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碳碳中和愿景下的德國漢堡能源轉型經驗與啟示

2021-08-16 03:21:35何繼江于琪琪秦心怡
河北經貿大學學報 2021年4期

何繼江 于琪琪 秦心怡

摘 要:

中國設立了2060年前碳中和的愿景,各城市面向碳中和愿景開始積極推進能源轉型。德國第二大城市漢堡確定了2050年碳中和目標,設定分階段的城市減排目標,制定總體氣候計劃和分領域的能源轉型計劃,并且頒布相應法律政策保障計劃的實施。從漢堡市的經驗中得出啟示,城市能源轉型的重點在于確定碳中和目標,編制二氧化碳排放清單,制定碳中和路線圖和配套頒布法律法規,以及推進各領域技術舉措的實施。

關鍵詞:碳中和;碳達峰;德國漢堡市;城市能源轉型;氣候計劃

中圖分類號:F206,X196 文獻標識碼:A文章編號:1007-2101(2021)04-0059-08

收稿日期:2021-05-24

基金項目:國家重點研發計劃政府間合作重點專項“EIR計劃-新型城鎮能源互聯系統研究及試點應用”(2018YFE96500)

作者簡介:何繼江(1974-),男,湖南寧鄉人,清華大學社會科學學院能源轉型與社會發展研究中心常務副主任,博士。

2015年聯合國195個成員國簽署《巴黎協定》,其目標是將全球升溫控制在2℃以下,盡量控制在1.5℃,盡快使全球碳排放達到峰值,并在碳達峰后采取快速減排行動。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)于2018年10月發布的《全球升溫1.5℃特別報告》認為,控制全球平均溫升在1.5℃以內需要全球在2050年左右實現溫室氣體凈零排放。由于二氧化碳是最主要的溫室氣體,其他溫室氣體可以換算為二氧化碳當量,所以溫室氣體凈零排放也可簡稱為碳中和。2019年以來,世界各國紛紛制訂碳中和目標。2019年1月,北歐五國發布聯合宣言,明確要在2050年前實現碳中和,比如瑞典明確2045年實現碳中和,芬蘭確認2035年實現碳中和。英國2019年6月立法確認2050年實現碳中和;歐盟在2019年底確認了2050年實現碳中和的目標;德國2021年5月宣布將碳中和時間從原定的2050年提前到2045年。中國在2020年9月明確將于2060年前實現碳中和。

在全球和各國碳中和目標的引領下,許多城市開始制定碳中和目標,推進能源轉型進程。丹麥哥本哈根的目標是到2025年實現碳中和。根據《哥本哈根2025氣候計劃2021—2025路線圖》[1]該城市主要在四個方面采取行動,分別是節能、能源生產、交通和城市管理,2021—2025四年中預計共減排20萬噸。根據荷蘭阿姆斯特丹《2050年氣候中和路線圖》[2],該城市將在建筑環境、電力、交通、工業與港口和市政五個方面采取行動,到2030年比1900年減排55%,2050年減排95%,實現碳中和。瑞典斯德哥爾摩的目標是在2040年成為零化石燃料與氣候友好型城市。挪威首都奧斯陸制訂了《氣候預算2021》[3],明確到2030年排放量將減少至2009年的5%,實現碳中和。

漢堡市是德國的第二大城市,也是德國最大的港口,市區面積僅755平方公里,人口184萬,漢堡大城市群的居民總數超過500萬人。漢堡是德國最大的工業區之一,聚集了世界領先的綜合銅業集團、鋼廠和鋁冶煉廠,其能源轉型的進程走在歐洲城市的前列。漢堡市設立了2050年碳中和的目標,并對供暖、建筑、交通、經濟和氣候保護等五個方面制訂了行動計劃。

中國在2060年前碳中和的目標下開始加速能源轉型進程。2019年中國能源相關的二氧化碳排放量為 98億噸,約占全球二氧化碳排放量的29%。中國于2015年提交了第一版NDC(國家自主貢獻)計劃,提出了2030年實現碳達峰和單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%~65%目標。2020年版NDC將下降比例調高至65%以上,設置了風電、太陽能發電總裝機容量1 200 GW以上的新能源發展目標,以及2030年可再生能源占比25%左右的能源轉型目標。為實現碳中和目標,我國各城市正在開展能源轉型計劃。研究德國漢堡市在能源轉型過程中頒布的政策,制定的計劃,采取的措施和實施的項目,對中國城市能源轉型具有借鑒意義。

