能源— 交通體系與城市化模式

　　摘要：從歷史的長周期看，城市發展模式與能源形式、交通運輸模式之間存在著密切的關系，能源形式及其利用方式和交通運輸模式所形成的能源—交通體系決定了不同國家城市化的不同模式。每一次新的能源的開發和利用，都會帶來不同的能源—交通體系以及不同的城市化模式，也都會使經濟和社會發展產生一次新的飛躍。
　　關鍵詞：能源—交通體系；城市化；經濟社會發展
　　中圖分類號：F570
　　
　　回顧人類社會的近代發展歷史，能源的使用和能源技術的應用改變了人類社會的生產方式、消費模式、交通模式、定居模式和組織形式。對能源的開發利用鎖定了基礎設施建設的方式，觸發了交通運輸技術的進步和交通工具的改進，推動了整個社會生產力的變革，也極大地促進了城市化水平的提高。
　　從歷史的長周期看，城市發展模式與能源形式、交通運輸模式之間存在著密切的關系，能源形式及其利用方式和交通運輸模式所形成的能源-交通體系也決定了不同國家城市化的不同模式。
　　德國著名的生態經濟學家赫爾曼·舍爾這樣描述能源、交通和城市化之間的關系：“能源蘊藏和存在形式，始終從根本上決定了人類的遷徙史和變遷。……工業革命后，能源的集中供應成為可能，加上運輸能力的不斷改良，創造了拓展聚居空間的基礎，居住重心從農村轉移到城市。……生化資源的巨型城市成長越快，離有機的世界也就越遙遠。”
　　縱觀英、美的城市化模式，無不是基于能源-交通體系而逐漸形成的：依托主導能源形式，率先開發、全球利用，并依靠能源和交通技術革命，建立起本國基礎工業體系，進而在經濟社會發展上取得先發優勢，引領世界發展潮流。
　　可見，城市化模式與能源利用方式、交通運輸條件存在著密切的關系。每一次新的能源的開發和利用，都會帶來不同的能源-交通體系以及不同的城市化模式，也都會使經濟和社會發展產生一次新的飛躍。
　　
　　一、英國的煤炭-蒸汽機車體系與大城市模式
　　
　　大規模的城市化現象發端于工業革命。英國是第一個大規模開采和使用煤炭的國家，也是世界上最早完成城市化的國家。從16世紀中葉開始，英國越來越廣泛地使用煤做燃料。那些較早、較大規模地進行煤炭開發利用的礦區逐步形成了城鎮。英國最早的伯明翰、曼徹斯特等工業化城市都是由煤炭基地逐步發展起來的。
　　到了19世紀，以煤炭為燃料的蒸汽機廣泛采用，煤炭與蒸汽機的結合引起了煤炭工業、交通運輸的技術革新。運輸范圍的不斷擴大，要求在蒸汽機車能到達的任何地方建立穩定的煤炭供應基地，于是英國建立了一個龐大的“加煤站”網絡，能源供應實現了社會化。同時，蒸汽機的廣泛使用，提高了運輸效率，使遠距離運輸成為可能。
　　煤炭的使用、能源供應社會化網絡的建立以及蒸汽機的使用形成了能源-交通體系，這一體系促進了城市之間和城鄉之間的經濟聯系，導致人口向城市遷移和集中，并使處于交通樞紐地位的城市和城鎮能夠迅速成長，形成了一大批大城市。1851年，英國城市人口已達51％，超過農村人口，英國成為世界上最早完成城市化的國家。煤炭-蒸汽機體系促成了英國的大城市模式。
　　
　　二、美國石油—內燃機汽車體系與大城市模式
　　
　　19世紀初，美國建設成了第一個全國性運輸體系——鐵路網，并以煤炭為主燃料動力。美國的能源-交通體系與城市化模式實際上是復制英國模式。19世紀50年代，石油資源被大規模開采并進入商業運營，世界石油史上的墨西哥灣時代拉開帷幕。
　　19世紀60年代，活塞式內燃機問世，但這種內燃機仍以煤氣為基礎。1883年，德國的戴姆勒（Daimler）創制成功了世界上第一臺立式汽油內燃機，石油與內燃機的結合再次引發石油工業、交通運輸的技術革新。
