國際低碳城市發展研究——以紐約和倫敦為例

(黑龍江省節能技術監測中心，哈爾濱 150001)

0 引 言

從圖1可以看出，我國的人類發展指數僅接近全球平均水平，和發達國家尚存在較大差距。我國在發展水平和能源效率等方面仍落后于發達國家。發展經濟和提高居民生活水平是我國面臨的首要問題。我國單位一次能源CO2排放量，單位GDPCO2排放量、單位發電量CO2排放量都高于世界平均水平和發達國家，說明我國仍處于高碳生產階段，生產環節能源利用效率較低。我國人均工業和建筑CO2排放量遠高于世界水平，接近發達國家水平，更加說明我國人口基數大，但高能耗、高排放的工業生產使得我國這一指標居高不下。我國人均CO2排放量和交通領域人均CO2排放量都遠低于發達國家水平，這兩個指標和生活水平息息相關。這兩個指標會隨著經濟發展和生活水平的提高不斷增長。生產端高碳排放和消費端低碳排放水平，均說明我國面臨著緊迫的低碳轉型需求。為避免我國發展成為高消費、高排放的經濟模式，因此借鑒紐約和倫敦較為成功的案例。

圖1 世界主要國家GDP和CO2排放變化

1 城市概況及低碳發展現狀

1.1 紐約城市概況

紐約(New York)是美國最大的城市和港口，是美國的金融中心。截至2017年，紐約市總面積達1 214.4平方公里，人口約851萬人。它由五個區組成：布朗克斯區(The Bronx)、布魯克林區(Brooklyn)、曼哈頓(Manhattan)、皇后區(昆斯區)(Queens)、斯塔滕島(Staten Island)。

圖2 紐約市行政區劃圖

2009年紐約市共排放溫室氣體4 930萬t CO2當量，市政排放353萬t CO2當量，人均排放5.9 t CO2當量。美國當年人均排放量是CO2當量。

1.2 紐約低碳發展現狀

紐約市已經連續四年制訂了城市溫室氣體清單，是當前溫室氣體清單編制較為全面、系統的城市之一，并且紐約市基于多年溫室氣體清單，分析了溫室氣體排放變化的原因，考慮了自然氣候和人為多種原因，紐約市基于清單和分析結論提出的減排措施效果非常顯著。因此，紐約市城市溫室氣體清單非常值得我國城市借鑒和參考。

1.3 倫敦城市概況

倫敦市英國的首都、第一大城市及第一大港，也是歐洲最大的都會區之一。通常說的倫敦都是大倫敦(Great London)，指英國首都倫敦與其周圍的衛星城鎮所組成的都會區。倫敦未獲得英國城市地位，算不上是城市(其心臟地帶倫敦市和威斯敏斯特市才是城市)。大倫敦地區面積為1 579 km2，2015年人口總是876萬人，包括33個行政區，其中一個是倫敦市(City of London)，其他32個是倫敦自治州。

圖3 大倫敦地圖

1.4 倫敦低碳發展現狀

2006年倫敦市溫室氣體排放量為4 471萬t CO2當量。2006年，倫敦市居民生活的排放為1 710萬tCO2當量，占倫敦市總排放量的36%。2006年，倫敦市企業排放量2 050萬t CO2當量，占倫敦市總排放量的43%，包括商業和工業碳排放。2006年，倫敦市交通排放量為990萬t CO2當量，占倫敦市總排放量的21%。

2 低碳發展目標

2.1 紐約低碳發展目標

全市目標是2030年溫室氣體排放量比2005年下降30%；市政排放目標是2017年溫室氣體排放量比2006年下降30%。2009年，城市溫室氣體排放量比2005年下降12.9%，市政溫室氣體排放量比2006年下降1.1%。

紐約市2030年共需減排3 360萬t CO2，并且通過控制城區無序擴張和提供住房來實現額外的1 560萬t CO2減排。

圖4 紐約市低碳目標分解

2.2 倫敦低碳發展目標

倫敦市居民生活的低碳發展目標是到2025年降低至766萬t CO2當量，倫敦市企業低碳發展目標是到2025年降低至570萬t CO2當量，倫敦市交通低碳發展目標是到2025年降低至795萬t CO2當量。倫敦市低碳核心目標是到2025年，CO2排放降低60%。

表1 倫敦市低碳目標

倫敦市的低碳愿景：住宅溫暖舒適，免費節能措施和保暖改造；房屋改造，太陽能電池板，不再擔心為能源付費，而是用節約和可再生能源支出能源賬單。個人碳足跡減至1990年的40%。學校和辦公室一樣有能源計劃，太陽能電池板不用預先支付，由能源公司負責費用。交通方面使用清潔混合動力汽車以及低碳能源汽車，通勤鼓勵使用自行車。工作方面，免費培訓建筑能源效率計量安裝；辦公室采用天然氣分布式熱電聯產供應系統，并以垃圾為燃料，幾乎可以實現零碳排放，并且辦公室的垃圾可以用來取暖。