一、漢堡市降碳減排取得的主要成效

漢堡市二氧化碳排放量近年來實現較大幅度減少。1990年的碳排放量為2 070萬噸,至2003年漢堡市的碳排放量處在平臺期,總量基本平穩,略有減少。2003年起,漢堡市碳減排速度加快,至2017年,減排20.8%[4]。至2018年,漢堡市碳排放量減排21.18%。漢堡市居民人均碳排放量也顯著下降,從1990年的 12.5 噸下降到2018年的8.9噸。

漢堡市碳減排主要來自于三方面的貢獻:首先,電力部門對漢堡市的二氧化碳排放量降低貢獻最大。其主要措施包括脫碳和擴大可再生能源以及降低電力消耗。其次,建筑行業減排貢獻巨大。盡管漢堡市的居住空間增加了約17%,但是二氧化碳排放總量卻減少了。一方面是由于新型建筑材料絕緣性能更好,使得供熱能量消耗減少了;另一方面是天然氣供暖比例有所上升,燃油供暖比例逐漸下降①。第三,工業部門節能成效顯著。2015年以前工業部門每年的減排量超過50萬噸,2015年后每年減排量40萬噸。截至2019年4月,漢堡工業協會組織的三個能效網絡②共同實現了約110萬兆瓦時的節能,相當于42.5萬噸的二氧化碳。

二、漢堡市能源轉型的主要氣候政策與計劃

(一)主要氣候政策

漢堡市早在1997年就頒布了《漢堡氣候保護法》,2008年頒布了《漢堡氣候保護條例》,2019年頒布《漢堡煤炭淘汰法》。2020年漢堡確定“2050年碳中和”的州目標,更新了《漢堡氣候保護法》[5]。

《漢堡氣候保護法》(2020版)的主要目標有:限制全球變暖;作為漢堡氣候計劃目標的法律框架;到2050年實現碳中和;資源的生產、分配和使用需滿足經濟、合理、節省,對環境和健康有益的原則。該法規定:(1)以1990年為基準年,到2030年二氧化碳排放量減少55%,到2050年減少95%。(2)最晚于2030年12月31日起,漢堡及其擁有的供熱公司將不再自行生產或出售基于硬煤或褐煤發電產生的熱量,供熱公司有義務為其供熱網絡提交脫碳路線圖,路線圖應說明在2050年之前實現氣候中和供熱的路徑,以及2029年12月31日之前實現可再生能源提供30%熱量的路徑。(3)2022年起,新建筑禁止重油供暖,存量建筑也必須在2026年以前更換掉燃油供暖設備。2009年1月1日之前建造的有關建筑物,在2021年6月30日之后更換或翻新供暖系統時,可再生能源供熱比例要達到年度供暖能源需求的15%。在2023年1月1日后開始建造的建筑物,必須確保在屋頂區域安裝并運行太陽能發電系統,在屋頂裝光伏成為一項義務。公共建筑需遵守聯邦和州法規外,非住宅建筑的建造和擴建需遵守建筑效率40標準③。(4)交通低碳方面,到2030年減排139萬噸,占總減排量的29%。

在以上條例中,對漢堡市居民明確規定了兩項義務,一個是居民有在屋頂上安裝光伏系統的義務,另一個是居民有使用可再生能源進行供熱的義務。安裝光伏系統的義務適用于2023年1月1日以后開始建造的新建筑物;對于現有建筑物,此義務僅在2025年1月1日之后才適用。漢堡的可再生能源供熱包括使用太陽能、熱能、熱泵或生物質能。這兩項條例從法律的層面為光伏系統和可再生能源的使用提供了保障,同時對特殊情況做出了規定。

(二)主要氣候計劃

為了保障氣候政策的順利實施,漢堡市除了單獨出臺《漢堡氣候計劃》之外,還與德國北部五州④聯合出臺了《北德能源轉型4.0計劃》。

1. 漢堡氣候計劃。根據《漢堡氣候計劃》[6],2018年漢堡市距離2030年減排55%的目標仍有700萬噸的差距。2030年前,漢堡市預計投入20億歐元用于氣候相關的工程措施。大部分項目由當地政府相關部門和國有企業負責,其余則由私人合作伙伴和其他利益相關者融資。此外聯邦政府也將提供資金支持,減少對漢堡市政府造成的財政壓力。

