人出售電力的企業(yè)。
此外,日本的電力行業(yè)還有一個所謂的“特定供給制度”,具體內(nèi)容就是:允許自發(fā)電企業(yè)將電力提供給與本企業(yè)有密切關聯(lián)的客戶的相關規(guī)則。
3.日本電力系統(tǒng)改革與節(jié)能減排
戰(zhàn)后日本電力系統(tǒng)有3個主要特征:(1)民營;(2)發(fā)送電一體化;(3)區(qū)域化壟斷經(jīng)營。在此基礎上,日本的電力系統(tǒng)依托一般電氣事業(yè)者(東京電力等10家大型發(fā)電公司)的配電網(wǎng)絡進行發(fā)送電,長期以來前述十家公司壟斷了日本的電力市場。在1995年11月30日《電氣事業(yè)法》修改之前,日本的電力供給關系是由電力公司主導的,電力公司幾乎包攬了包括發(fā)電、電網(wǎng)建設和銷售的所有渠道,自發(fā)電只占了極少部分。但是以1973年的石油危機為契機,日本從制度改革和市場調(diào)節(jié)兩個方面進行了改革,尤其是從1995年到2004年之間,日本的電力供給系統(tǒng)明顯發(fā)生了一系列變化——在導入市場競爭機制的同時,包括風能發(fā)電等多種形式的新型能源技術投放市場,實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。具體而言表現(xiàn)在以下3個方面:
(1)以法律形式推動電力市場化。以1995年第1次修改《電氣事業(yè)法》為契機,日本對電力供給進行了市場化經(jīng)營。為推行電力自由交易,從1995年至2003年短短八年之間,日本對《電氣事業(yè)法》進行了3次修改。其間新設立的電力批發(fā)商(IPP)和特定電力商制度打破了傳統(tǒng)電力公司對電力市場的壟斷。同時為保證市場的公正透明以及排解各種糾紛,日本還在2004年設立了社團法人電力系統(tǒng)利用協(xié)議會為電力市場提供保障服務參考(日)日本電気事業(yè)連合會ホームページ相關內(nèi)容http://www.fepc.or.jp/enterprise/jiyuuka/outline/hensen/sw_index_01/index.html.。
(2)導入特定電力商(PPS)制度,打破傳統(tǒng)電力公司的壟斷。繼2000年3月對使用2000KW以上的高壓電用戶實行電力自由化政策之后,從2005年4月起,日本對50KW以上的所有高壓電用戶開放了市場。根據(jù)這一政策,特定電力商(PPS)可以利用電力公司的電網(wǎng)為一般家庭提供配電服務。而根據(jù)未來將實施發(fā)送電分離的原則,傳統(tǒng)的電力公司在發(fā)送電的時候,也將成為特定電力商(PPS),從結果上推動了電費價格競爭,給消費者帶來了實際的好處。比如東京電力實施的“蓄熱調(diào)整契約”空気調(diào)和衛(wèi)生工學會編『建築·都市エネルギーシステムの新技術』2007年発行第243-244頁。制度,為夜間使用電力的客戶提供優(yōu)惠70%的電價,有效實現(xiàn)了高峰期的電力分流,達到了節(jié)能減排的目的。
(3)催生新能源加入市場。伴隨電力市場自由化的推進,各大電力公司為提高競爭力,不斷尋求新的能源以取代傳統(tǒng)能源進行發(fā)電。在上世紀70年代石油危機發(fā)生后,日本迅速改變了以往過度依存于石油發(fā)電的狀況,天然氣以及核電在短期內(nèi)得到了迅速發(fā)展。2011年3月11日東日本大地震后,日本的核能發(fā)電政策面臨困局,在相關政策的鼓勵下,大型太陽能發(fā)電以及風力發(fā)電近年來在日本得以迅速發(fā)展,已經(jīng)成為一種新生力量。同時,自發(fā)電的市場份額也呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢。
(二)日本的煤氣供給系統(tǒng)
