鄭宏媚 鄭宇涵

【摘? 要】隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消費(fèi)也快速增長(zhǎng)。隨著節(jié)能減排的壓力越來(lái)越大，能源的代謝需要根據(jù)需求進(jìn)行更替。論文就京津冀城市群能源代謝時(shí)空特征分析并對(duì)能量代謝進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)控提出建議。

【Abstract】With the rapid development of China's economy， energy consumption is also growing rapidly. With the increasing pressure of energy conservation and emission reduction， the energy metabolism needs to be replaced according to the demand. This paper analyzes the spatiotemporal characteristics of energy metabolism in the Beijing-Tianjin-Hebei city cluster and puts forward some suggestions for the optimization and regulation of energy metabolism.

【關(guān)鍵詞】城市群;研究進(jìn)展;優(yōu)化調(diào)控;空間格局;能源代謝

1 京津冀城市群概念

城市群是指以特大城市為核心，以一個(gè)以上的大城市為單位，空間組織非常緊湊并最終實(shí)現(xiàn)高度城市化和高度整合的城市群體[1]。它是工業(yè)化和城市化發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物，也是城市和大都市區(qū)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物。從高層城市化的角度來(lái)看，它將在城市群空間內(nèi)突破行政區(qū)劃制度的約束，逐步實(shí)現(xiàn)“十個(gè)相同”，即統(tǒng)一規(guī)劃城鄉(xiāng)發(fā)展、行業(yè)整合、市場(chǎng)整合、運(yùn)輸整合和信息整合，具有共同的經(jīng)濟(jì)金融、科學(xué)技術(shù)、生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的經(jīng)濟(jì)共同體和利益共同體。具體包括：規(guī)劃界、經(jīng)濟(jì)界、城鄉(xiāng)界、交通界、信息界、金融界、市場(chǎng)界、創(chuàng)新界、環(huán)境保護(hù)界和生態(tài)界。從高度綜合的分析來(lái)看，城市群建設(shè)必須促進(jìn)六大融合，包括區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合和城市群的布局的融合、城鄉(xiāng)之間的融合和城鄉(xiāng)建設(shè)的融合、區(qū)域市場(chǎng)建設(shè)的融合這幾個(gè)方面，與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)整合共同組成[2]。自然環(huán)境的保護(hù)對(duì)應(yīng)于生態(tài)文明建設(shè)之間的互相融合、社會(huì)的發(fā)展和社會(huì)的保障體系之間的互相融合。

2 城市能源代謝框架

現(xiàn)今城市化進(jìn)程越來(lái)越快，城市發(fā)展中至關(guān)重要的是能源問(wèn)題，此過(guò)程中能源的不合理消耗帶來(lái)了很多環(huán)境問(wèn)題。在可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)下，我們需要著眼于“在城市能源方面怎樣進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)”的核心問(wèn)題，闡明能源內(nèi)部代謝的工作機(jī)制，為轉(zhuǎn)型和發(fā)展提供參考。中國(guó)城市能源系統(tǒng)的升級(jí)，能源代謝形式再到最后消耗形式的所有能量過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中有廢物產(chǎn)生。

簡(jiǎn)而言之，城市能量代謝是城市地區(qū)能源消耗和廢物產(chǎn)生的過(guò)程，主要包括四個(gè)環(huán)節(jié)：能量輸入、加工轉(zhuǎn)化、終端消耗和能量代謝污染物的排放。能源代謝的主要特征是直接能量代謝和間接能量代謝的存在。

其中，直接能量代謝是單向的，間接能量代謝是雙向的和重疊的。在深入了解城市能源代謝的內(nèi)涵和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探索城市能源代謝的內(nèi)在機(jī)理，為城市能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)確定了依據(jù)，為制定城市能源政策提供了科學(xué)依據(jù)。

近年來(lái)，通過(guò)不同方法對(duì)城市的能源代謝的過(guò)程進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)，城市能源代謝的問(wèn)題，像是復(fù)雜性等方面體現(xiàn)在了能源消耗的規(guī)模上，反映在城市內(nèi)部能量代謝途徑的交疊處，形成了一個(gè)由多個(gè)部門(mén)、多個(gè)能源流組成的復(fù)雜的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體，這樣就能使得城市的能源系統(tǒng)其中的每個(gè)部門(mén)和能量流描述成為一個(gè)組合結(jié)構(gòu)，并且可以使用生態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)分析城市的能源代謝過(guò)程[3]。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析最初應(yīng)用于自然生態(tài)系統(tǒng)，由于其在分析結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面具有優(yōu)勢(shì)性，因此，逐漸應(yīng)用于城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、水，還有能源的網(wǎng)絡(luò)的研究。本文綜述了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法的發(fā)展及其在城市能量代謝中的使用價(jià)值，指出了現(xiàn)有研究的問(wèn)題。