環境、氣候、能源和農業管理局⑤在氣候計劃中提出了四個減排領域,分別為交通、私人家庭、商業貿易和服務以及工業領域。每個領域的減排目標如表1所示。

表1描述了1990年、2017年的碳排放情況、2030年減排目標以及仍需要的減排量。總的減排目標將通過兩種方式實現,一是通過能源混合(提高電力中可再生能源的比例)⑥實現290萬噸減排量,二是通過漢堡超過400項的混合措施實現410萬噸減排量。環境、氣候、能源和農業管理局在氣候計劃中明確了經濟轉型、供熱轉型/建筑轉型,交通轉型及氣候轉型的具體轉型路徑,并指出工業、商貿服務業、私人家庭及交通等領域與四個具體轉型路徑之間的關系(見圖2)。

從圖2中可以看出,四個領域的能源轉型與四個具體路徑并不是一一對應的關系,例如工業領域的二氧化碳減排主要在經濟轉型的路徑上實現,商業、貿易和服務減排主要在經濟、供熱/建筑轉型的路徑上實現。通過混合措施實現的減排量主要通過四個轉型路徑實現。

2. 北德能源轉型4.0計劃[7]。其是“展示智能能源—能源轉型的數字議程”(SINTEG)項目的一部分,由聯邦經濟事務和能源部提供資金,從2016年起到2020年結束。《北德能源轉型4.0計劃》開發了能源智慧網絡,將電力生產者、電力消費者、儲能系統連接到該網絡,及時協調發電量與用電量的平衡,此計劃下包含20個重要分項,例如 EnSpireME GmbH公司的電池存儲、北方能量公司的電解制氫、ARGE網絡公司的可再生能源發電廠、漢堡能源公司與 PONTON GmbH公司的能源平臺等。在此計劃中,漢堡和石荷州將共同實現2035年全部480萬居民用可再生能源供電。漢堡沒有足夠的可再生能源發電的場地,無法滿足其稠密的人口和大型工業用電需求,自發電只覆蓋了用電需求的4%。接壤的石荷州位于漢堡北部,全稱為石勒蘇益格-荷爾斯泰因州,面積15 763平方千米,東側為波羅地海,西側為北海,風電資源豐富,擁有大量海上陸上風電場,可以滿足本地電力需求的160%。通過智慧電網石荷州向漢堡市輸送可再生能源電力,大大減少了漢堡市的二氧化碳排放量。

三、漢堡市能源轉型措施

為了實現到2030年的轉型目標,漢堡市在供暖、建筑、交通、經濟和氣候保護幾個方面提出了實現氣候計劃的具體措施[6]。

(一)供熱

漢堡市通過改善能源結構實現低碳供熱,提高供熱效率。鑒于建筑密集,漢堡市主要通過改善管道能源類型提高可再生能源的比例,對燃料進行脫碳。例如,韋德爾(Wedel)燃煤電站被使用燃氣和蒸汽渦輪機(CCGT)系統的哈芬能源公園(Hafen Energiepark)取代。同時漢堡市也在規劃新的供熱網,提高廢熱使用效率。工業廢熱排放大的行業包括水泥、鋼鐵、熱電、陶瓷、有色金屬等,這些余熱將儲存于大型儲熱水罐中,通過區域供暖的方式為建筑供熱。

漢堡市還從社區的角度整體改善能源使用。例如,在同一街區中由于規劃不同,使得某些區域相比于其他區域光照更充足,太陽能供熱的效率更大,這些熱量可以通過供熱網絡提供給社區或其他區域。市政公司也可以整合現有的供熱基礎設施,建立網絡基礎設施為地區供電,或協調當地企業,通過改造節能建筑來改善能源供應。