　　石油的廣泛使用，基于汽柴油的內燃機的發明以及內燃機汽車工業的發展，促成了美國第二個全國運輸體系——一個由公路和汽車組合的四通八達的運輸基礎設施系統。在美國建立以石油為核心的運輸基礎設施體系的時候，它同時也建立了世界上第一個以汽車為中心的經濟，也形成了一批以底特律為代表的這樣的汽車工業城。
　　
　　汽車普及后，城市的地域范圍不斷擴展至郊區，郊區逐漸成為大城市居住和商業的次級中心。大城市和郊區城鎮化使得美國的都市區相互連接變成巨型城市帶。美國石油-內燃機汽車體系與大城市模式成為先進的模式，并逐漸替代了英國模式。
　　
　　三、中國未來的能源—交通體系與城市化模式
　　
　　（一）基于可再生能源的電力供應成為中國能源—交通體系的基礎
　　改革開放30多年來，中國經濟高速發展。但就能源-交通體系而言，基本上還是承襲了以美國為代表的發達國家的模式，中國的城市化模式也日益美國化。截至2009年底，中國城市化水平為46.59%。按照城市化的階段性發展規律，未來20年中國城市化整體上仍將處于快速的數量型擴張階段。
　　中國社會科學院城市發展與環境研究所發布的《2010年城市藍皮書》報告中預計，我國城鎮化率到2015年達到52%左右，到2030年達到65%左右。城鎮化率年均提高0.8～1.0個百分點。
　　但是，能源供應是制約中國經濟發展的一個重要因素。與英國、美國崛起時期享受廉價能源不同，中國崛起的能源代價是極其高昂的。尤其是在應對氣候變化成為全球共識的背景下，減少對化石能源的消耗和對外依賴就成為中國的必然選擇。
　　考慮到資源能源約束、環境承載力以及經濟的可持續發展能力，中國不可能繼續重復美國式的能源-交通體系和城市化模式。當前，全世界都需要一場新的以低碳為核心的能源革命，中國尤其需要。對于中國而言，能源革命的實質是建立多元能源供應體系，減少化石能源消耗，減少溫室氣體排放，實現經濟的可持續發展。
　　能源供應形式的多元化是未來中國能源體系的一個特征，其主要特點是可再生能源在整個能源消費結構中的比重大幅提高，能源強度和碳強度大幅降低。
　　美國能源部負責國際事務的助理部長桑德羅曾形容說，一個三駕馬車領銜的政策組合對中國清潔能源發展起到了關鍵作用。它們是：強制的清潔能源標準（到2020年，中國初級能源的15%來自非化石燃料）、強制的能效標準（到2010年末，GDP能源利用效率比2005年增長20%，即能源強度下降20%）以及強制的碳強度標準（到2020年，中國單位GDP碳排放比2005年下降40%～45%）。
　　可再生能源發展的核心是電力技術應用，即通過智能電網實現分布式能源接入和電力供應網絡化，把化石能源、核能、水能、風能、太陽能等一次能源轉化成傳輸使用方便、高效清潔的二次能源，提高能源轉換和輸配效率，實現高效清潔發電和安全供應。
　　智能電網是信息技術和通信技術的結合，是在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。智能電網具有自愈功能，能夠抵御外部沖擊，并允許各種不同發電形式的接入等優點。因此，智能電網為分布式能源發展奠定了基礎。
　　
　　分布式電源不同于傳統的基地式電源建設，主要是以小規模、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近的發電系統，可獨立地輸出電、熱或冷能。主要是三大類電源——高效的熱電聯產或冷熱電聯產系統；可再生能源利用（如太陽能發電、風力發電、小水電、生物質能發電等）；蓄電池（如與新能源發電相配合的蓄電池、電動汽車蓄電池等）。分布式電源雖然規模較小，但是其能效高、污染小，可靠性強，通過智能電網為各種分布式能源提供自由接入的動態平臺，從而解決供電安全和可持續發展等問題。
