智慧低碳城市建設路徑分析及低碳減排措施研究*

李 坤,孫云利,胡 凱,馬 露,朱學敏

(1.安徽建工生態科技股份有限公司,安徽 蚌埠 233000;2.安徽科技學院 建筑學院,安徽 蚌埠 233000)

在嚴峻的國際形勢和國內經濟結構大調整的背景下,我國提出了2030年前實現碳達峰和2060年前實現碳中和的目標,此舉對國家發展具有重要的戰略意義。為實現這一目標,必須將低碳理念全面地滲透進社會各行業,優化產業布局、能源結構和資源利用等。城市作為碳排放的重要輸出源,合理地開展城市設計、空間規劃和碳源碳匯管理等,可以有效實現城市的低碳發展,構建智慧城市可持續發展的建設模式,因此,智慧低碳城市的建設是實現雙碳目標的重要內容之一。

智慧低碳城市建設研究已取得一定的成果,龐博等[1]對智慧低碳城市的發展動力機制進行分析,提出技術發展與創新是內驅力、城市功能升級是外在因素、優質人才和資本支持是外驅力等內容,補充了智慧低碳城市的建設意義與實現路徑;吳秀琴[2]首先對我國城市建設的問題進行了分析,指出我國在低碳城市空間規劃、建筑設計、經濟結構和市政路網上的不足,從低碳城市理念出發,提出了相對應的解決思路和措施;在此基礎上,李魁[3]深入研究了低碳城市建設和運營期的現狀問題,從城市整體規劃、產業布局、道路系統等方面分析城市規劃原則和理念,進一步提出低碳城市的規劃策略和具體實施措施,有助于創建一個綠色可持續發展的低碳城市;陳楚君等[4]基于我國低碳城市的建設迫切性和社會經濟發展程度,對建設目標進行分解化、建設指標進行重構化,將低碳理念落實到我國城市規劃的細節處,有助于規劃師制定低碳城市發展建設的實施措施;周培[5]以廈門市10年低碳建設實踐為例,全面系統地分析了低碳城市建設的路徑和成果評價方法,肯定了廈門市低碳城市建設的顯著成績,同時也總結出了4個方面的不足:如政策引領力度不夠,應細化專項方案;量化建設成效評價指標體系不健全;城市功能改造不全面;建設策略研究不夠深入、可信度不足,進而提出相應的優化措施。

現有的研究主要針對低碳城市建設機制、規劃理念和評價指標方面[6-10],系統性的建設路徑和具體措施研究仍有不足。本文基于城市建設的五大體系:能源體系、建筑體系、交通體系、資源體系和碳管理體系,提出一系列的基于低碳理念的建設思路與具體實施措施,進而構建智慧低碳城市的建設實施路徑,為智慧低碳城市建設和運營期的碳管理提供有效的參考借鑒。

1 智慧低碳城市建設路徑

智慧低碳城市建設的目的是有效控制城市中碳循環過程中碳的排放與吸收,基于低碳能源體系、綠色建筑體系、智慧交通體系、再生資源體系和低碳管理體系的優化建設以及過程性評價和管理,可以實現智慧低碳城市的建設目標(見圖1)。

圖1 智慧低碳城市建設路徑

1.1 城市規劃建設

科學技術的發展為城市建設智能化和低碳化提供了技術支撐,從城市空間規劃、產業整合布局、經濟結構調整和交通形式優化等方面,全面構建智慧低碳城市。在城市規劃過程中,低碳理念要落到實處,相關研究表明,緊湊合理的空間布局可以有效提高城市功能區域間的協同效率,降低過程性無效工作的碳排放量,集約低碳的空間結構形態是多核心的,如廈門市的“一島一帶多核多中心”空間布局結構,保證各分工區域有條不紊地發揮功能,且有效促進了各區域間的聯系,提高了城市整體的運行效率,降低了無效過渡工作的碳排放,此理念對低碳城市管理體系的研究具有重要的參考意義。

在城市建設過程中融入低碳理念,以市級住建局為牽頭單位,引導本市內建筑企業積極學習引進先進低碳節能技術,組織技術骨干培訓活動,優化配置社會資源,有效降低施工環節的碳排放。為營造綠色施工環境,在建筑場地布局設計中融入低碳理念,合理劃分施工場地,采取降塵減排的措施,加強資源回收利用,提高施工場地工作效率的同時降低能源消耗。

1.2 碳管理制度

在嚴峻的能源危機和經濟發展需求的背景下,對低碳城市的建設提出了更高的要求,建立完善健全的碳管理制度是十分有必要的。各級政府應在市委的領導下,根據職責范圍制定相應的碳管理政策和實行細則,嚴格執行到位,切實落實各項優化改進措施,提升低碳城市建設管理水平。

目前,我國城市碳管理水平普遍較低,先進理念和細則方案更新遲緩,無法科學有效地滿足現代化智慧低碳城市的管理需求。此外,由于低碳城市建設成效評價體系的不完備,在一定程度上無法量化評估已有建設方案的優劣,嚴重阻礙了我國智慧低碳城市的建設。城市碳管理要有針對性地規劃碳源和碳匯,達到減少碳排放、提高碳吸收的目的,為切實有效提高碳管理效率,行政機關應制定流程清晰、職責到位和獎懲措施明確的政策法規,并采用動態檢查、反饋和修訂的模式對碳管理制度進行優化改進。