(二)建筑改造

首先,漢堡市聯合金融機構共同推進住宅和非住宅建筑改造的扶持計劃。如德國復興信貸銀行的“節能城市改造”計劃。該計劃資助漢堡市中心的舊建筑進行能源系統改造,使用可再生能源為建筑供能。2020年,能源和氣候基金撥出約7 000萬歐元資金推進節能型城市建設。其次,漢堡還對存量房進行研究,確定其節能潛力并制定建筑實現氣候目標的路線圖。對公共非住宅建筑進行節能改造,新建和擴建公共非住宅建筑到2022年至少達到節能40%標準。再次,漢堡市開展了建筑翻新計劃。建筑物翻新包括材料更新與供暖系統的更新。建筑材料要求選取保溫性能好的材料以降低房屋的熱量需求。供暖系統的更新則包括增加清潔能源,使用區域供熱等。一般情況下,這兩者通常不會同時進行,因此在翻新沒有全部完成時,將采取混合系統供熱,即化石加熱技術與可再生能源混合供熱方式。為檢查建筑能效是否達標,漢堡市還考慮制定《漢堡建筑能效等級》。

(三)交通管理

漢堡市在交通管理方面的舉措主要是鼓勵民眾多使用公共交通,并積極推動公交車輛采用清潔能源。從2020年開始,漢堡市僅購買無排放公交車——純電動交通車。漢堡市公交車第一大運營公司Hochbahn和第二大運營公司VHH逐步使用電動公交車。漢堡市計劃公共交通在總交通量中的市場份額提高到30%,建立以用戶為中心的公共交通系統和更密集的交通運輸網,如引入用來分流的XpressBus網絡⑦、擴建夜間巴士網絡、路線基礎設施的現代化、移動平臺(Switch應用)等,鼓勵民眾從私家汽車轉向公共交通。漢堡市也積極鼓勵自行車出行。漢堡市落實了自行車路線規劃,規劃建設自行車快車道,還資助貨運自行車和公共自行車停車位建設項目。到2025年,地鐵和S-Bahn站將總共建立4萬個自行車停車位,屆時當地交通樞紐和長途火車站將擁有更多的自行車停車場。私家電動車的發展是德國交通能源轉型的重要舉措。根據《電動汽車法案(EmoG)》預測,到2030年,全德國范圍內的電動汽車數量將達到700萬輛~1 000萬輛。漢堡市也積極向電動車轉型,采用的舉措有:增加市政府和私人公司公用車中電動車的數量;共享汽車以電動汽車為主;擴大公共充電樁的數量;增加氫站數量。

為了緩解公路運輸的壓力,提倡貨物的鐵路、海洋和內陸水道運輸,并對多式聯運⑧碼頭及其系統進行現代化改造和擴展。例如,擴大大型和小型卡車的液化天然氣儲罐基礎設施、設立智能裝卸區等。漢堡市將在港口新城和施泰因韋德兩個區的碼頭擴建集裝箱船的岸電系統,并為游輪建造岸電系統,與歐洲其他港口共同制定法規以減少二氧化碳排放。漢堡航空機場也已承諾機場運營在2021年實現碳中和,增加低排放飛機,并準備使用合成煤油形式的可持續燃料,優化停機坪交通系統。同時,漢堡市的交通管理將向數字化轉型,使交通效率達到最大化,具體措施包括使用智能化停車位管理系統、聯網管理客運和貨運交通的鏈接,使用送貨機器人等。

(四)經濟發展

漢堡市政府督促工業和商業、貿易與服務等行業在氣候和資源保護方面增加投資以保護氣候和資源,借鑒成功的能效網絡模型,規劃建立氫經濟網絡,并將其運用于漢堡市工業的其他部門。

漢堡市政府推出發展和促進資助計劃,增加資源保護公司計劃的資金目標和項目資金,為公司提供單獨的現場建議以及可行性研究,補充資金將用于生產過程脫碳的重大項目。議院支持并促進公司靈活調整能源消耗和自發電,以提高供應網絡中可再生電力的使用以減少二氧化碳排放。企業靈活使用電存儲系統,熱存儲系統等。工業和企業在產品制造中,可以通過改善生產技術減少原材料的使用和廢物數量,進而減少生產過程中的碳排放,實現脫碳。

(五)氣候適應舉措

漢堡開發了城市氣候電子地圖,定期更新城市氣候分析,更新泛洪區劃定和暴雨預測;擬定在《2030年雨水結構計劃》中引入《漢堡水計劃》作為水管理和廢水管理框架。其配套措施有雨水滲透、雨水存儲、雨水滯留、延遲雨水徑流等,需要經過全面測試。以六年為一周期,審查風險區域和泛洪區,并根據不斷變化的情況進行調整。森林和沼澤地不僅可以調節城市氣候,還具有碳儲存功能,市政府規定所有地區都應指定適合造林或建造沼澤的區域。同時加強城市、屋頂和房屋立面的綠化。漢堡市還推動災害風險管理和災害控制數字化和網絡化,使相關數據可以容易訪問。建立堅實的通信基礎架構以應對災害導致的通信網絡故障。漢堡市意識到氣候變化會影響能源供應安全。例如,2018年夏季的低水位和水溫升高影響硬煤運輸,從而限制了發電功率。市政府決定對能源基礎設施進行定期檢查,以保證能源供應的安全。