　　
　　依托智能電網系統的分布式可再生能源發電成為中國電力供應的重要來源。隨著中國天然氣管道陸續投入運行和城市天然氣管網的完善，高效、節能的分布式天然氣熱電聯產將成為城市最有發展潛力的分布式能源。而我國正在實施得太陽能屋頂計劃使我國已有超過三千萬家庭安裝了太陽能熱水器，占世界使用量的70%，我國也已成為世界上最大的太陽能電板生產國家。而在我國許多偏遠地區和部分農村，小型分布式能源發電（小水電、光伏發電、沼氣發電和秸稈發電等可再生能源）是唯一可采用的供電方式。
　　
　　中國和美國幾乎同時提出了智能電網建設計劃。如果中國能抓住機遇，加快發展，不僅可以提高電力系統的效率，而且可以提供更普遍、更可靠、質量更高的電力服務，更好地促進經濟和社會的可持續發展。
　　能源-交通體系的演變是緩慢的。即便可再生能源超常規發展，傳統化石能源仍將在未來幾十年內占據主導地位。但是，可再生能源的發展將逐漸改變中國的能源消費結構，智能電網的建設和分布式能源的接入以及電力供應的網絡化將改變中國的能源供應方式，基于可再生能源的電力供應成為中國能源-交通體系的基礎。
　　（二）基于高鐵和電動汽車的交通運輸模式將推動中國新型城市化的進程
　　交通打破了區域的疆界，促進了城市系統的一體化，所到之處對區域和城市產生強大的先導和開拓作用。德國人文地理學奠基人之一的拉采爾很早就指出，“交通是城市得以形成的動力”。各國的城市發展史也反復證明，交通是城市形成的主要前提，又是支撐城市發展的重要基礎。
　　歷史上，鐵路促進了城市的發展，城市興旺又帶動了鐵路的發展。在傳統交通工具中，鐵路具有占地少、能耗低、污染小的比較優勢。高速鐵路相對于傳統鐵路具有更多的技術優勢：速度更快、運能更大、能耗更低、污染更輕等。
　　世界上第一條真正意義上的高速鐵路東海道新干線1964年在日本建成。20世紀90年代，歐洲主要發達國家建成了本國或跨國的高速鐵路網。
　　中國的高鐵建設起步較晚，但發展速度較快。中國用不到十年的時間，跨越了鐵路發達國家一般用30年走過的歷程。全球金融危機之后，4萬億投資計劃中，鐵路建設成為重要的投資領域。在政策的推動下，中國高鐵立足自主創新，實現跨越式發展，已經由“追趕者”一躍成為世界鐵路的“領跑者”。如今，中國已成為世界上高速鐵路發展最快、系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規模最大的國家。
　　目前中國已經開通京津城際、昌九城際、滬寧高鐵、哈大線、武廣客運專線、鄭西高速鐵路、溫福線、京石線、漢宜線、廣深港，京滬線、福廈鐵路、成灌高鐵等13條高鐵。
　　根據《中國鐵路中長期發展規劃》，到2020年，為滿足快速增長的旅客運輸需求，中國將建立省會城市及大中城市間的快速客運通道，規劃“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及四個城際快速客運系統。建設客運專線1.2萬公里以上，客車速度目標值達到每小時200公里及以上。鐵道部一位負責人指出，到2020年，我國新建高速鐵路將連接所有省會城市和50萬人口以上城市，覆蓋全國90%以上人口。
