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碳中和专题 | 零碳城市的机遇与未来

2021-04-15 18:32:45 和讯名家 

导  读

天空蔚蓝,绿树成荫。在晴朗的日子里,笔直的公路上奔驰着小巧酷炫的氢动力车和电动车,人们在街边弯下腰来,可以随时随地为环保汽车免费充电。在低碳甚至零碳城市里,这样的场景正逐渐成为现实。

“零碳城市”,也可称“生态城市”,就是最大限度地减少温室气体排放的环保型城市。其理念的普及和实践探索,体现了人们对气候变化、环境保护的重视和责任担当。我们也应该认识到,零碳城市是碳减排目标的极致和榜样,但并非城市发展的唯一选择。

正文共4600字,预计阅读时间14分钟

本文摘自《可持续发展金融前沿》2021年第3期碳中和专题,点击下方阅读原文了解更多哦

一、碳中和目标下的能源转型

继国家主席习近平于2020年9月在联合国大会上提出“2030碳达峰、2060碳中和”目标后,十四五规划中又对二氧化碳排放降幅设置了具体的目标值。而控制碳强度、碳排放总量的政策执行者,既包括重点行业、重点企业,也包括“有条件的地方”。

实际上,城市化进程很可能是影响全球气候变化的最重要的人类活动之一。虽然城市是经济发展和人类文明的重要载体,占全球地面面积不足2%,却消耗着60%以上的化石能源,产生了70%以上的人类碳排放。

在“2030碳达峰、2060碳中和” 目标之下,中国将努力用30年时间,从碳达峰走向碳中和,这一任务颇为艰巨。以英国为例,其在1972年就已实现本土碳达峰,但计划实现碳中和的时间为2050年,历时近80年。这意味着,中国迫切需要一种新的城市发展模式,从对高碳行业的高度依赖,向低碳、可持续发展转型。

“零碳城市”,也可称“生态城市”,就是最大限度地减少温室气体排放的环保型城市。实现零碳城市的途径主要有两种:一是通过植树造林或购买碳信用等形式来抵消城市碳排放;二是要求城市运行完全依靠可再生能源,通过“零碳交通”、“零碳建筑”、“零碳能源”、“零碳家庭”等城市功能系统的“零碳”、独立,从而真正实现零碳排放。

受社会经济、技术水平、自然地理和政策文化等多个维度的影响,我国不同城市的碳排放在总量、结构和达峰行动的进展上存在较大差距。在这一背景下,城市碳达峰、碳中和行动的设计和实施需要差异化展开。

二、零碳城市:国际城市的新赛道

碳中和城市联盟(Carbon Neutral Cities Alliance,简称CNCA)成立于2015年4月,是一个由全球领先城市组成的合作组织,通过构建可持续发展城市网络,推动领先城市在未来10-20年内实现碳中和,到2050年将城市的温室气体排放量削减80% (与2000年相比) 。

目前,该联盟已吸引20多个城市共同参与开展碳中和工作,包括阿姆斯特丹(荷兰)、哥本哈根(丹麦)、汉堡(德国)、伦敦(英国)、墨尔本(澳大利亚)、纽约(美国)、里约热内卢(巴西)、斯德哥尔摩(瑞典)、多伦多(加拿大)、华盛顿(美国)、阿德莱德(澳大利亚)等。这些城市共同表示将推广再生能源的普及率,并将碳中和预期实现年限设置为2050年。但其中,表现最为积极的是哥本哈根和阿德莱德,均致力于在2025年前实现碳中和,努力成为“全球首个碳中和城市”。

(一)丹麦-哥本哈根

丹麦决心到2050年完全脱离化石燃料,而丹麦首都哥本哈根是世界上首个宣布碳中和目标的城市。在具体措施上,哥本哈根重新规划其能源供应和城市设计,在2025年碳中和计划中主要围绕能源、交通、建筑等方面展开。

能源方面,哥本哈根在风能发电领域走在前沿,丹麦40%的电能已来源于风力。其在港口入口处和附近内陆地区分别拥有一座大型的海上风电站和一座陆上风电站,未来的境外风能园区则将在哥本哈根和瑞典之间的海域中建成。交通方面,哥本哈根铺设了总长375公里的专用自行车道,包含横跨内陆河的大桥,是穿行哥本哈根市中心的最快方式,对于远距离交通哥本哈根仍在铺设更为广泛覆盖的地铁路网,并推动共享汽服务。建筑方面,哥本哈根已建成高度集成化的关键设施,例如能够实现无二氧化碳排放的生态型建筑绿色灯塔、将废物能源转化站的屋顶设计成可以滑雪的斜坡,并将电、热、节能建筑、电力运输集成到一个智能、灵活和优化的能源系统中。