3 主要低碳措施

3.1 紐約市主要低碳措施

3.1.1 清潔分布式能源

通過增加能源效率和擴展項目的方式來控制能源消費，降低17%的供熱燃料消耗。2015年新增2 000～3 000 MW的清潔能源發電能力。市政府將城市能源開支的10%投資在減少城市能源消耗方面，這樣增加大約每個普通家庭每月2.50元成本。能源戰略使得2015年CO2減少700萬t。

擴建清潔分布式發電800 MW，并不是所有的發電都由集中式發電廠產出，位于或靠近消費源的分布式發電備受青睞，目前為180 MW的電力。情節分布式發電使用清潔燃料，如天然氣，作為一種更為有效的能源生產方式。能源距離消費點距離越短，能量損耗就越小。清潔分布式發電可以從發電的余熱制造熱水，為建筑物供暖和制冷。支持天然氣基礎設施的擴建。新的發電廠和擴大清潔分布式發電都將需要天然氣。天然氣被紐約80%的電廠作為燃料，并且占到建筑物所有用能的1/4，未來10年仍會繼續上升。

3.1.2 交通

降低機動車CO2排放，交通2008年排放占總排放的22%，到2030年需要下降44%，同時降低機動車的污染物排放。交通運輸措施包括：提高公共交通速度，大力發展快速公交系統(BRT)；建造并擴建交通基礎設施；擴展服務短缺地區公共交通的可達性；改善現有基礎設施的客運服務；推廣自行車使用；試行交通堵塞費。紐約公交車速度從2002年至2006年(12.64 km/h)下降了4%，因而提高公交車速度是低碳交通的重要措施之一。公交優先措施：公交車通過時改變信號燈，使其運行更加快捷。改善地鐵和鐵路車站的可達性。

2014年增加5條快速公交系統路線。采用新技術，給予快速公交車輛信號優先權——紅綠燈能識別這在靠近的公交車，并選擇轉換信號或者保持綠燈，使公家車能按照時刻表正常運行。2030年完成全是2 880 km的自行車道:一級車道806 km，二級和三級車道2 074 km。

交通堵塞費：工作日中，由86街以下進入或離開曼哈頓的車輛，每日需支付8美元，貨車需支付21美元。實施后交通堵塞區內部的堵車率會減少6.3%，預計汽車速度會增長7.2%。

提高私家車的燃料效率，廣泛推行清潔車輛使用。紐約州已經采用了一些由加利福尼亞州制定的新排放標準。單憑執行這些標準就會使紐約市到2030年減少超過6%的CO2排放。

對最清潔有效的車輛取消銷售稅。符合要求的車輛是根據美國環境署設定的最高等級評判標準的車輛。這樣的車輛具有大約兩倍于普通車輛的燃料效率，并會減少一半的溫室氣體排放。如果紐約市有10%的汽車使這種高效雙動力混合汽車，這就會使整個城市的CO2排放減少1%。

3.1.3 建筑

紐約市擁有近一萬座建筑，共4.84億平方米。降低建筑能源消耗和溫室氣體排放的三個關鍵方向是能源審計、改造和調試。能源審計分析如何改變設備、裝置及設計來減少能源使用，改造是對于建筑物進行更新，通常集中在照明和供熱制冷系統，通過3～7年所產生的能源節省回收成本；對新建筑的調試，以及對現有建筑物的改造調試，確保建筑物的設備安裝正確，并以最高效率運行。

擴大高峰負荷管理，通過增加負荷管理項目和實時定價來削減25%的高峰負荷。通過智能電表來擴大高峰負荷管理，客戶同意在最熱天內減少用電負荷。客戶在簽約時，或/并在高峰做出響應時會收到報酬?，F有客戶可減少約500 MW，或市內4%的高峰負荷電力需求。開展電力實時定價，如果顧客能夠看到不同時期的電力費用，便可做出更明智的選擇，即何時以及如何在一天內用電。紐約市將倡導新的激勵措施，2015年吸引了50%的小企業和居民參加。此外，市政府還推動公共服務委員會規定100%的中型和大型非住宅用戶在同時期加入實時定價項目。普通電表的價格約30美元，而智能電表則在100～600美元。2014年，紐約市所有建筑安裝智能電表，使城市政府的能源消耗在高峰時期下降4%，同時減少5%的總能耗。同時積極推廣建筑電器節能和照明節能燈。

