中国城市低碳规划方法探索

封 颖，蔡博峰

(1.中国科学技术信息研究所，北京 100038;2.环境规划院气候变化与环境政策研究中心，北京 100012)

中国城市低碳规划方法探索

封 颖1，蔡博峰2

(1.中国科学技术信息研究所，北京 100038;2.环境规划院气候变化与环境政策研究中心，北京 100012)

本文试图探索性研究中国城市低碳规划的逻辑框架和重点需要考虑的问题。建立城市排放清单是基础性工作，碳排放目标是低碳城市规划的硬约束和核心目标，基于此，以返溯法构建低碳路线图，提出重点方向和实施低碳的措施。低碳规划中建议城市清单的边界同时考虑市域和狭义城市。低碳重点方向建议侧重城市能源供应、交通、建筑和废弃物处理等城市特征。

城市低碳规划;清单;框架;重点方向

城市是人类社会、经济活动的核心地区，是能源消耗的高强度地区，因而也是人为温室气体排放的关键源和绝对主体［1－3］。根据IEA(国际能源协会)计算，2005年城市消耗了全球76%的煤炭、63%的石油和82%的天然气，排放了约71%的人为温室气体，并且IEA预测城市温室气体排放比例到2030年会增长到76%［2］。大城市领导组织 (C40)则认为城市温室气体排放已经占全球排放的80%，并且其研究成果也受到了联合国人居署的引用。

因而，城市必然是全球低碳发展的核心和主体，在应对全球气候变化和碳减排方面发挥着决定性作用。

中国是一个城市化非常快的国家。根据《第六次全国人口普查》，2010年中国城市化率已经达到49.68%，和全世界 2010年的城市化水平(50.6%)［4］一致。中国城市化和碳排放增长趋势非常一致 (见图1)，呈现出非常显著 (R2=0.919)的正相关性。城市低碳发展是我国城市积极应对气候变化和可持续发展的必然之路，本文试图借鉴国际城市低碳规划的方法和体系，结合中国城市特色，探索性研究中国城市低碳规划的思路和方法。

图1 中国城市化水平和CO2排放 (1970—2009年)

1 中国城市低碳规划框架

中国当前尚缺乏成熟、系统的低碳城市规划方法体系。但低碳城市规划框架思路应该包括如下5方面内容，即:城市温室气体清单→城市低碳目标和低碳发展路线图→低碳发展指标体系→低碳发展重点方向→低碳重要措施。

2 城市温室气体清单

编制中国城市温室气体清单，需要注意以下两个关键问题。

2.1 明确清单边界和范围［7－8］

中国城市和西方城市存在很大差异，从而导致城市温室气体排放和国际城市间比较的困难。中国和西方城市的最根本区别就在建制市的管辖范围上。西方城市是指城市本身，核心和主要部分是城市建成区，中国城市是一个行政区划等级，包括广大农村、林地等，导致中国城市很大程度上失去了城市的特征，变成了区域概念，而不是人口、经济的聚集点。作者提出研究城市清单时，考虑两个清单边界，一个是城市行政区域范围，另一个是狭义城市范围，作者将其定义为包括城市建成区90%面积的最小市辖区，从而突出城市特征，符合国际上对城市的认识。

城市温室气体清单范围是指清单所包括的排放过程。一般可分为直接排放过程和间接排放过程。具体可分为三个尺度，①尺度1:所有直接排放过程，主要是指发生在清单地理边界内的温室气体排放过程。②尺度2:由于电力、供热的购买和外调发生的间接排放过程。以用电为例，大部分城市的电力依靠购买或外调，所以并不直接产生温室气体排放，但可能所购电力来自火力发电，而火力发电产生温室气体，所以这部分温室气体算为城市间接排放。③尺度3:未被尺度2包括的其他所有间接排放。这一尺度所包括的范围很广，包括城市从外部购买的燃料、建材、机械设备、食物、水资源、衣物等等，生产和运输这些原材料和商品都会排放温室气体。

西方城市温室气体清单范围绝大多数包括尺度1和尺度2，个别城市仅包括尺度1，但基本没有将尺度3包括在核算范围内。作者建议中国城市清单考虑采用尺度1+尺度2。符合中国许多重点城市电力消费也是依靠外部调用的特征。

最后，由于西方城市的行政自治和民主管理的特点，城市温室气体清单都分为全市排放清单(Citywide inventory)和政府排放清单 (Government inventory)，后者属于前者，但单独列出。对于政府部门的温室气体排放，城市可以采取合理的强制措施进行减排，而对于全市域内的排放，则更多依赖于市场经济手段和宣传教育。这一思路和方法非常值得我们借鉴和学习。

