世博引领低碳城市发展

世博引领

低碳城市发展

（第二部分）龙惟定同济大学教授/博士生导师中国科学院上海高等研究院低碳城市研究中心顾问教授weidinglong@主要内容中国发展低碳城市的挑战1中国低碳城市愿景222023/1/72005年人均碳排放32023/1/7城市化对能源依赖性更大42023/1/7城市化加大对环境的影响52023/1/7城市碳流什么是低碳城市？必须有可测量、可报告和可核查的减排量指标。人均二氧化碳排放量（t/p）低于全国（世界）同类城市排放量平均水平；地均二氧化碳排放量（104t/km2）低于全国（世界）同类城市平均水平；单位GDP二氧化碳排放量（t/万元）低于全国（世界）同类城市平均水平；人类发展指数（HDI）高于0.8；三次产业有合理的结构比例；融合PCDM概念，合理配置整个城市的碳源和碳汇。72023/1/7我国4类城市二氧化碳排放指标（中国科学院）资源开发型城市工业主导型城市综合型城市旅游型城市世界平均水平（2006）经合组织国家(OECD)市辖区人均CO2排放量/(t/p)16.2215.3115.017.744.2810.93市辖区地均CO2排放量/(104t/km2)1.611.571.930.69————市辖区单位GDPCO2排放量/(t/万元)4.171.912.541.650.9020.53682023/1/7世界主要城市的人均碳排放（二氧化碳当量）年份城市人均年排放量（t/p·a）年份城市人均年排放量（t/p·a）2005德国法兰克福11.82005法国巴黎4.12005德国汉堡8.02005西班牙马德里6.12007加拿大多伦多9.32005瑞士日内瓦7.42007中国上海11.72006中国天津11.02008美国纽约6.42006日本东京4.72006中国北京9.72005瑞典斯德哥尔摩3.42003英国伦敦9.42005美国洛杉矶12.32005希腊雅典9.02005挪威奥斯陆3.22005丹麦哥本哈根2.12005美国西雅图7.12008加拿大温哥华4.62003加拿大蒙特利尔7.22005德国斯图加特15.32005比利时布鲁塞尔7.32008美国波特兰11.92005美国芝加哥12.7资料来源：

Kennedy,C.A.,Ramaswami,A.,Carney,S.,andDhakal,S.，GreenhouseGasEmissionBaselinesforGlobalCitiesandMetropolitanRegions，/；加拿大温哥华市政府网站：http://vancouver.ca/。92023/1/7人均碳排放量怎么计算？以支出法计算国内生产总值是从最终使用的角度反映一个国家或一个城市在一定时期内生产活动最终成果的一种方法。最终使用包括最终消费、资本形成总额及净出口三部分。碳排放量显然应将消费产品的隐含碳排放计算在内，隐含碳排放应该算到消费端账上。谁消费，谁承担排放责任。10支出法计算的碳排放量GDP＝C＋G＋I＋(X－M)其中C表示本地居民消费；G表示本地政府消费；I表示本地固定资本形成与存货增加；X表示出口货物与服务；M表示进口货物与服务；C+G+I可以看作本地消费拉动的GDP，而（X-M）则是通过进出口拉动的GDPC、G、I、M这四项的单位GDP碳排放量可近似用本地万元GDP碳排放量来表示。贸易输入X的碳排放量则要按照隐含碳排放的基本原理，根据城市输入的产品和服务所来自的不同国家和地区的不同单位产值碳排放来计算。商品和服务来自高收入、中收入，还是低收入国家，其隐含碳是不同的，因为各自创造同样GDP的碳排放量不同。112023/1/7基于支出法和基于能耗计算的人均碳排放12四城市碳排放比例比较

Comparingofcarbonemissionamongfourcities纽约

NewYork伦敦London上海

Shanghai东京Tokyo132023/1/7低碳城市的三种发展模式（1）阿联酋的马斯达（Masdar）沙漠里建成，集成了很多新技术。将“低碳”异化为房地产，不计成本、只计经济回报，炒高房价，引发迪拜危机。居住、休闲、办公，没有工业，典型的房地产开发项目不计供应链碳足迹（阿联酋是世界上人均碳排放最高的国家之一）财富型/技术型富裕国家的典型142023/1/7低碳城市的三种发展模式（2）瑞典的马尔默（Malmo）传统工业转移以IT工业和服务业为主滨海城市环境优美低增长高福利经济结构调整型/消费拉动型发达国家的典型152023/1/7低碳城市的三种发展模式（3）尼日利亚拉各斯（Lagos,Nigeria）近年来经济高速增长，从2004年人均GDP为549美元发展到2009年1142美元拉各斯人均碳排放不到1吨。尼日利亚承担了全世界70%废旧电脑显示器的处理，造成严重污染。从发达国家转移过来的肮脏的服务业。高增长/高污染欠发达国家的典型2023/1/716中国案例：崇明岛的发展道路