四、漢堡市能源轉型項目

漢堡市為了實現能源轉型和減排的目標,實施了一系列的能源轉型項目,由漢堡能源公司(Hamburg Energie)直接負責。漢堡能源公司成立于2009年,是一家市政能源供應商,他們具有明確的生態重點,僅提供100%的綠色電力。2019年漢堡能源公司發電實現了100%綠色電力,相比之下,德國的綠色電力僅占44%。以下能源轉型項目中的風能、沼氣、儲能、虛擬電廠、太陽能圖集、熱電聯廠、公共交通電動化及能源倉等項目[8]均由漢堡能源公司負責。

(一)風能

漢堡的風力資源較豐富,但由于受最小距離和最小噪音限制,漢堡可以建造風電設備的空間有限。截至2018年漢堡有65臺風力渦輪機,共計128 MW,風力發電量為300 MWh,占發電總量2.5%。漢堡現有的風力發電量每年可以滿足5萬多個家庭的用電需求,為減少碳排放做出了一定貢獻。目前漢堡市擴建風力渦輪機比較困難,但也未放棄利用風能的想法,漢堡能源公司轉向于開發街道上使用的風能,例如風能驅動的電動汽車充電站。

(二)沼氣

漢堡港的污水處理廠是德國最大的污水處理廠,負責200萬人生活污水的機械處理和生物處理。處理干凈的廢水將被排入易北河,污水污泥被輸送到污水處理廠的沼氣池進行發酵,被分解成甲烷、二氧化碳和水。每天產生的沼氣大約9.5萬立方米,經洗凈后饋入天然氣網絡。居民可以直接在網站訂購城市沼氣,用城市沼氣取暖的價格比使用天然氣更加經濟實惠,具體價格取決于沼氣含量。城市沼氣指沼氣和天然氣的混合物,沼氣含量為1%或5%,其余為天然氣。使用污水處理廠的沼氣不會增加大氣中的二氧化碳含量,起到了替代天然氣等化石能源的作用,達到節能減排效果。

(三)儲能

風力渦輪機制造商西門子與漢堡能源公司和漢堡工業大學共同研究FES(Future Engergy System)項目使用電熱儲能(Electro-Thermal Energy Storage)于2019年6月在漢堡投運。該儲熱系統借助電阻加熱和風扇,將電能轉換為熱空氣流,進而轉換為熱能,然后將熱空氣導入裝有熔巖石的隔熱混凝土砌塊中。石頭將被加熱到800℃,24小時后儲存巖石被“充電”,可以將130 MWh的熱能儲存一周以上。當需要用電時,借助渦輪機將熱能轉化回電能。該儲熱系統的額定功率為30 MW,平均每天可以為3 000個家庭供電,或者一次可以為大約750輛電動汽車充電。電熱儲能系統使用巖石,采取了清潔方式將過剩的電力儲存,期間不產生額外的碳排放,與可再生能源配合使用可以解決電力儲存問題。

(四)虛擬電廠

漢堡能源公司開發了HYPE虛擬電廠智慧平臺,總共控制著50個能源系統,其中可及時靈活調控的有15個。虛擬電廠通過控制系統使發電量和用電量保持平衡,除了對能源發電量的波動進行預測,還可以通過分析天氣數據對發電量進行預測。例如,在風暴席卷海岸而使風力渦輪機發電過多的情況下,虛擬電廠將調低沼氣廠的發電量。該平臺會根據交易所當前的電價調整供應量,電力過剩時電價會降低,電力不足時電價較高。同時,智慧平臺也可以根據電價調整用電量,在低電價時增加用電量,降低消費者的電力成本。漢堡的電力100%采用可再生能源供電,這要求電網具有很高的靈活性,通過虛擬電廠平臺及時調節電廠出電水平,保持發電與消耗平衡,避免電力過剩或不足的情況,為可再生能源供電的穩定性和可靠性提供保障。