3 京津冀城市群能源代謝時(shí)空特征分析

對(duì)于中國(guó)各個(gè)省份及其地區(qū)的研究分析中，結(jié)合生態(tài)環(huán)境方面的具體分析，通過(guò)運(yùn)算得到了各省的能耗以及在能源方面總體的投入和產(chǎn)出，描述了中國(guó)的7個(gè)城市的能流結(jié)構(gòu)。在北京、天津以及河北的許多部門(mén)之間構(gòu)建生態(tài)組合結(jié)構(gòu)，以基于間接能耗計(jì)算京津冀城市群的直接能耗考察了城市各部門(mén)之間的能量代謝途徑，北京、天津以及河北之間的能量流動(dòng)和這些地區(qū)在能量流動(dòng)中的具體生態(tài)狀況。

隨后，以北京和天津以及河北為整體研究對(duì)象，根據(jù)總體的投入與產(chǎn)出，結(jié)合生態(tài)結(jié)構(gòu)，在行業(yè)和能源方面對(duì)北京-天津-河北城市群進(jìn)行了進(jìn)一步研究。流量以節(jié)點(diǎn)為單位，以路徑的部門(mén)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算部門(mén)和區(qū)域的能耗，詳細(xì)描述了各個(gè)部門(mén)與京津冀之間的能源流動(dòng)。

最后，研究團(tuán)隊(duì)使用此方法將多區(qū)域的投入與產(chǎn)出再加上生態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析研究，從多個(gè)角度合理分析：一種是利用整個(gè)京津冀地區(qū)與中國(guó)其他省以及自治區(qū)的能源流進(jìn)行研究;另一個(gè)觀點(diǎn)是分析北京和天津以及河北之間的能量的流動(dòng)以及代謝機(jī)制。

4 能源代謝優(yōu)化調(diào)控

馬克思提出過(guò)“新陳代謝”，它用來(lái)描述涉及城鄉(xiāng)之間的新陳代謝關(guān)系。雅培·沃曼撰寫(xiě)了一篇重要的文稿，題目為“城市的新陳代謝”。在文稿中介紹整體的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和工程界有關(guān)的新陳代謝的思想。文中對(duì)美國(guó)的虛擬城市進(jìn)行了量化，在代謝的輸入方面（水、食物、燃料）和輸出的方面（污水、固體廢物、空氣污染物）進(jìn)行了分析。其研究分析了自然條件和環(huán)境存在的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)了能源使用與消費(fèi)增加有著密切的關(guān)系。在過(guò)去的幾十年中，城市化進(jìn)程的快速發(fā)展導(dǎo)致空氣污染、資源枯竭等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得能源的代謝優(yōu)化和調(diào)控勢(shì)在必行。

目前，設(shè)計(jì)學(xué)科專(zhuān)業(yè)有非常多關(guān)于城市新陳代謝的研究與思考。流體代謝的過(guò)程和流向的概念引申出了一種設(shè)計(jì)方法，這個(gè)方法致力于固定空間形式的過(guò)程（方向、柔韌性、開(kāi)放性）。另外，全世界各個(gè)國(guó)家都非常關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，并且都提出了相應(yīng)的改造計(jì)劃，其中比較有名的是LEED計(jì)劃。這些計(jì)劃的主要靈感來(lái)自定量問(wèn)題，如資源流動(dòng)、建筑性能和效率以及城市景觀。同時(shí)，這些設(shè)計(jì)方法注重城市新陳代謝的技術(shù)方面，并支持了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)條件。

相反，城市代謝框架渴望開(kāi)發(fā)一種綜合的多指標(biāo)方法，該方法允許設(shè)計(jì)師在自然抽象和具體表現(xiàn)之間進(jìn)行切換。這種方法可以重新配置物質(zhì)流，以形成資源節(jié)約型城市，并解決緊迫的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)城市新陳代謝的研究變得越來(lái)越重要，城市代謝對(duì)能源、材料和廢物在城市中的代謝進(jìn)行測(cè)量和分析。

當(dāng)前，關(guān)于城市新陳代謝的研究幾乎全部集中在分析物質(zhì)流動(dòng)上。盡管更好的量化對(duì)該區(qū)域和區(qū)域資源流動(dòng)的分析很重要，相應(yīng)的這些研究有一個(gè)共同的問(wèn)題，就是忽視了資源方面與空間方面的改變。

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)城市群不斷發(fā)展，能源消耗持續(xù)增加，節(jié)能與減排產(chǎn)生了非常大的壓力，這就需要提高節(jié)能減排策略的科學(xué)性，并且優(yōu)化對(duì)碳代謝的能量的操控性[4]。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙顏創(chuàng)，趙小鋒，林劍藝，等.廈門(mén)市城市能源代謝綜合分析方法及應(yīng)用[J].生態(tài)科學(xué)，2016，35（5）：110-116.

【2】Su MR， Fath B D， Yang ZF. Urban Ecosystem Health Assessment：A Review[J]. Science of the Total Environment，2010，408（12）：2425-2434.

【3】Jones NF， Pejchar L， KieseckerJ M. The Energy Footprint：How Oil，Natural Gas，and Wind Energy Affect Land for Biodiversity and the Flow of Ecosystem Services[J]. Bioscience，2015，65（3）：290-301.

【4】張雷.經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放的影響[J].地理學(xué)報(bào)，2003，58（4）：629-637.