Chinesecase:ChongmingIsland原生态（Originaleco-system）紧邻上海的欠发达区域Ruralandunder-developedregionclosedtohigh-developedShanghai

人均GDP只有上海的四分之一PercapitaGDPisonlyaquarterofShanghai人均碳排放只有上海的八分之一PercapitacarbonemissionisonlyoneeighthofShanghai发展什么产业？Whichindustrieswouldbedeveloped?如何保护自然资源？Howtoprotectnaturalresources？想明白了再建设。Toconstructafterunderstanding17我国低碳城市的八大挑战

EightchallengesforlowcarboncityinChina快速城市化。Fasturbanization人口密度大。Higherpopulationdensity以煤为主的高碳能源结构。High-carboncoalbasedenergystructure以重化工业和房地产为主体的投资结构。Theheavychemicalindustryandrealestatearethemainintheinvestmentstructure.以低端制造业为主的产业结构。Thelow-endmanufactureisthemainintheindustrialstructure.以出口为导向的贸易结构。Export-orientedtradestructure.建筑能耗需求潜力巨大。Hugepotentialofbuildingenergydemand.二元社会结构。Dualsocialstructure.中国必须探索自己的低碳城市发展道路，低碳城市发展不可逆，不能“摸石头过河”2023/1/718快速城市化，迈向10亿城市人口

Fasturbanization,movingtowardanurbanbillion城市化率%2023/1/719城市化水平比较Comparingofurbanizationlevel2023/1/720人口Hugepopulationanddensity世界人口最多的100座城市中，中国占25座。中国有14座城市人口超千万。在全球人口最稠密的城市排行前20名中，中国有5个城市形成11个人口总数6千万以上、人口密度250人/km2以上、城市密度0.5个/万平方公里以上的城市群。118个城市人口在百万以上。2006年我国地级以上城市的二氧化碳排放量占全国总量的55%2023/1/721People中国城镇建筑面积的增长（100millionm2）

Growthofbuildingfloorareasincitiesandtowns22土地利用的误区以上海为例，尽管市中心（外环内）人口众多（13831900人），在世界上排在第2位，但人口密度仅为7174人/km2，远比不上东京的14151人/km2和纽约的10452人/km2。但上海的拥挤、交通堵塞和空气污染却都显得比东京、纽约等城市更为严重。主要原因在于：1）空间利用不合理，“公地私用”。2）公共交通不发达；3）由于房地产泡沫，市中心区大量住房空置，使得城市中心“空心化”。这就迫使城市像”摊大饼“式地扩张，不断侵占耕地，将碳汇变成碳源。2008年我国能源结构

China’senergystructurein20082023/1/7242009年我国固定资产投资结构

China’sfixedassetsinvestmentstructurein20092023/1/725低端制造业处于微笑曲线底端劳动生产率低，只有美国的4.38%，日本的4%，德国的5%。能源消耗大。制造业的能耗占全国一次能耗的63%，单位产品的能耗高出国际水平20%至30%。主要是劳动密集型和技术含量低的产品，附加价值不高，比美国、日本及德国分别低22%、22%和11%。2023/1/726产业发展水平低

Lowlevelofindustrialdevelopment第三产业在GDP中占比只有40%,低于世界平均水平。Thetertiaryindustryisaccountedonly40%inGDP,lowerthantheworldaverage.现代服务业如金融、咨询、创意、传媒等产业发展很慢。Thedevelopingofmodernserviceindustriessuchasfinance,consulting,creative,mediaandothersisslow.现代制造业刚刚起步。Modernmanufacturehasjustbegun.27出口为导向2008年我国出口贸易中隐含碳排放占总量的29%。我国2009年光伏电池产量达到4000兆瓦，占世界39%。但中国太阳能光伏发电安装量仅为世界份额的2%。2023/1/728光伏电池用来出口是没有利益的事情当地太阳能年辐射量kWh/(m2·a)发电量kWh/a单位发电量的隐含碳（CO2）kg/（kWh）在中国光伏发电的净CO2减排量kg/（kWh）在德国光伏发电的净CO2减排量kg/（kWh）1440156000.2870.5730.497（0.210）某标称功率18.3kW的光伏系统的碳减排效率（寿命周期20a）德国Germany日本Japan美国US中国China0.4970.4180.6250.86电力的CO2排放量（kg/kWh）2023/1/729中国能源消费增长情况