減少混凝土中水泥的用量。制造水泥是一個高能耗的過程：生產1 t水泥要稀釋1 t的CO2。倡導一系列不同形式的混凝土生產工藝，減少30%～40%的水泥使用，同時保持混凝土質量。

3.1.4 廢棄物

紐約市批準“固體廢物管理規劃”，呼吁對有機廢物轉換成有用能源的技術評估。43項技術被研究應用。紐約市大約60%的沼氣池天然氣被收集，并通過燃料電池來生產能源，其中大部分用于污水處理廠自身供電，另外25%的沼氣池天然氣被燃燒，其余的15%約16.5萬噸CO2逃逸。在未來2年內，市政府將管理所有污水處理廠的甲烷排放，并將擴大沼氣池天然氣作為能源的生產使用。

3.2 倫敦市主要低碳措施

3.2.1 低碳能源供給

能源生產和分配時倫敦市低碳發展的首要挑戰。大量能源損失于能源輸配過程中，因而倫敦市提出分布式能源供給戰略。盡可能降低對國家電網的依賴，向本地化、低碳化、分散化能源供應轉變，如熱電聯產、垃圾焚燒發電，可再生能源等。

倫敦市低碳能源目標是到2025年實現25%的分布式能源供給，提供高效、低碳、清潔的能源供應。2006年，倫敦市能源供應包括供暖CO2排放為3860萬t。倫敦市分布能源供應預期減排860萬t CO2。2025年倫敦市能源需求的25%會達到29TWh，其中10.7TWh即36.9%來自可再生能源。

倫敦市能源規劃認為只有通過提高能源效率和分布式能源供給相結合，在用戶端附近建立能源供應中心，才能實現倫敦市的低碳目標。倫敦市現有的集中式發電系統存在很大的能源浪費。電站有65%的熱能排放到大氣、湖泊或海洋中，在輸配電的過程中有9%的能源損耗。在發電站，約有50%的水資源用于蒸發余熱。分布式能源有不同的技術形式，包括冷、熱、電三聯供系統，太陽能、風能、氫和燃料電池等可再生能源，以及從城市垃圾、廚房垃圾和污水獲取能源的新型清潔技術。

通過城市規劃，推動分布式能源供應發展。當前倫敦市規劃內容包括了鼓勵地方政府發展區域分布式能源。同時政府將竭力降低分布能源供應的資金風險，政府投資6400萬英鎊于分布式能源供應以撬動和吸引私人投資。

政府出臺政策刺激分布式能源發展。可再生能源比例要求：政府出臺政策法規，要求能源供應商必須供給一定比例的可再生能源?？稍偕茉促徺I補貼：可再生能源購買電價高于普通電價。氣候變化稅：氣候變化稅：氣候變化稅會增加企業能源成本約15%，但如果企業采用高效的熱電聯產，可以免稅?？稍偕茉创碳ふ撸▽μ烊粴夤蜔犭娐摦a的優惠政策。

3.2.2 低碳家庭

2006年，倫敦市居民生活的排放為1 710萬噸CO2當量，占倫敦市總排放量的36%。低碳發展目標是到2025年降低至766萬t CO2當量。

倫敦市啟動了社區節能活動(CESP)，投入3.5億英鎊，幫助家庭進行節能改造和降低碳排放。CESP同時支持7個低碳社區創立。爐灶改造項目：提供12.5萬個家庭每個家庭400英鎊，將低效G-級爐灶改造為高效的A-級爐灶。智能電表：到2020年實現所有家庭安裝計量用電和用氣的智能電表。

開展家庭能效改善項目(HEEP)，該活動不僅為家庭提供節能咨詢和建議，截至到2012年，已為20萬家庭安裝節能設備和房屋隔熱溫層。HEEP同時提供家庭可再生能源發電上網政策和電價補貼，可在2025年減排30萬噸CO2當量。

低碳社區創建，2012年實現10個低碳社區，CO2減排實現20.12%。至2015年，每個行政區均有一個低碳社區。低碳社區通過示范項目展示低碳技術在社區層面的巨大減排潛力，實現減排目標的措施包括：加裝住宅隔熱層、安裝智能電表幫助人們合理管理能源使用、公共和商業建筑的節能改造、通過分布式能源方式為社區供電供熱、太陽能電池板等可再生能源利用、利用最佳技術把垃圾轉化為能源。

3.2.3 低碳辦公

倫敦市低碳企業主要行動有如下四個部分：

建筑能效提高項目，至2015年，既有建筑通過改造已實現每年減排10萬噸CO2當量，至2020年，每年完成200個建筑的節能改造，實現每年減排27萬t CO2當量，至2025年達到每年減排44萬t CO2當量。