2 綠色城市低碳減排措施

根據前文智慧低碳城市建設路徑分析,應從五大體系入手,結合前沿低碳減排技術和城市氣候條件,提出具體實施低碳減排措施。

2.1 低碳能源體系

傳統化石能源的使用會造成顯著的環境污染問題,隨著能源技術的革新,各地因地制宜地開發新型清潔能源,如風能、太陽能、潮汐能等,對于如安徽蚌埠這樣的內陸城市,“光伏建筑一體化+儲能”的能源供應模式是非常適合的。在建筑物設計過程中,植入光伏發電系統和儲能蓄電池,實現部分電力能源的自給自足,同時,輔以太陽能、地源熱泵等降低建筑物內部能耗。

以建筑物為單元,配套智能化家居檢測系統,智慧調節室內能源使用情況。采集數據傳輸至綜合能源智慧管理平臺,用以統計分析區域居民生活能源消耗情況,有助于制定合理的能源調配方案和定價策略,實現能源檢測、智慧調控、智能運維和動態反饋的低碳能源體系。

2.2 綠色建筑體系

加強建筑設計階段低碳理念,從源頭采取節能減排措施。綜合考慮建筑物功能性和實用性,推廣零能耗建筑概念,結合當地氣候條件和經濟水平,合理設計建筑物布局,使用新型保溫材料和智能系統,以減少空調、公共照明和通風設備等的使用頻率,達到節能減排的目的。推進裝配式建筑發展,以模塊化、數字化和標準化進行預制構件生產,可以有效節省材料用量,提高構件質量和優化施工環境,降低施工環節的碳排放量。

建立一套完整的綠色建筑設計、施工、運營和維護體系,加強建筑物自身節能減排和智能調控的同時,構建底層綠化、屋頂綠化和垂直綠化為一體的立體綠化系統,形成一個天然的碳匯途徑。建筑物的運營管理要做到水電暖的合理管理和有效利用,通過智慧監測系統,時時掌握建筑物的能耗情況,以有效調控設備的開關。

2.3 智慧交通體系

交通網絡是城市建設的重要內容之一,智慧交通網體系的建設具有提高交通效率、降低交通碳源和提高新能源應用場景的重要作用。建立完善的智慧公共交通系統,開發模式TOD(transit-oriented development)主導下的城市交通組織體系,合理布局區域交通樞紐和站點。采用多種智慧交通工具,滿足不同人群的出行需求,起到分流的作用。

推進新型公共交通工具的應用,加強地鐵、新能源公交車、共享電車等在居民生活出行中的占比,為強化新能源汽車在城市交通中的地位,政府可適當予以購車補貼。同時,進一步完善新能源汽車公共配套設施,新建住宅小區和公共商場基本滿足充電樁安裝要求,對于老舊小區進行增容改造供電設施。

2.4 再生資源體系

城市可再生資源主要包括水資源和日常垃圾資源。利用市政雨污分流系統,充分結合海綿城市建設理念,對雨水進行收集、運輸、儲存和再利用,加強非傳統水資源的利用,逐步滿足市政園林景觀等公共設施的用水需求,以降低對水資源的消耗。

生活垃圾減量化和資源化是智慧低碳城市的重要功能之一,利用智慧管理平臺和垃圾分類投放機制,有效提高垃圾再利用率和降低原生資源消耗率。分片區設置廚余垃圾自動消納設備,結合當地園林植物培養基地需求和市政植物施肥需求,實現廚余垃圾的再利用。

2.5 低碳管理體系

碳源與碳匯的合理控制和評價計量,是實現智慧低碳城市建設的重要措施之一。建立街道、社區、寫字樓等碳排放統計及管理制度,從底層掌握能源、交通、建筑、垃圾等方面的碳排放情況。開展碳源和碳匯的核算統計工作,根據不同行業領域的計算原則和方法,量化評估碳排放量和碳吸收量,用以確定城市碳管理的重點方向。基于碳排放和碳吸收的數據分析結果,有針對性地制定行業碳管理制度,既能保證城市正常的運營,又能突出低碳管理的效果,同時,本著誰污染誰治理的原則,對某些高碳排放企業根據碳排放量提高稅收。

建立完善的低碳管理體系,有助于發揮低碳城市的節能減排功能,實現低碳城市的建設目標,創建綠色智慧低碳的社區環境。深度分析城市碳管理數據,歸納整理核算碳排放與碳吸收情況,加強對分析結果的運用,控制碳排放重點主體,提出可進一步降低碳排放的潛在政策和措施。強化管理部門之間的協同辦公,提高碳管理體系的工作效率,減少中間冗余環節,管理要求、檢查制度、獎懲措施和反饋機制的閉環設計和高效運轉,可以有效提高低碳管理水平。

3 結語

智慧低碳城市建設對節能減排和實現雙碳目標具有重要意義,各國在城市建設標準和評價體系上各不相同,為提高低碳城市建設水平和經驗推廣交流,加強經驗總結和建設成效分析是十分有必要的。本文基于城市建設的五大體系:能源體系、建筑體系、交通體系、資源體系和碳管理體系,提出一系列的基于低碳理念的建設思路與具體實施措施,進而充實智慧低碳城市的建設實施路徑,為智慧低碳城市建設和運營期的碳管理提供有效的參考借鑒。