2.2 城市温室气体及排放源

《京都议定书》中列出人类排放的温室气体主要有6种，即二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4)、氧化亚氮 (N2O)、氢氟碳化物 (HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫 (SF6)。中国为非附件一缔约方，核心义务是提交CO2、CH4、N2O三种温室气体清单。考虑中国城市温室气体清单工作尚处在起步阶段，因而建议清单主要针对 CO2、CH4、N2O三种温室气体，排放源情况见表1。随着方法的成熟和数据的完备，逐步将其他温室气体纳入清单。

表1 城市温室气体排放源及类型

3 城市低碳目标和低碳发展路线图

城市未来温室气体排放目标是城市低碳发展的方向。这一目标可以是绝对总量目标，也可以是强度目标 (例如单位GDP的CO2排放量)。但绝对总量目标可分解性、可操作性和可考核性更强，可以通过碳排放的硬约束从各个方面驱动整个城市向低碳方向发展。

当前发达国家城市低碳目标确立的逻辑过程非常清楚 (见图2)。欧洲各国大城市由于其本国已经承诺了明确的减排目标，城市为了起到表率和带动作用，低碳发展的态度更为积极，其低碳目标往往高于其所在国家低碳目标。

明确了定量化的低碳目标后，就需要进一步确定城市发展的低碳路线图。通过城市未来发展的各种情景，明确各主要部门和行业的可能CO2排放情况和减排潜力，根据模型分解目标，提出主要部门和行业的减排目标和实现途径。

国际上确定城市低碳发展路线图的主流方法是返溯法 (Back－casting)，其核心是:首先根据人们的某种期望目标建立可行和合理场景 (低碳目标);其次由未来场景反推到现实系统，找到实现最佳场景的途径和方法。

日本京都市2005年CO2排放量为801万吨，人均排放5.4吨CO2。京都市根据未来发展情景和低碳愿景，确定低碳目标是2030年CO2排放量相比1990年减排40%。

京都市为实现低碳发展目标，提出六大战略(见图3):①步行城市，大力发展和倡导步行;②京都市建筑和森林保育;③低碳生活方式;④工业去碳;⑤综合利用可再生能源;⑥建立基金机制。第6个行动方案未在图3中出现，原因是资金机制不直接产生减排效果。京都市再对六大战略进行更加细致的分解，首先将减排目标分解至各个部门，然后再明确各部门每个详细的战略行动、时间阶段、减排效果和实施方案［9－12］。

展望实现低碳目标的城市低碳情景和低碳未来对于城市决策者非常重要，低碳规划需要给决策者明确展示在低碳目标下，未来城市的低碳情景和城市面貌。从而决策者可以确定付出努力和成本是否有价值，同时也是对公众低碳宣传的重要内容。

4 城市低碳规划指标体系

指标体系是低碳城市规划的核心内容之一，合理完善的指标体系不仅可以有效地评价城市低碳发展现状，并且可以明确城市今后发展方向。低碳城市规划的指标体系应充分体现低碳城市发展的各个方面，同时要考虑指标的可计算性和可考核性 (见表2)。指标体系的原则应该是协调发展和减排的关系;反映不同城市发展阶段特征;突出低碳城市发展的主要矛盾和核心原因。

图2 低碳城市目标的确定

图3 日本京都市低碳目标分解和行动方案

表2 低碳城市指标体系

此外，国外许多城市的低碳发展规划都包括了对低碳行动方案的监督机制，也有城市根据排放清单提供的基准数据对其行动方案执行状况进行比较评估［13］。因此，国内城市可以考虑将一些常规性指标例如燃料使用、汽车出行百分比、车辆行驶里程等纳入城市低碳指标中进行年度考核。

5 城市低碳发展重点方向

由于中国城市和西方城市的差异，使得中国一些城市编制城市低碳规划时，核心内容往往是工业 (产业)低碳发展，同时还包括了农业低碳发展。而这些内容在西方城市的低碳规划中往往处于次要地位。西方低碳城市规划的重点几乎都是城市能源供应、交通、建筑以及废弃物处理，具有非常突出的城市特征。而这些方向在中国低碳城市规划中反而处于次要地位。因为除了能源供应以外，其他各项相比工业能源消耗和温室气体排放来讲都很小。这就使得中国低碳城市规划很大程度上失去了城市特色，变为和省 (区域)低碳规划性质完全一样的发展规划。