煤氣作為照明燃料始于19世紀的英國,1812年煤氣燈首次出現(xiàn)在英國倫敦街頭。日本是在1872年引進煤氣燈技術的,但是發(fā)展迅速,至1915年日本已經(jīng)有了90多家煤氣公司。大正以及昭和初期,日本街頭的照明基本上都依靠煤氣燃料。戰(zhàn)后,伴隨日本經(jīng)濟的快速發(fā)展,煤氣燃料也普及到了一般家庭?,F(xiàn)在日本擁有大約210家煤氣公司,燃料也由原先的煤炭轉換成天然氣。天然氣占日本能源總量的15%,作為世界上最大的進口國,日本主要從印度尼西亞和澳大利亞進口天然氣。
1.日本燃氣的主要分類
日本的燃氣主要分為兩大種類。第一類被稱為城市燃氣,第二類被稱為LP(Liquefied Petroleum gas)燃氣。城市燃氣根據(jù)其可燃性又分為7類13種(見表2)。
在日本根據(jù)《煤氣事業(yè)法》進行商業(yè)服務的企業(yè),被稱為“一般煤氣事業(yè)者”。日本的燃氣現(xiàn)在大部分都是從國外進口的,進入市場之前,經(jīng)過去除硫磺、一氧化碳等工序后進行液化(LNG)處理。液化處理后的LNG燃料在正式進入市場前,又根據(jù)不同的熱量要求摻入LP燃氣并以氣化的狀態(tài)以高壓(1.0MPa)輸送到煤氣中轉站,根據(jù)客戶不同的需求再次調(diào)整氣壓,以中低壓(1.0~0.1MPa)的形式輸送至客戶終端。
2.日本的煤氣供給保障
與電力供給系統(tǒng)相同,日本的煤氣生產(chǎn)供給也全面實現(xiàn)了市場自由化。根據(jù)1954年通過的《煤氣事業(yè)法》,只要向經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣進行申請并得到批準,任何公司原則上都能參與煤氣關聯(lián)的產(chǎn)業(yè)。同時由于日本又是一個資源貧乏且自然災害多發(fā)的國家。根據(jù)迄今的統(tǒng)計,在地震災害發(fā)生后,因為煤氣燃燒造成人員傷亡的比率一直是最高的。因此,在提高煤氣有效利用率的同時,確保安全使用煤氣也是日本煤氣供給系統(tǒng)的重要課題。
為達到上述目的,日本主要采取了以下4個方面的措施:
(1)注重煤氣輸送管道質(zhì)量。日本大部分的煤氣管道都由一家名為JFE Engineering Corporation的公司進行鋪設,迄今為止,這家公司已經(jīng)為東京煤氣,大阪煤氣以及東邦煤氣這3家日本最大的煤氣公司鋪設了1.3萬公里長度的煤氣管道,高品質(zhì)的煤氣管道保證了煤氣的使用安全。
(2)導入自動供給調(diào)整系統(tǒng)。針對不同季節(jié)以及早晚煤氣使用高峰,日本導入了能預測管理煤氣使用量的MACS系統(tǒng),通過電腦遠距離程控操作,及時調(diào)整氣量供給以及氣壓,極大程度降低了單位能耗。
(3) 燃氣輸送實施階段性調(diào)壓。跟電力輸送一樣,燃氣在輸送的過程中也會產(chǎn)生損耗。根據(jù)統(tǒng)計,天然氣在液化或氣化的過程中的損耗率約為15%枝広淳子『エネルギー危機からの脫出』ソフトバンククリエイテイブ、2008年5月発行42.。為盡量減少這樣的損耗,同時也是為了確保輸送轉換時的安全,日本采取對廠家生產(chǎn)出的燃氣進行高壓模式的輸送,在輸送過程中又分別進行調(diào)壓控制,(詳細參見圖3)
如圖3所示,煤氣公司加工后產(chǎn)生的煤氣進入輸送管道后,經(jīng)過高、中、低3個調(diào)控閥門的調(diào)整分別輸送給相關的客戶。值得關注的地方是——在煤氣輸送時,針對不同的客戶群,中壓調(diào)控進行了再度細分(中壓A 3~10kg/cm2,中壓B 1~3kg/cm2),這樣的調(diào)整既能保證有效利用能源,又能確保設備和人員的安全。
