智慧低碳城市建设路径分析及低碳减排措施研究*

李 坤,孙云利,胡 凯,马 露,朱学敏

(1.安徽建工生态科技股份有限公司,安徽 蚌埠 233000;2.安徽科技学院 建筑学院,安徽 蚌埠 233000)

在严峻的国际形势和国内经济结构大调整的背景下,我国提出了2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和的目标,此举对国家发展具有重要的战略意义。为实现这一目标,必须将低碳理念全面地渗透进社会各行业,优化产业布局、能源结构和资源利用等。城市作为碳排放的重要输出源,合理地开展城市设计、空间规划和碳源碳汇管理等,可以有效实现城市的低碳发展,构建智慧城市可持续发展的建设模式,因此,智慧低碳城市的建设是实现双碳目标的重要内容之一。

智慧低碳城市建设研究已取得一定的成果,庞博等[1]对智慧低碳城市的发展动力机制进行分析,提出技术发展与创新是内驱力、城市功能升级是外在因素、优质人才和资本支持是外驱力等内容,补充了智慧低碳城市的建设意义与实现路径;吴秀琴[2]首先对我国城市建设的问题进行了分析,指出我国在低碳城市空间规划、建筑设计、经济结构和市政路网上的不足,从低碳城市理念出发,提出了相对应的解决思路和措施;在此基础上,李魁[3]深入研究了低碳城市建设和运营期的现状问题,从城市整体规划、产业布局、道路系统等方面分析城市规划原则和理念,进一步提出低碳城市的规划策略和具体实施措施,有助于创建一个绿色可持续发展的低碳城市;陈楚君等[4]基于我国低碳城市的建设迫切性和社会经济发展程度,对建设目标进行分解化、建设指标进行重构化,将低碳理念落实到我国城市规划的细节处,有助于规划师制定低碳城市发展建设的实施措施;周培[5]以厦门市10年低碳建设实践为例,全面系统地分析了低碳城市建设的路径和成果评价方法,肯定了厦门市低碳城市建设的显著成绩,同时也总结出了4个方面的不足:如政策引领力度不够,应细化专项方案;量化建设成效评价指标体系不健全;城市功能改造不全面;建设策略研究不够深入、可信度不足,进而提出相应的优化措施。

现有的研究主要针对低碳城市建设机制、规划理念和评价指标方面[6-10],系统性的建设路径和具体措施研究仍有不足。本文基于城市建设的五大体系:能源体系、建筑体系、交通体系、资源体系和碳管理体系,提出一系列的基于低碳理念的建设思路与具体实施措施,进而构建智慧低碳城市的建设实施路径,为智慧低碳城市建设和运营期的碳管理提供有效的参考借鉴。

1 智慧低碳城市建设路径

智慧低碳城市建设的目的是有效控制城市中碳循环过程中碳的排放与吸收,基于低碳能源体系、绿色建筑体系、智慧交通体系、再生资源体系和低碳管理体系的优化建设以及过程性评价和管理,可以实现智慧低碳城市的建设目标(见图1)。

图1 智慧低碳城市建设路径

1.1 城市规划建设

科学技术的发展为城市建设智能化和低碳化提供了技术支撑,从城市空间规划、产业整合布局、经济结构调整和交通形式优化等方面,全面构建智慧低碳城市。在城市规划过程中,低碳理念要落到实处,相关研究表明,紧凑合理的空间布局可以有效提高城市功能区域间的协同效率,降低过程性无效工作的碳排放量,集约低碳的空间结构形态是多核心的,如厦门市的“一岛一带多核多中心”空间布局结构,保证各分工区域有条不紊地发挥功能,且有效促进了各区域间的联系,提高了城市整体的运行效率,降低了无效过渡工作的碳排放,此理念对低碳城市管理体系的研究具有重要的参考意义。

在城市建设过程中融入低碳理念,以市级住建局为牵头单位,引导本市内建筑企业积极学习引进先进低碳节能技术,组织技术骨干培训活动,优化配置社会资源,有效降低施工环节的碳排放。为营造绿色施工环境,在建筑场地布局设计中融入低碳理念,合理划分施工场地,采取降尘减排的措施,加强资源回收利用,提高施工场地工作效率的同时降低能源消耗。

1.2 碳管理制度

在严峻的能源危机和经济发展需求的背景下,对低碳城市的建设提出了更高的要求,建立完善健全的碳管理制度是十分有必要的。各级政府应在市委的领导下,根据职责范围制定相应的碳管理政策和实行细则,严格执行到位,切实落实各项优化改进措施,提升低碳城市建设管理水平。

目前,我国城市碳管理水平普遍较低,先进理念和细则方案更新迟缓,无法科学有效地满足现代化智慧低碳城市的管理需求。此外,由于低碳城市建设成效评价体系的不完备,在一定程度上无法量化评估已有建设方案的优劣,严重阻碍了我国智慧低碳城市的建设。城市碳管理要有针对性地规划碳源和碳汇,达到减少碳排放、提高碳吸收的目的,为切实有效提高碳管理效率,行政机关应制定流程清晰、职责到位和奖惩措施明确的政策法规,并采用动态检查、反馈和修订的模式对碳管理制度进行优化改进。