对于中国城市行政区划范围，工业能耗往往占据很大比例，所以工业低碳发展，尤其是电力、钢铁、水泥、化工等高能耗、高排放行业的低碳发展非常重要。但不能忽略城市自身特征而把城市等同于区域概念。本文提出中国城市低碳发展的5个重要方向:低碳工业、低碳能源供应、低碳交通、低碳建筑和低碳废弃物处理。鉴于国内对于城市规划中工业低碳发展已经非常重视，论述也很多，因而侧重讨论后4个低碳发展方向。

5.1 低碳能源供应

全球绝大部分的电力资源的消费终端都是城市，尽管全球电力消费仅占能源终端消费的17%，但其CO2排放却占总排放的40%。主要是由于70%的电力是由化石能源产生的［14］。由于城市的高强度用电特征和负荷峰谷的巨大差异，智能电网成为城市低碳能源供应发展的核心。当前还没有经济有效的大容量电能存储手段，致使电的生产和消费必须随时保持平衡，而城市电力负荷是随时间而变化的，为满足供需平衡，电力设施必须根据全年的峰荷来规划和建造。由于系统处于峰荷附近的时间每年很短，所以电力资产利用率低下。中国城市发展智能电网，要突出基于电网负荷设计供电需求和以供电生产端调动终端负荷(主要依靠价格信号等)，使消费者通过智能电网，以根据个人偏好定制其电能消费，从而平衡负荷。从我国智能电网的发展规划和当前主要城市电网的发展现状来看，城市智能电网的主要方向应该集中在智能变电站、智能配电网和智能电表三个方向。

5.2 低碳交通

2008年全球交通用油占全球石油总消耗的61.4%，总量达21.50亿吨标油，交通部门已经成为全球石油消耗的最大和增长最快的部门［15］。根据IEA计算，2008年全球交通部门排放66.05亿吨CO2，占据能源活动CO2排放的22%［16］。2008年全球道路运输排放48.48亿吨CO2，占交通部门排放的73.4%［16］。因而道路运输是交通CO2排放的核心主体，而城市是道路运输尤其是道路客运(包括私家车和公共交通)的主体。城市交通的低碳发展包括改变交通模式、提高机动车能效、替代能源和提高行驶效率等方面。

5.3 低碳建筑

全球2007年与建筑相关的CO2排放 (包括直接排放和用电、用热导致排放)共81亿吨，其中直接排放27.68亿吨，间接排放53.32亿吨。民用建筑排放47亿吨，商用建筑排放29亿吨，其他建筑排放5亿吨。全球民用建筑排放水平为0.7吨CO2/人［17］。欧盟15国建筑 CO2排放约占能源利用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%来自商业建筑和其他［18］。

中国建筑在50～70年的生命周期中，建筑材料的建筑过程消耗的能源一般占建筑全生命周期能源消耗的20%左右，如果认为与建筑相关两类能耗的能源结构比例相当，则碳排放的比例和能耗比例基本一致。2006年，我国建筑总面积为395亿平方米，总商品能源消耗5.63亿吨标准煤，占当年全国总能耗的23.1%［19］。中国2006年建筑CO2共排放15.5亿吨，占中国2006年化石能源燃烧CO2排放的27.6%，建筑 CO2排放中43.38%来自建筑采暖［20］。因此，中国城市建筑当前低碳发展的核心是建筑采暖和电器节能。建筑采暖的减碳需要通过建筑采暖的“热改”推动，通过改革采暖收费方式，降低采暖能耗。

5.4 低碳废弃物处理

城市废弃物处置包括垃圾处理和废水处理，排放的主要温室气体是CH4。城市废弃物所排放的CH4是城市CH4关键排放源。全球约3% ～4%的人为温室气体排放是由垃圾填埋产生。垃圾填埋后，垃圾中的有机物进行好氧分解，时间可能持续数天或数月，当填埋区内氧被耗光，垃圾中的有机物生化反应进入厌氧阶段。有机物厌氧分解生成的气体为CH4、CO2。由于城市垃圾往往经过人工收集和管理，因而很容易形成厌氧条件，创造产生CH4的途径。所以城市废弃物处理的CH4排放在西方城市清单中往往处于较为重要的地位。中国城市生活垃圾绝大部分以填埋形式处理，占全部处理量的70%以上。因此，清洁、有效地利用垃圾填埋场产生的CH4，是中国城市废弃物低碳发展的方向。