(4) 在發(fā)展大規(guī)模管道煤氣的同時適當保持一定規(guī)模LP燃氣。日本從1929年開始使用LP燃氣(Liquefied Petroleum gas),最初時作為飛機燃料使用。LP燃氣正式走入民眾家庭是在1953年,最高峰時的使用量曾經(jīng)達到1 970萬噸(1996年),現(xiàn)在的使用量約為1 550萬噸(2013年)。由于LP燃氣具有適用性強,安置方便的特征,在日本一些偏遠地帶的集落以及不適宜集中鋪設管道的地區(qū),LP燃氣依然發(fā)揮著重要的作用。并且日本的法律規(guī)定,用戶規(guī)模70戶以上的LP燃氣設置區(qū)域適用現(xiàn)行日本《煤氣事業(yè)法》,而70戶以下的區(qū)域?qū)凇兑夯吞烊粴夥ā?,地方政府根?jù)上述法律進行監(jiān)督管理。
3.日本的煤氣新能源與技術革新
在日本,煤氣主要用于家庭燃氣以及大型建筑的冷暖設備。伴隨科學技術的不斷提高,出現(xiàn)了以各種煤氣為主要材料的新能源,其中以CGS和氫電池最具有代表性。
CGS(cogeneration system)。該技術泛指使用煤氣,使之在同一臺設備上同時可進行發(fā)電和輸送熱能的手段。由于CGS的節(jié)能和高效,CGS在大型建筑物被用做燃氣發(fā)電,而在一般家庭被當做燃料電池。在地震多發(fā)的日本,由于CGS使用的燃氣是用中壓輸送的,在安全近年來以燃氣(CH4)為動力源的CGS技術被廣泛地運用到日常生活中。利用CGS技術在發(fā)電時因為只發(fā)生氫氧化合反應而非常環(huán)保。同時,高分子類燃料電池(PEFC)固體氧化類燃料電池(SOFC)以及磷酸類(PAFC)燃料電池也逐步進入了家庭。
氫電池。該技術是指將氫氣作為燃料電池的原料,利用氫氣易保存的特點,隨時隨地在智能燃料電池設備里注入氫氣使之產(chǎn)生電能的一種方法。目前該技術在福岡縣北九州市已經(jīng)被實際使用于民生??梢灶A計在不遠的將來,伴隨技術的不斷進步以及相關法律的配套,氫氣電能會越來越被廣泛使用。
三、日本城市能源使用上的節(jié)能措施與技術創(chuàng)新
2011年3月11日發(fā)生的東日本大地震,是促使日本加快改變其能源政策的重大契機。福島第一核電站的核泄漏,使日本不得不重新審視其核能政策。同時由于“阿拉伯之春”引發(fā)的中東地區(qū)的政局不穩(wěn),也使日本當局擔憂既有的能源保障受到?jīng)_擊中津孝司?!喝毡兢违ē庭毳`政策を考える』創(chuàng)生社2012年12月発行。P226-227.。此外,也是為了實現(xiàn)《京都協(xié)議書》的承諾以及達到節(jié)能減排的的目的,日本在提高利用傳統(tǒng)能源有效利用率的同時,著力于不斷開發(fā)新的能源。在上述背景下,日本加快推動了區(qū)域集中供暖、低碳型城市、節(jié)能型城市等新型節(jié)能減排模式。
(一)以三大都市圈為中心的區(qū)域型集中式供暖已備雛形
冷暖房設備無疑是城市能源的消耗大戶。日本主要以“熱供給事業(yè)型”和“成套設備集中型”兩種形式以區(qū)域單位為城市的冷暖房提供能源。前者的“熱供給事業(yè)型”基于《熱供給事業(yè)法》(日)経産省資源エネルギー庁ホームページhttp://www.enecho.meti.go.jp/category/electricity_and_gas/other/effective_use/law001/.,是日本城市冷暖房能源的基本形式,“成套設備集中型”是對前者的補充。同時,為配合城市能源建設,日本還制定了一系列相關的法律。比如:與城市能源設施的建設關聯(lián)有《都市計劃法》、《建筑基準法》,與配管鋪設關聯(lián)的有《道路法》、《關于共用溝渠整修的特別措施法》、《道路交通法》,與熱源水關聯(lián)的有《河川法》、《港灣法》、《下水道法》,與設備設置有關的有《消防法》、《電氣事業(yè)法》,與城市能源全體關聯(lián)的則有《關于合理使用能源的相關法律》、《關于推進防止地球溫暖化的相關法律》等。
與歐美100多年前就開始的區(qū)域集中供能相比,日本的區(qū)域集中供能起步較晚。日本最初的區(qū)域集中供能始于1970年的大阪萬國博覽會的會場。
迄今為止,集中供能建設工程在日本一共有過3次高峰期,分別為上世紀70年代初期,90年代以及本世紀初。范圍從初期以首都圈大城市為中心擴展到了現(xiàn)在覆蓋全國的地方都市。