2 绿色城市低碳减排措施

根据前文智慧低碳城市建设路径分析,应从五大体系入手,结合前沿低碳减排技术和城市气候条件,提出具体实施低碳减排措施。

2.1 低碳能源体系

传统化石能源的使用会造成显著的环境污染问题,随着能源技术的革新,各地因地制宜地开发新型清洁能源,如风能、太阳能、潮汐能等,对于如安徽蚌埠这样的内陆城市,“光伏建筑一体化+储能”的能源供应模式是非常适合的。在建筑物设计过程中,植入光伏发电系统和储能蓄电池,实现部分电力能源的自给自足,同时,辅以太阳能、地源热泵等降低建筑物内部能耗。

以建筑物为单元,配套智能化家居检测系统,智慧调节室内能源使用情况。采集数据传输至综合能源智慧管理平台,用以统计分析区域居民生活能源消耗情况,有助于制定合理的能源调配方案和定价策略,实现能源检测、智慧调控、智能运维和动态反馈的低碳能源体系。

2.2 绿色建筑体系

加强建筑设计阶段低碳理念,从源头采取节能减排措施。综合考虑建筑物功能性和实用性,推广零能耗建筑概念,结合当地气候条件和经济水平,合理设计建筑物布局,使用新型保温材料和智能系统,以减少空调、公共照明和通风设备等的使用频率,达到节能减排的目的。推进装配式建筑发展,以模块化、数字化和标准化进行预制构件生产,可以有效节省材料用量,提高构件质量和优化施工环境,降低施工环节的碳排放量。

建立一套完整的绿色建筑设计、施工、运营和维护体系,加强建筑物自身节能减排和智能调控的同时,构建底层绿化、屋顶绿化和垂直绿化为一体的立体绿化系统,形成一个天然的碳汇途径。建筑物的运营管理要做到水电暖的合理管理和有效利用,通过智慧监测系统,时时掌握建筑物的能耗情况,以有效调控设备的开关。

2.3 智慧交通体系

交通网络是城市建设的重要内容之一,智慧交通网体系的建设具有提高交通效率、降低交通碳源和提高新能源应用场景的重要作用。建立完善的智慧公共交通系统,开发模式TOD(transit-oriented development)主导下的城市交通组织体系,合理布局区域交通枢纽和站点。采用多种智慧交通工具,满足不同人群的出行需求,起到分流的作用。

推进新型公共交通工具的应用,加强地铁、新能源公交车、共享电车等在居民生活出行中的占比,为强化新能源汽车在城市交通中的地位,政府可适当予以购车补贴。同时,进一步完善新能源汽车公共配套设施,新建住宅小区和公共商场基本满足充电桩安装要求,对于老旧小区进行增容改造供电设施。

2.4 再生资源体系

城市可再生资源主要包括水资源和日常垃圾资源。利用市政雨污分流系统,充分结合海绵城市建设理念,对雨水进行收集、运输、储存和再利用,加强非传统水资源的利用,逐步满足市政园林景观等公共设施的用水需求,以降低对水资源的消耗。

生活垃圾减量化和资源化是智慧低碳城市的重要功能之一,利用智慧管理平台和垃圾分类投放机制,有效提高垃圾再利用率和降低原生资源消耗率。分片区设置厨余垃圾自动消纳设备,结合当地园林植物培养基地需求和市政植物施肥需求,实现厨余垃圾的再利用。

2.5 低碳管理体系

碳源与碳汇的合理控制和评价计量,是实现智慧低碳城市建设的重要措施之一。建立街道、社区、写字楼等碳排放统计及管理制度,从底层掌握能源、交通、建筑、垃圾等方面的碳排放情况。开展碳源和碳汇的核算统计工作,根据不同行业领域的计算原则和方法,量化评估碳排放量和碳吸收量,用以确定城市碳管理的重点方向。基于碳排放和碳吸收的数据分析结果,有针对性地制定行业碳管理制度,既能保证城市正常的运营,又能突出低碳管理的效果,同时,本着谁污染谁治理的原则,对某些高碳排放企业根据碳排放量提高税收。

建立完善的低碳管理体系,有助于发挥低碳城市的节能减排功能,实现低碳城市的建设目标,创建绿色智慧低碳的社区环境。深度分析城市碳管理数据,归纳整理核算碳排放与碳吸收情况,加强对分析结果的运用,控制碳排放重点主体,提出可进一步降低碳排放的潜在政策和措施。强化管理部门之间的协同办公,提高碳管理体系的工作效率,减少中间冗余环节,管理要求、检查制度、奖惩措施和反馈机制的闭环设计和高效运转,可以有效提高低碳管理水平。

3 结语

智慧低碳城市建设对节能减排和实现双碳目标具有重要意义,各国在城市建设标准和评价体系上各不相同,为提高低碳城市建设水平和经验推广交流,加强经验总结和建设成效分析是十分有必要的。本文基于城市建设的五大体系:能源体系、建筑体系、交通体系、资源体系和碳管理体系,提出一系列的基于低碳理念的建设思路与具体实施措施,进而充实智慧低碳城市的建设实施路径,为智慧低碳城市建设和运营期的碳管理提供有效的参考借鉴。