此外，我国污水处理后的污泥处理也是城市废弃物低碳减排的重要方向。污泥处理处置技术以脱水—填埋、生物堆肥、厌氧消化、干化—焚烧为主。从处理过程的碳排放角度来看，厌氧消化和好氧生物堆肥的碳减排效果较好。从碳减排角度综合来看，生物堆肥+土地利用和厌氧消化+沼气发电是最具优势的两种处理处置工艺路线。

6 城市低碳规划重要措施

6.1 城市低碳措施的原则

城市低碳措施的设计原则可以借鉴Stern等人基于行为学和社会学的研究成果［21－22］。①将高影响行动设定为优先级。②提供足够的财政激励。③有力地推广项目。④利用可靠的信息辅佐决策。⑤项目简单易行。⑥提供质量保证。

6.2 低碳措施需要侧重考虑的内容

城市低碳措施需要侧重考虑各类技术的发展阶段，针对不同的阶段，采取不同的政策支持措施 (见图4)。

图4 不同阶段低碳技术需要的政策支持

同时，对于各类低碳措施和技术，应该估算出其成本或者对GDP的影响，减排潜力大小以及对就业的促进作用。从而使决策者明晰在多少投入的情况下，能获得多少环境、经济、社会收益，以便决策者的决策能得到各执行部门和广大公众的支持和理解。国际城市在低碳发展战略中比较注重经济成本效益和社会效益 (例如就业率等)。首尔的“低碳和绿色增长总体规划”中提出2030年将会带来100万个就业岗位;西雅图低碳发展规划中清洁技术提供工作岗位的比率比全美平均水平高 64%等［22］。

7 结论

尽管中国许多城市已经确立低碳发展之路，也积极编制了城市低碳规划，但是作为一个学术方向，中国的低碳城市规划尚属起步阶段。当前已经完成的一些城市低碳规划的许多内容还是传统城市规划和城市专题规划的套用。城市低碳规划与中国城市以往各类规划有一个非常显著的区别，即其有非常明确的碳排放约束作为核心目标，其他各类路线图、重点方向和措施都是围绕这一核心目标服务的。所以城市低碳规划逻辑性非常强，可考核性和可测量性强。这一点国内城市和国外城市完全一致。本文在研究中国城市低碳规划的逻辑框架时，提出了规划中需要重点考虑的问题，这些问题有些是国际城市低碳规划普遍面临的，有些是中国城市特有的，但理清中国城市低碳规划的逻辑思路和解决的重点问题，无疑是中国城市低碳规划发展的重要一步。

［1］UN－HABITAT.State of the World's Cities 2008/2009 ［R］.2008.

［2］IEA.Cities，Towns＆Renewable Energy ［R］.2009.

［3］Bank The World.Cities and Climate Change:An Urgent Agenda ［R］ .2010.

［4］UN－HABITAT.State of the World's Cities 2010/2011:Bridging The Urban Divide ［R］.2010.

［5］The World Bank.World databank ［R］.2010.

［6］British Petroleum.BP Statistical Review of World Energy ［R］.2010.

［7］蔡博峰，刘春兰，陈操操.城市温室气体清单研究 ［M］.北京:化学工业出版社，2009.

［8］蔡博峰.城市温室气体清单研究 ［J］.气候变化研究进展，2011，7(1):23－28.

［9］Kyoto Research Team of Sustainable Society.A Roadmap towards Low Carbon Kyoto ［R］ .2009.

［10］Gomi K.，Shimada K.，Matsuoka Y..A low－carbon scenario creation method for a local－scale economy and its application in Kyoto city ［J］.Energy Policy，38(9):4783 －4796.

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［12］蔡博峰，曹东.中国低碳城市发展与规划［J］.环境经济，2010，(12):33－38.

［13］IEA.Combined Heat and Power［R］.2008.

［14］IEA.World Energy Outlook 2010 ［R］.2010.

［15］IEA.CO2Emissions from Fuel Combustion 2010－Highlights ［R］.2010.

［16］IEA.Energy Technology Perspectives 2010 ［R］ .2010.

［17］Petersdorff Carsten，Boermans Thomas，Stobbe Ole，et al.Mitigation of CO2 Emissions from the Building Stock ［R］.2004.

［18］清华大学建筑节能中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

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［21］戴洁 译.碳减排项目设计原则 ［J］.环境科技动态，2010，(4):25－26.

［22］气候组织.国际视角的城市低碳发展－国际城市气候变化行动计划综述 ［R］.2010.

(责任编辑 谭果林)

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

国家软科学项目 (2010GXS3K057，2010GXS1K087和2011GX4K071)。

2011－10－17

封颖 (1980－)，女，博士，助理研究员;研究方向:科技政策与环境政策研究。