　　高速鐵路的大規模建設，不僅是刺激經濟增長的權宜之計，其更為長遠的目的是對整個經濟體發展方式所帶來的基礎性的變革。高鐵以小時而非以里程計算旅程，將拉近大城市之間的距離，沿途城鎮吸引力也大增，促使區域經濟獲得長足進步。
　　從單條線路對沿線經濟的拉動來看，高速鐵路的建設有利于加快沿線城市城鎮化進程，優化沿線各地的資源配置，帶動沿線城市產業發展。從多條線路構建的高速鐵路網絡對區域經濟的拉動來看，高速鐵路的建設有利于建立跨區域的城市圈，改變人口和資源向大城市過度集中的局面，推動區域和城鄉協調發展。
　　高速鐵路可以縮短區域間和城鄉間的時間距離，促進區域之間、城鄉之間的交流，帶動相關產業從經濟發達地區向經濟欠發達地區轉移。周邊城市在高鐵圈中心城市的輻射帶動下同步發展，形成以中心城市為依托的城市群、城市帶。城市化的三種基本形式（集中型城市化、分散型城市化、就地型城市化）當中，分散型城市化可能成為中國新型城市化的一個重要特征。
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　　智能電網建設使電力供應網絡化成為可能，電動車將因無縫覆蓋的“快速充電站”網絡建設獲得快速發展。2008年，我國建成了世界上最大的充電站——北京奧運會電動公交車充電站，采用電池更換模式為奧運會期間運行的50輛電動公交車提供能源補給服務。
　　但是，在目前的技術條件下，快速充電設施的建設成本高居不下。如果要提高充電效率，縮短充電時間，充電成本就會呈幾何級數增長。如果考慮技術條件和成本兩個因素，充電時間就會大大延長，電動車就不可能成為遠距離的運輸工具，而更可能成為城市內部的交通工具。因此，家庭的主要交通工具可能是燃油車和電動車（包括純電動、插電式混合動力、油電混合動力汽車）并存，電動汽車成為家庭交通的重要補充工具。
　　智能電網將成為電動汽車產業依托的基礎，就像PC依托互聯網形成網絡一樣。新的電力技術的應用終將使汽車這一傳統交通工具發生質的飛躍，并將促進中國電動車的應用普及與市場發展，提升中國電動車產業的整體技術水平和全球競爭力。中國很有可能通過對電動車全產業鏈的整合，實現汽車工業的跨越式發展。
　　汽車作為當今世界最主要的城市交通工具，也是能源消耗和污染大戶。電動汽車的發展可以減少城市碳排放量，實現節能減排，為建設資源節約型、環境友好型社會創造了條件。
　　能源-交通體系的變化將促使中國現有的城市化模式發生變化。基于智能電網的高鐵和電動汽車大發展將使城市資源重新得到評估、定位和布局。便利的城市交通為發揮中心城市的輻射帶動作用，實現中心城市與衛星城鎮合理布局，從而增強城市的可持續發展能力。
　　
　　四、簡單的總結
　　
　　中國的城市化道路恐怕很難重復英國和美國的模式，能源-交通體系的變化將促使城市化模式發生變化。中國的能源-交通體系應該是節能的、迅捷的、環保的和高效的。未來的城市化是“布局集中、功能緊湊、發展集約、生態友好、城鄉互促共進、城市間相互協調發展”的新型城市化。
　　能源-交通體系變化的起點是能源體系的變化，基于可再生能源的電力供應和基于智能電網的電力傳輸是新的交通運輸網絡所依托的基礎。高速鐵路的發展將促進城際之間的均衡發展，電動車將成為城市內部的主要交通工具。能源-交通體系的變化將推動中國分散型城市化的發展。
　　如果中國能追趕并領導以低碳為核心的能源革命，積極改善能源供應方式，大力推進能源和交通基礎設施建設和技術進步，中國有可能會創造不同于英美的新的城市化模式。也許我們現在還不能完全準確的勾畫出中國未來的城市化模式，但中國必須在能源-交通體系上做出積極主動的改變，而這一變化已經在發生。