綠色建筑合作項目，2015年已實現綠色租借推廣項目至綠色500和其他企業，每年實現減排3萬t CO2當量，2020年則繼續推廣綠色租借至2025年推廣至商業建筑，并且每年實現減排3萬t CO2當量。

綠色500和能效改善項目，現已實現3.66萬t CO2當量且推廣至能多機構，至2020年實現倫敦市所有機構都得到能效改良建議和支持，2025年絕大部分機構可以實施能效改善。

政府方面，現已運行能效計劃以及智能電表等，至2020年所有公司實施能效表現指數評價和認證，2025年提高能效表現指數評價及認證。

3.2.4 低碳建筑

至今，在2006年建筑規章基礎上的CO2減排量，居民建筑已基本實現零排放，非居民建筑現已執行新標準，并將從2019年年末實現零排放。

3.2.5 低碳交通

2003年，倫敦對進入倫敦中心最堵塞路段的車輛開始收費5英鎊。倫敦的交通延誤隨之大幅度減少了30%。從交通堵塞費的引進到現在，行駛速度已經提高了19%。

同時交通模式也相對應進行了改變，現已實施倫敦中心區自行車租賃計劃，增加自行車停車點6.6萬個；并實現多條自行車高速公路。2020年，計劃提高包括地鐵在內的公共交通運行能力。

運行效率方面，引入道路允許計劃、引入鐵路自動化控制、推廣生態駕駛；計劃于2025年實現50%的重型貨運車輛加入貨車運行認證計劃。

機動車和燃料低碳化，2012年所有新購入的公交車已實現混合動力，并實現電動汽車網絡服務和會員計劃。未來將進一步提高道路車輛中電動車的比例。

政府方面，提供電動車購買刺激政策；投資支持電動車的基礎設施建設，至2015年，新車CO2排放水平不超過130 g/km。2020年新車CO2排放水平不超過95 g/km；10%的交通能源來自可再生能源。2025年，繼續推廣電動汽車充電設施的建設。

4 紐約市能源效率的關鍵領域

4.1 政府機關

城市政府以身作則，到2017年，減少30%建筑物和日常運作的能源消耗；通過審計/改造，升級照明，改善維護手段等。

市長要求對公共機構，聯邦及州政府提出要求；承諾到2017年達到市政府標準；測試及改造調試和審計/改造(小于5年的回報時間)；通過紐約能源和環境管理局提供財政獎勵。

4.2 工商業

大型商業和工業建筑的效率升級(大于10萬平方英尺)；測試及改造調試和審計/改造(小于5年的回報時間)；到2015年強制執行，高效建筑豁免；通過紐約能源和環保局提供財政獎勵。將照明系統升級至達到能源規范。

4.3 居住

為大型住宅建筑效率升級；測試及改造調試和審計/改造(小于5年的回報時間)；到2015年強制執行，高效建筑豁免；通過紐約能源和環境管理局提供財政獎勵。所有住宅物業大規模安裝節能燈方案，每年免費為18萬套住宅更換白紙燈泡(自愿)。

4.4 新建造設施

新建筑將要求超過20%的能源規范，重要翻修要達到15%；調試大于10萬平方英尺的新建筑或重大改造；積極提高和加強州級能源規范。分等級的鼓勵高效節能與環保措施，為高效節能和節水行為頒布綠色建筑評估體系(LEED)的獎金或白金獎。

4.5 電器和電子設備

鼓勵高效率的電器，電子設備和空調；為零售商和分銷商提供銷售或庫存獎勵；鼓勵在公寓樓使用簡效的洗衣機/干衣機。在紐約州與聯邦級別推動提高家電和電子產品標準；為聯邦能源政策和節能法案出謀劃策；為制定州立家電標準提供建議，以簡化其制定過程。

5 結束語

類比英美兩國的低碳城市建設策略，對我國的借鑒意義如下：

(1)能源方面：主要是清潔的分布式能源的使用和熱電聯產項目。

(2)建筑方面：通過增加負荷管理項目和實時定價來削減高峰負荷；通過建筑規章實現零碳排放。

(3)交通方面：增加快速公交線路，增設公交優先措施，提高公共交通可達性；適當收取交通堵塞費用；鼓勵使用環保汽車，清潔能源，取消清潔能源車輛消費稅；鼓勵市民使用自行車出行。

(4)低碳建筑的建設重點則為城市建筑采暖及建筑電耗兩大低碳方向。同時，政府機關應起到引領作用，對低碳改造提出要求和獎懲措施；新建筑應符合綠色建筑評估體系(LEED)要求。