(五)太陽能圖集

截至2018年末,漢堡能源公司運營30多個太陽能光伏系統,總裝機量12.3 MW,可覆蓋4 300戶家庭的用電需求。從2023年開始,漢堡居民在屋頂安裝光伏成為一項義務。為了使居民更加方便地安裝光伏和太陽能系統,漢堡能源與漢堡市國家地理信息和測量部聯合開發了太陽能圖集。太陽能圖集是一個交互式地圖,房主可以通過查詢地址來確定自家屋頂的發電潛力。太陽能潛力總共分為四個等級,綠色標記的屋頂非常適合使用太陽能,而紅色標記的屋頂則代表潛力較小,具體如表2所示。太陽能圖集的開發和使用為光伏發電提供強有力的助力。

(六)熱電聯產

在傳統的發電廠中,使用天然氣或石油作為能源,在發電過程中產生的熱量往往被浪費掉,約有62%的廢熱以水蒸氣的形式散發。現代的熱電聯產(CHP)系統可以將廢熱饋入區域供熱網絡,可實現38%的能量用于供電,50%的能量用于取暖,能量損失降低到12%。漢堡能源公司正在與HANSA建筑合作社共同合作,為漢堡杜登韋格住宅區的614套公寓建造新的供暖系統。熱電聯產是一種非常有效的減排手段,漢堡能源公司每年以此提供7 MWh的電力和26 MWh的區域供熱,減少約3萬噸二氧化碳排放。

(七)公共交通電動化

公共交通轉為電力驅動對減排貢獻顯著。漢堡市決定從2020年起僅訂購電動公交車,并計劃在2021—2025年購買530輛100%電動公交車,截至2020年漢堡市的公共充電樁共計1 000個。漢堡市最大的公交車運營公司Hochbahn目前已有30輛電動公交車在城市中運營,并計劃將1 000輛的柴油客車換成零排放的車輛,到2030年將全部使用零排放公交車。Hochbahn公司使用的電動車種類包含純燃料電池混合動力客車和燃料電池作為增程器的電池電動客車。漢堡第二大公交車運營商VHH也在更換電動公交車,2021年上半年將有18輛電動公交車投入運營。

(八)能源倉

漢堡有一座由防空炮塔改造的能源倉。這座防空炮塔位于威廉斯堡地區,是第二次世界大戰遺留下來的,2013年被漢堡能源公司改造成一座生態發電廠,向該區域提供綠色電力和熱量。在能源倉的屋頂和南側,有超過2 000平方米的太陽能收集器和電池;位于能源倉的內部沼氣熱電聯產單元(CHP)可以提供電和熱;能源倉內部還有一個生物質鍋爐和一個大型儲熱水箱,相鄰工業區的廢熱也可以存儲在倉內并再次輸送給用戶。生態發電倉的總熱量輸出22.4 GWh,可滿足3 000戶家庭的供熱需求;總電力輸出為2.850 GWh,可滿足1 000戶家庭的電力需求。戰爭遺留炮塔改造成可再生能源發電廠是全球少有的案例,不僅解決了戰爭遺留物的處置問題,為當地居民提供清潔電力和清潔熱力,更有意義的是,這座能源倉既是戰爭博物館,又成為了能源轉型博物館,起到重要的公眾宣傳作用。

(九)自行車路線規劃圖

為了使騎行者在漢堡市更方便地使用自行車出行,漢堡市已經開發了一種有吸引力、安全且易于使用的自行車路線網絡。該路線圖目前有14條自行車路線,全長約280千米。到2025年,自行車道將繼續擴建,并且完善指示牌等相關標識。居民外出時使用HVV Switch應用程序可以查詢市區公交、地鐵、共享汽車、自行車的切換地點,還可以預定共享汽車和自行車。自行車在城市能源轉型中能夠起到不可忽視的作用。如果按駕車每100千米9升汽油計算(取決于汽車排量),每騎行1千米可減排0.207千克。

(十)漢堡城市最后一英里方案

該項由Prognos公司、ILS研究所與KE Consult咨詢機構聯合開展,漢堡市在作為“最后一英里”的示范區域提出24項措施[9]。主要目的是到2030年將CEP(快遞包裹服務)服務提供商的排放量減少40%,顯著改善交通流量。規劃到2030年,25%的私人家庭貨物以及5%的公司貨物將由貨運自行車處理,另外30%的私人家庭貨物將配送到包裝站,最大程度地減少交付次數。此外,到2030年,95%的快遞車輛實現零排放。該項目通過創建微型樞紐網絡,解決城市內的貨運問題,貨運自行車的使用將在貨物配送的最后環節上起到減排的作用。