成本下降将持续带动装机量的攀升。据国家能源局统计数据,2020年国内光伏新增装机规模达4820万千瓦,其中集中式光伏电站3268万千瓦、分布式光伏1552万千瓦。据光伏行业协会预测,“十四五”期间光伏产业年均新增装机规模预计可达7000万-9000万千瓦,2025年新增装机最高可达120万千瓦左右。到2050年,根据《中国2050年光伏发展展望》,光伏发电可占当年全国用电量的40%左右。

然而,在光伏产业大发展的趋势下,仍存一定质疑的声音。传统集中式光伏发电有严重的地域性:受限于特高压电和储能设备,西藏、新疆、甘肃和青海等地区都存在一定的弃光现象。而季节、气候等因素,也会限制分布式光伏的发展。也就是说,光伏产业的长远发展仍是一个系统工程,有待输电、储电等相关环节的完善。

(二)澳大利亚-阿德莱德

阿德莱德作为南澳大利亚州的首府,是全州人口最集中(占全州75%)、经济最发达(占全州20%) 的城市,但阿德莱德四周被翠绿园林所环抱,几乎不存在交通堵塞和城市污染等问题。从阿德莱德2007年至2018年的发展情况来看,其碳排放量减少了15%,地区生产总值增长了33%,实现了温室气体排放与经济增长脱钩。虽然阿德莱德所在的南澳大利亚州拥有澳洲最大的陆上石油和天然气田,但目前其来自煤炭、石油等化石燃料的碳排放已几乎清零,整个南澳风能和太阳能(000591,股吧)发电量占总发电量的51.2%。

根据《阿德莱德碳中和行动计划2016-2021》,其实现碳中和主要有五种途径:节能的建筑形式、零排放运输、实现100%的可再生能源、减少废物和水的排放、抵消碳排放。据阿德莱德大学建筑学与建筑环境学院教授左剑介绍,这五种途径中,推动投资以提高建筑物和基础设施的能源效率是迈向碳中和的重要战略。

在提高建筑能效上,阿德莱德选择将太阳能作为主要的城市能源,推动市内建筑安装普及太阳能屋顶(包括太阳能光伏和太阳能热水器)。为高效地利用太阳能,该市绝大多数安装太阳能屋顶的居民建筑都安装了储能设备。在资金方面,阿德莱德专门设立了补贴计划,对学校、中心市场、汽车站、会议中心、博物馆、议会、图书馆等地安装太阳能屋顶给予财政支持。此外,当地金融机构还提供一种新的金融产品——建筑物升级融资(BUF),建筑所有方可以从金融机构获得贷款,以实施建筑能效提升改造工程,并通过缴纳市政费偿还。

实际上,国际上不同城市对于如何实现碳中和目标呈现出非常多元的趋势。例如,瑞典的斯德哥尔摩强调“区域能源”作为城市的核心基础设施,大力发展生物质能源和废物转化的能源技术以实现低碳,化,并与节能建筑相结合;美国的旧金山强调太阳能光伏发电,致力于开发和改零能源建筑;英国伦敦则在碳中和的未来规划中仍包括了扩大天然气的作用。对于我国而言,不同类型的城市也极有可能发展差异化的碳中和实现路径。

三、基于城市类型转型的可能与挑战

清华大学国家治理与全球治理研究院王灿教授等将中国城市的碳达峰类型划分为五类,即低碳潜力型城市、低碳示范型城市、人口流,失型城市、资源依赖型城市和传统工业转型期城市。其中,低碳潜力型城市和传统工业转型期城市是决定我国能否落实2030年达峰行动的关键。

对于低碳潜力型城市而言,其经济尚处于起步阶段但增长迅速,且产业结构还未形成重工业路径依赖,可规划建立低碳产业体系,发展创新型绿色经济,以贵阳、昆明、赣州、普洱、三亚、长沙和湘潭等城市为代表。例如,贵阳市可借助独特的自然地理优势,围绕大数据产业全面建设生态文明城市,布局低碳产业体系,以规避传统的“先污染后治理”的工业化老路。

对于传统工业转型期城市而言,其依赖传统工业、处于产业结构转型期,可积极运用低碳技术改造和提升传统产业,加快淘汰落后产能。该类既包括河北省和东北三省以钢铁、化工等为重点产业的大部分重工业城市,也包括长江三角洲以纺织、服装和电子为重点产业的部分轻工业城市,具体以邢台、邯郸、保定、包头、连云港(601008,股吧)、温州、大庆等城市为代表。具体措施可包括:其一,有效利用低碳产业技术和循环利用技术;其二,引导产业结构向低碳的战略新兴产业,如高端装备制造、新材料和现代服务业进行转型。