所謂區(qū)域集中冷暖房供能是指:由一個或多個供能平臺通過管道向多個建筑物提供冷熱水(蒸氣)從而達到冷暖房效果。由熱源設備、輸送設備、接收設備3個部分構成,適用于建筑物相對集中的區(qū)域。
集中供暖的熱源主要來自于熱電、煤氣、垃圾燃燒、設備排熱,用蓄熱槽等設備將上述能源進行臨時保管后,根據(jù)不同客戶的需求(冷房4°~7°,暖房120°~180°高溫水等)通過管道進行輸送。
集中供暖用的機械設備主要有加熱用的熱泵(heat pump)、鍋爐(boiler)系列以及冷卻用的冷凍機系列(蒸氣壓縮冷凍機,吸收式冷凍機以及吸附式冷凍機)。
供熱輸送方式分為6管式,4管式和2管式3種。
輸送管道的選配根據(jù)各地的實際情況進行判斷。埋設的方式也因地制宜分直接與間接方式進行埋設。
由于區(qū)域供暖的前提條件是人口相對集中。以東京都為中心的三大都市圈幾乎集中了日本總人口的一半以上,在該地區(qū)實施區(qū)域集中供暖無疑能更有效的利用能源。至2006年為止,日本全國一共有約80家企業(yè),在154處區(qū)域(東京60處)實施了區(qū)域供暖,占日本冷暖房耗能總量的1.4%(日)空気調(diào)和衛(wèi)生工學會編『建築·都市エネルギーシステムの新技術』2007年発行P7キ.。
(二)消除“城市熱島”,建設低碳型城市
伴隨城市化的發(fā)展,人口流動以及生產(chǎn)生活趨于集中,城市的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化,照射在泥土和植物上的熱能原本可以變成蒸氣揮發(fā)并使周圍的溫度降低,然而當熱能照射到水泥與柏油路面時熱量會被吸收,路面的溫度高于天氣的溫度,特別是在夏季時,空調(diào)排熱更會使局部溫度高于氣溫,在大城市里出現(xiàn)了“城市熱島”現(xiàn)象。
“城市熱島”概念在上世紀70年代被日本建筑界接受。日本的環(huán)保部門與建筑部門對熱島問題進行了詳細的調(diào)查。學界一致認為“城市熱島”不僅會增加能源的支出,還會波及人類的健康,加重空氣污染,破壞自然生態(tài)平衡。為應對“城市熱島”,日本各個地方根據(jù)各自的實際情況,積極采取了對應措施。主要有以下3種類型:
1.建設城市綠洲
以東京都為例,東京都在2002年制定了《東京都環(huán)境基本計劃》,削弱“城市熱島”是其中最為重要的一項內(nèi)容。東京采取了以下3種方法用于對應“城市熱島”。
(1)削弱“城市熱島”。還原城市的綠化是一項重要的手段,為此東京都在2002年通過了《環(huán)境保護條例》,條例規(guī)定建筑面積超過1萬平米的建筑物,在建設申請階段有義務提交與環(huán)保相關的計劃書。2005年3月以后更是追加了“削減熱島”的項目,規(guī)定1千平米以上的建筑物無論是改造還是新建都必須保證20%以上的綠化面積。
(2)導入新技術。在技術層面,用于降低建筑物表面溫度的高反射率涂料的開發(fā)正在緊鑼密鼓地進行著,2004年武藏野大學研制出了能使建筑物表層溫度降低15度的納米涂料,現(xiàn)在該涂料已經(jīng)運用于市場。
(3)建設城市風道。為使市區(qū)密集地帶的熱能得以迅速的散發(fā),日本一些城市利用靠近海洋的有利條件,積極疏通城市的風道,使污染的空氣和熱能得以快速釋放。諸如在高層建筑的周圍設置對應的綠地、在建筑群的上風處建設大型綠地公園,還有對河流周圍的風向進行測量計算后再規(guī)劃建筑配置等等。
(三)從節(jié)能到智能——日本城市能源問題的未來構思
2011年3月11日,日本東北部海域發(fā)生里氏9.0級地震并引發(fā)海嘯,造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。地震引發(fā)的海嘯影響到太平洋沿岸的大部分地區(qū)。地震造成日本福島第一核電站四個機組發(fā)生核泄漏事故。