五、德國漢堡市能源轉型對中國的啟示

(一)制訂碳中和目標,明確時間表

漢堡市根據德國2019年確定的碳中和目標在2020年啟動了氣候變化法的修訂,并明確2050年碳中和的目標和2030年度的減排目標。隨著德國將碳中和目標年提前5年至2045年,預計漢堡將再次啟動修訂流程,明確碳中和目標。

中國城市也應根據國家2060年前碳中和的總體目標,結合本城市情況,確定碳中和目標年,制訂碳達峰峰值目標,制訂2040年、2050年減排目標,并根據國家碳中和進程動態修訂本市碳中和目標的預案。

(二)編制二氧化碳排放清單

編制溫室氣體排放清單是城市能源轉型的重要基礎工作。溫室氣體排放清單指在某一區域內人類的社會和生產活動中各環節直接或者間接排放的溫室氣體數據。漢堡市編制并發布了1990—2018年度的各年二氧化碳排放數據。漢堡市的碳排放測算分別用生產者平衡和污染者平衡兩個方法測算了二氧化碳排放數量。前者分析直接使用化石燃料(如煤、天然氣或原油)產生的一次能源消耗產生的二氧化碳排放,顯示了所有大型工業和能源發電廠的排放;后者則是從企業和私人家庭行為的角度測算二氧化碳排放。漢堡市認為后者與氣候保護更相關,因為它更密切地反映了漢堡市氣候保護措施可能影響的因素。在此背景下,漢堡的氣候目標以污染者平衡方法測算的碳排放數據為基礎。我國城市的二氧化碳排放清單目前公開的是182個城市2010年的排放清單,是采用生產者平衡方法測算的碳排放,近幾年的碳排放數據尚未公開或尚未編制。中國城市有必要借鑒漢堡經驗采用污染者平衡方法盡快編制各年度二氧化碳排放清單并盡快公布,以促進各種能源轉型措施的應用。

(三)制定碳中和路線圖,配套頒布法律法規

城市能源轉型需要制定碳中和路線圖,明確階段性任務。路線圖為城市實現碳中和提供了方法。碳中和路線圖中應包括制定并頒布氣候保護的法律法規,為實現碳中和提供政策支持,以及電動車法規、建筑能效法規等與氣候保護相關的法律法規。法規中除了對部門、項目、企業等層面的減排要求之外,也可具體到居民層面,使氣候保護成為公民的一項義務,如建筑上建設光伏的公民義務。碳中和路線法還應設定年度減排目標并定期報告目標完成情況,及時檢查項目落實情況,評估減排成果。

(四)落實技術舉措,細化施工圖

城市能源轉型技術舉措的核心是電力系統轉型,建筑能源轉型和交通能源轉型,漢堡市在這方面結合自身情況已經探索了較為細致的施工圖。

1. 電力系統轉型。漢堡市一方面充分開發本身的光伏和風電資源,一方面積極引入石荷州的清潔電力,并通過建設儲能項目、虛擬電廠項目等提升電力系統對波動性的風電光伏的接納能力。對中國城市而言,電力系統轉型首先要充分開發本地的光伏和風電項目,并通過技術創新提升電力系統的靈活性。需要特別說明的是,中國的地級市大多包括周邊若干縣,這些縣與地級市的關系有些類似于地域較狹小的漢堡市與石荷州的關系。城市能源轉型應積極開發周邊縣域的風電光伏資源,乃至與周圍臨近城市聯網,實現跨城市電力輸送,以解決城市的供電與用電需求不平衡的問題。

2. 建筑能源轉型。漢堡市的熱電聯產結合區域供熱能不但提高了能源利用效率,而且有效減少了建筑用能的能量損失。漢堡市對現有建筑物和新建筑物設定能效標準,并通過設定技術標準減少燃油供暖和燃氣供暖比重,鼓勵增加可再生能源的供熱比例。我國城市余熱資源利用率較低,城市周邊的電廠、鋼鐵廠等工業企業的大量余熱資源未能得到充分回收,回收這些余熱,并結合區域供熱,將顯著減少建筑碳排放。中國城市也應借鑒漢堡的建筑能效管理對建筑進行能效等級評定。