IncreaseofenergyconsumptioninChina2023/1/730JanuaryJuly我国城市气候与发达国家城市气候的比较2023/1/731上海住宅平均能耗不到美国平均值的三分之一(kgce)2023/1/732统计发现公共建筑能耗的二元化2023/1/733低碳城市建设的CIRCLE原则（WWF）紧凑型城市：遏制城市膨胀（Compact）个人行动：倡导负责任的消费（Individual）资源消耗的减量化（Reduce）减少能源消耗的碳足迹（Carbon）保持土地的生态和碳汇功能（Land）提高能效和发展循环经济（Efficiency）。342023/1/7中国低碳城市的城市形态是4“H（高）”紧凑型城市高密度（Highdensity）高容积率（Highplotratio）高层（Highrise）高绿化率（Highgreenrate）2023/1/735低碳城市建筑环境能源系统的3“D（低）”目标降低碳排放、降低集中度、降低需求。Decarburization，DecentralizationandDemandreductionProduction,Utility,Customer2023/1/736城市层面：能源供应“低碳”化加大低碳和无碳能源的比例:水电、核电、大型风电、生物质热电联供和光伏发电传统能源的清洁利用，例如利用煤的清洁燃烧技术的燃气/蒸汽联合循环（IGCC）的三联供。低碳能源传输技术，例如高压直流输电、智能化电网等。2023/1/737社区层面：分布式能源和能源总线系统天然气联合循环热电冷联供系统能源总线集成可再生能源和低品位能源能量密度较低的低㶲能源，不可能像传统发电厂那样大规模集中生产，也不可能在紧凑型城市中完全分散到一家一户。这些能源来自于分布式的资源，需要在区域层面上通过一个能源枢纽（hub）集成应用。包括太阳能、浅层地热能、地表水

等。分布式或分散供能、集总式或集中用能的“集散式”系统382023/1/7基于可再生能源的能源总线系统Energybus在计算机科学中，总线（bus）是一种计算机的内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，计算机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路也与总线连接。所谓“能源总线（energybus）”，就是将来自于可再生能源或未利用能源的热源/热汇水，通过作为基础设施的管网，输送到用户。在用户端，总线来的水作为水源热泵的热源/热汇，经换热后回到源头，或排放（地表水）、或循环再次换热（通过换热器与各种“源”和“汇”耦合）、或回灌（地下水）。多源对多用户热泵是低碳园区能源系统的关键技术39多源环状能源总线系统40多源支状能源总线系统41用户层面：节能作为无碳替代资源，降低需求2023/1/7化石能源化石能源可再生能源节能量无碳替代能源42McKinsey全球减排成本曲线（2.0版）432023/1/7城市密度与交通能耗城市交通公交优先，发展城市快速公共交通系统（TOD）无燃油汽车社区电动汽车和混合动力汽车自行车和步行社区自治和发展ICT技术452023/1/7BRT(busrapidtransit)462023/1/7智能微网：电动汽车充电系统风光互补系统发电，通过城市微网，建立电动汽车充电（充氢）系统。472023/1/7能源互联网系统：微网技术将分散的分布式能源（包括楼宇冷热电联产BCHP、燃料电池、燃用生物质能的锅炉等）所生产的电和热，通过连接各建筑的电力微网（microgrid）和热力网络（thermonet）实现电力和热力的互联互通。2023/1/748能源结构调整Toadjusttheenergystructure在很长时期内很难改变以煤为主的能源结构。Itisdifficulttochangethecoal-dominatedenergystructureinaverylongperiodoftime.发展核电、水电、风力发电需要巨量资金，存在一定环境风险Developmentofnuclearpower,hydropower,windpowerrequiresenormousamountofmoney,andtherearesomeenvironmentalrisks.发展煤的清洁燃烧技术和天然气应用技术（IGCC,CCHP,FuelCell,Distributedenergy）Todevelopthecleancoalcombustion