311地震后,日本朝野一直在爭議是否需要恢復核能發(fā)電。作為一個資源緊缺的工業(yè)國家,核能的確是一個必不可缺的資源,但是如何在地震頻發(fā)的日本保證核能發(fā)電萬無一失卻是一個無解之題。在有限的條件下,提高單位能耗,減少能源支出或許是日本目前的唯一選擇,而日新月異的科技進步無疑給這種選擇提供了可能。如同渡文明所說的;“東日本大地震給予了日本探索人類第三次能源革命的使命”(日)渡文明『未來を拓くクール·エネルギー革命』PHP研究所2012年3月発行P12.那樣,日本正在舉“產(chǎn)官學”之力推動節(jié)能減排。節(jié)能城市計劃和智能城市計劃就是其典型的舉措之一。
1.節(jié)能城市計劃
日本早在1993年就制定了建設節(jié)能城市的計劃并付諸于研究。1993年4月在舊通產(chǎn)省工業(yè)技術院的統(tǒng)籌安排下,財團法人日本節(jié)能中心將“新技術開發(fā)計劃”,“節(jié)能開發(fā)計劃”和“地球環(huán)境技術開發(fā)”計劃進行了合并,重新制定了“節(jié)能城市研究計劃”,集中力量對包括城市能源的回收、運送、技術更新、供給等圍繞提高城市能源有效利用率的問題進行了綜合研究。
該計劃主要分6大部分,分別是未利用能源的回收轉換技術、能源的運輸和儲存、能源的供給與利用、減輕環(huán)境負荷的技術、節(jié)能關聯(lián)技術、系統(tǒng)化技術(日)空気調(diào)和衛(wèi)生工學會編『建築·都市エネルギーシステムの新技術』2007年発行P7.。參加該計劃的機構基本上都來自于一線,幾乎包括了日本國內(nèi)所有大企業(yè)。而政府方面則由通產(chǎn)省工業(yè)技術院負責牽頭,國立研究所以及新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合研究開發(fā)機構(NEDO)負責科研保障。重視的程度可以說是傾舉國之力也不為過。
迄今為止,該機構的研究成果已經(jīng)被廣泛用于指導日本的城市能源布局。在日本現(xiàn)在已經(jīng)有被官方認可的節(jié)能型城市26所,并且還在不斷增加。
2.智能城市計劃
智能城市是節(jié)能城市的2.0版,日本的智能城市的目標是:在抑制二氧化碳的排放的同時,還能將能源利用率達到最佳狀態(tài)。并且智能城市還應具備應對自然災害的能力。
所謂智能城市簡而言之就是將迄今為止依托大型供電設施為基礎的“系統(tǒng)型” 能源和從住宅、商業(yè)設施等產(chǎn)生的電力、熱能轉化的“分散型”能源,用智能網(wǎng)絡進行系統(tǒng)化管理,最終達到能源的“自產(chǎn)自銷”。
智能城市還處于試驗階段,目前最為成功的事例是2013年6月在大阪胤市,由大和建筑設計施工的SM·ECO晴美臺建筑群。該建筑群的所有能源都來自于太陽能,利用家庭用蓄電池進行能量轉換,由家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS)進行能源管理。
伴隨科學技術的發(fā)展以及人類社會對提高生活水平的普遍要求,可以預想在不遠的將來,全世界范圍內(nèi)必將涌現(xiàn)越來越多的智能城市。中國應該牢牢把握產(chǎn)業(yè)升級的良好時機,積極吸收日本在能源利用方面的經(jīng)驗教訓,在推動城鎮(zhèn)化建設的同時,在城市節(jié)能建設方面取得更大的進步。
[參 考 文 獻]
[1]枝広淳子. 擺脫能源危機[M].東京:軟銀創(chuàng)造出版,2008.
[2]橘川武郎.電力改革——能源政策的歷史性大變動[M].東京:講談社,2012(2)88-91.
[3]中津孝司.對日本能源政策的思考[M].東京:創(chuàng)生社,2012(12)225-227.
[4]日本熱能供給事業(yè)協(xié)會.熱能供給事業(yè)便覽[M].東京:旭出版,2012.
[5]日本空氣調(diào)和衛(wèi)生協(xié)會.建筑與城市能源系統(tǒng)的新技術[M].東京:丸善書店,2007.
[6]渡文明.開拓未來的冷能源革命[M].東京:PHP研究所,2012.
[責任編輯 李 穎]