3. 交通能源轉型。漢堡市大力推廣公共交通,并在公交領域全面推廣電動車輛,針對城市快遞行業設計“最后一英里”方案,使用非化石燃料的運輸工具進行短途配送。類似的行動,我國很多城市也在進行,可以與漢堡互相借鑒。漢堡市在快遞領域推廣貨運自行車的行動值得中國城市借鑒。漢堡鼓勵自行車出行,開發了通達的自行車路線網絡,使自行車成為更多人的通勤工具,以實現更大的交通減排。中國城市能源轉型可以借鑒漢堡市經驗對自行車出行給予更多的重視。

(五)城市能源公司的體制和技術創新

漢堡在2009年成立的漢堡能源公司作為市政能源公司一開始就服務于漢堡的碳中和目標。該公司僅提供100%的綠色電力,向市民提供綜合能源服務,其經營范圍在電力供應之外,還涉及城市供熱項目和電動汽車充電業務。該公司針對碳中和目標進行了大量技術創新和零碳項目開發。該公司探索的虛擬電廠和儲能項目提高了電網的靈活性,提高了接納漢堡市內和來自石荷州的零碳電力的能力。該公司與漢堡市國家地理信息和測量部聯合開發的太陽能圖集為充分開發屋頂光伏資源起到重要作用。能源倉的建設則把城市文件建設與能源供給很好的融合。這些體制和技術創新為中國城市的能源供應商提供了借鑒。

中國有三百多個地級市,目前正在按照國家要求編制碳達峰、碳中和的“時間表、路線圖和施工圖”。德國漢堡市在推進城市能源轉型促進碳中和方面進行了積極的探索,積累了大量經驗。中國城市對漢堡市能源轉型進行細致的對標分析,借鑒其經驗將對促進雙碳工作起到積極作用。

注釋:

①2000年德國44.5%公寓使用天然氣供暖,2019年上升至49.5%。2000年32.6%的公寓使用取暖油(從原油中提煉)供暖,2019年下降至25.3%。取暖油供暖多為留存建筑。

②能效網絡模型是指一個地區和/或一個行業中的幾家公司自愿聯手組成一個非正式的網絡,以便在幾年內共同提高其能源效率。

③一項建筑標準,建筑效率40指每年的一次能源消耗為德國《節能條例》中規定的計算值的40%,傳熱損失為計算值的55%。

④北部五州包含漢堡、不來梅、下薩克森州、梅克倫堡—前波美拉尼亞州、石勒蘇益格—荷爾斯泰因州。

⑤它分為五個部門,分別為“水,污水和地質”“自然保護,綠色規劃和土壤保護”“排放控制和廢物管理”“能源與氣候”和“農業”。

⑥各種形式的初級能源混合提供能量稱為能源混合,能源分為核能、化石能源(例如煤,原油和天然氣)和可再生能源(例如風能,水,太陽和生物質能)幾類。

⑦XpressBus網絡是指快速直接地連接最重要的站點,比常規公交車的停站次數少。

⑧多式聯運是指使用兩種及以上的交通工具共同完成貨物運輸的運輸過程。

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責任編輯:武玲玲

The Experience and Enlightenment of Energy Transition in Hamburg, Germany of Carbon Neutrality Vision

He Jijiang1, Yu Qiqi2, Qin Xinyi3

(1. School of Social Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China;

2. Process Sciences, Technical University of? Berlin, Berlin 10623, Germany;

3. Architecture and the Built Environment, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm 11428, Sweden)

Abstract:China has established a carbon neutral vision by 2060,Chinese cities have begun to actively promote energy transformation in response to the carbon neutral vision. Hamburg, the second largest city in Germany, has set a carbon neutrality target for 2050, set stage reduction goals for the city, developed an overall climate plan and energy transition plans in various fields, and promulgated supporting laws and policies to ensure the implementation of the plan. According to the experience of Hamburg, cities should focus on determining carbon neutrality targets, compiling the carbon dioxide emission inventory, formulating a carbon neutrality roadmap and promulgating supporting laws and regulations, and promoting the implementation of technical measures in various fields.

Key words:carbon neutrality; emission peak; Hamburg Germany; city energy transition; climate plan

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