对于低碳城市的推进我国政府已有多年实践经验。自2008年以来,我国开始实施创新型城市试点政策,并将绿色低碳作为创新型城市建设的原则和目标。在《建设创新型城市指标体系》文件中,明确要求将碳排放强度作为特色指标,并以“万元GDP综合能耗”作为基础指标进行评估。

研究结果显示,相比于非试点城市,试点城市的碳排放量相对于样本均值降低了约1. 05个百分点,意味着低碳城市建设显著降低碳排放水平。在具体措施上,低碳试点城市主要是通过能源效率的提高以及产业结构升级等方式实现碳强度的下降,且产业升级的效果有逐年增强的趋势,但通过城市绿地碳汇水平的提高而降低碳排放的目标尚未实现。在未来,广东、北京、山西、云南、上海、浙江等省市相继提出了建设“近零碳排放区示范工程”的工作安排。

然而,以城市作为碳中和目标实现单位在我国尚未有首例。全国政协常委李家杰指出,当前零碳示范城市建设面临三大挑战: 一是相关政策与法规不完善,标准缺失,各领域碳排放指标不明确;二是电力体制改革有待完善,大规模可再生能源接入影响电力系统安全稳定运行,可再生能源发展受限;三是城市能源系统各自运行,对电、水、 气、热等能源缺少统一规划,尚无完整的智慧能源(600869,股吧)数字化管理平台。

四、打造零碳城市,可以采用哪些工具?

(一)政策工具

华中师范大学徐佳博士将我国低碳城市试点实施的各种政策工具分为三类:

一是命令控制型工具,包括降低和淘汰落后产能、绿色建筑节能、车辆排放标准等,通过制定较为严格的减排目标、明确的技术标准来限定企业的污染排放,可以淘汰落后产能倒逼企业进行绿色偏向型技术的升级。

二是市场型工具,主要包括碳交易机制、清洁发展机制、节能试点等政策,是一种更加灵活的规制工具,通过价格、补贴、税费等市场化手段可以为企业的创新行为提供经济激励,以此促使企业进行绿色技术创新。

三是自愿型工具,如低碳交通体系试点、低碳工业园区、零碳建筑等,通过引导企业的环保意识,让企业自发进行节能减碳等绿色行为,企业以此获取社会声誉和提升经济效益。

目前来看,只有命令控制型政策工具对企业技术创新发挥了显著促进作用,但长期来看对企业竞争力的影响尚未可知。

(二)监测工具

能够跨行业、跨企业的碳数据动态统计与监测平台是打造零碳城市的基础工具。

国际上,西门子为帮助零碳城市解决其自身问题,开发了City Performance Tool (CyPT),且已正式投入运营。该工具着眼于人口、交通网络、商业和住宅楼以及能源使用等多方面现象,并通过计量化可持续发展的增长结果,给城市规划者提供了一个区分基础设施投资的优先顺序的整体参考方法。目前,西门子已经可以流线化CyPT在城市中的数据采集程序、采集与城市最相关的技术,同时也推进了在世界各地不同城市之间的成果分享。CNCA的联盟成员通过对CyPT的应用,会帮助促进软件模式来评估具体的建筑、交通和能源技术如何能够帮助他们达到自己的环境目标,已试用地区包括哥本哈根、阿德莱德等不同国家不同城市。

在国内,中国人民大学重阳金融研究院与北京东方国信(300166,股吧)科技股份有限公司也签约并启动了首个中国城市“碳中和”智慧监测管理平台(简称绿色60平台)项目。此平台的启动将首次从城市绿色可持续综合发展的角度,实时监测城市距离2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的达成率,并指导其达成碳中和目标的实际工作。

结语

随着零碳城市赛道的逐渐拓宽,我国也可能会有城市竞相加入。然而,从国际实践来看,零碳城市的推进面临着诸多的困难,如土地规划与系统规划的分歧、创新实践者与既得利益者的分歧、过渡性规划和短期气候压力的分歧等。

每个城市都应该根据自身条件,找到适合自己的可持续发展道路,遵循规律、循序渐进地为全球可持续发展做出贡献。

当然,无论在国家层面还是城市层面,碳中和目标的实现都依赖于政府、金融机构、行业、企业、甚至居民等诸多利益相关者的协同与共创。

文字:张晗,张舒伊

编辑:姜若怡

参考文献:

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[10]CNCA官网,https://carbonneutralcities.org/

[11]“碳中和” 中国城市进展报告2021 (春季)

[12]中金| 碳中和之绿色城市:着力规划与治理双提升

[13]阿德莱德:这样打造全球首个碳中和城市

[14]报告班长|圣诞节小礼物-可持续领域四大报告

[15]观中国|从碳达峰到碳中和,英国要走将近80年,中国如何30年走完?

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(责任编辑:王治强 HF013)
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