可再生能源 如何“落户”超大特大城市？

《城(cheng)乡(xiang)建(jian)设领域碳(tan)达峰实施方案》近日印(yin)发，城(cheng)市(shi)作为现代经济(ji)活动的(de)中(zhong)心，其在应对全(quan)球气候(hou)变化与推进可持续(xu)发展中(zhong)发挥的(de)作用，愈发受到重视，方案中(zhong)建(jian)设绿色低(di)碳(tan)城(cheng)市(shi)专设一(yi)章便是体现。

但具体实(shi)践中，城市在推进用(yong)能结(jie)构(gou)调整等方面仍存在较多(duo)困难(nan)。现有(you)气候治理(li)框架下，超大特(te)大城市的可再生(sheng)能源利用(yong)难(nan)点有(you)哪些，未(wei)来(lai)低碳转(zhuan)型之路该(gai)如何前行(xing)？对此，中国环境报记(ji)者专(zhuan)访了香港理(li)工大学(xue)建(jian)筑环境及能源工程(cheng)学(xue)系可再生(sheng)能源研(yan)究室(shi)教授杨(yang)洪兴(xing)。

土地有(you)限(xian)、波动明显，可再生能源面临(lin)挑战

城市是(shi)现(xian)代(dai)经济活动的(de)中心，也是(shi)最主(zhu)要(yao)(yao)的(de)能源(yuan)、资源(yuan)消耗者和主(zhu)要(yao)(yao)的(de)温室气体排(pai)放者。在我国，为数不多(duo)的(de)超(chao)大特(te)大城市占据着相当比(bi)例的(de)碳排(pai)放量。

中科院(yuan)陈(chen)明星课题组曾(ceng)对城市尺度下(xia)全国碳排放(fang)进行了初步核算(suan)，结果显示，2019年全国超大特大城市碳排放(fang)总(zong)量占比为19.45%。

国际能(neng)源(yuan)署（IRENA）发布(bu)的《中(zhong)国能(neng)源(yuan)体系碳中(zhong)和路线图》指出，提高能(neng)效、发展可再生能(neng)源(yuan)等是中(zhong)国在(zai)2030年前实现碳达峰(feng)的重要领域(yu)。但杨洪兴认为，发展可再生能(neng)源(yuan)在(zai)超大(da)特大(da)城市并不轻松，仍有众多挑战。

“风能(neng)、太阳能(neng)是两种(zhong)(zhong)较易大(da)量推(tui)(tui)广(guang)的可再生能(neng)源(yuan)形式(shi)，是分(fen)布式(shi)可再生能(neng)源(yuan)系(xi)统(tong)的两个(ge)主要能(neng)量来源(yuan)，但这两种(zhong)(zhong)能(neng)源(yuan)在(zai)超大(da)特大(da)城(cheng)市(shi)的推(tui)(tui)广(guang)并不容易。”杨洪兴介绍，超大(da)特大(da)城(cheng)市(shi)可利用土地资源(yuan)有(you)限，难于安装大(da)量的太阳能(neng)光伏系(xi)统(tong)，风能(neng)资源(yuan)也很有(you)限。同时太阳能(neng)应用推(tui)(tui)广(guang)，还存(cun)在(zai)着屋顶可利用面积少、阴影遮挡(dang)以(yi)及安装维护难、立面墙(qiang)体(ti)发电效率低等限制。

同时，当(dang)电(dian)(dian)网(wang)中有大(da)量(liang)的(de)(de)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源供电(dian)(dian)时，电(dian)(dian)网(wang)的(de)(de)电(dian)(dian)压稳定是影响可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源广泛应用的(de)(de)又一阻碍。杨洪兴(xing)指出，由于用户对电(dian)(dian)力需(xu)(xu)求(qiu)逐年提(ti)(ti)升，导致城(cheng)市负荷需(xu)(xu)求(qiu)大(da)，用电(dian)(dian)尖峰(feng)负荷高。同时对电(dian)(dian)网(wang)蓄能(neng)(neng)(neng)、设备更新(xin)换代、传输(shu)(shu)等(deng)的(de)(de)要求(qiu)也提(ti)(ti)高了。“当(dang)大(da)量(liang)间(jian)歇、波动且受(shou)天气情况影响大(da)的(de)(de)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源电(dian)(dian)力加入时，就(jiu)对城(cheng)市电(dian)(dian)网(wang)的(de)(de)蓄能(neng)(neng)(neng)、传输(shu)(shu)、调峰(feng)、设备更新(xin)等(deng)提(ti)(ti)出了更高的(de)(de)要求(qiu)。”

此外，能源结构调整所带来(lai)的(de)，还有相当的(de)经(jing)济成本(ben)和时间成本(ben)。杨洪(hong)兴指(zhi)出(chu)，低(di)碳电(dian)力设备的(de)投资建设、电(dian)网基础设施更新换(huan)代(dai)成本(ben)等支出(chu)，会(hui)对地方及(ji)国家财政带来(lai)相当大的(de)压力。而作为参与者，市民对于低(di)碳经(jing)济的(de)接受程度(du)与安全(quan)意识、培(pei)养正确使(shi)用(yong)新设备的(de)操作能力等也需要一定的(de)过(guo)渡时间。

绿色低碳取得进展(zhan)，香港经验(yan)有哪些？

目(mu)前，我国超大特大城市的可持续能源(yuan)利用路(lu)径仍在探索(suo)之中。但已(yi)有的城市经验能够为问题解决提供借鉴，香港便是如此。

根据香(xiang)(xiang)(xiang)港(gang)特别行政(zheng)区政(zheng)府统计处最新(xin)数(shu)据，2021年年底香(xiang)(xiang)(xiang)港(gang)人(ren)口(kou)临时(shi)数(shu)字已达到740.31万(wan)人(ren)。尽管人(ren)口(kou)数(shu)量众多(duo)，但(dan)香(xiang)(xiang)(xiang)港(gang)的城(cheng)市绿色低碳发(fa)展却走在(zai)(zai)前(qian)面(mian)。2021年10月《香(xiang)(xiang)(xiang)港(gang)气(qi)候行动(dong)计划2050》颁布(bu)，其中(zhong)包括(kuo)在(zai)(zai)净零碳发(fa)电（分(fen)布(bu)式可再(zai)生能(neng)源建设推广(guang)等(deng)）、节能(neng)绿建（新(xin)建与(yu)续存(cun)楼宇的节能(neng)、提高能(neng)源利用效率的能(neng)量需求管理(li)等(deng)）、绿色运输(shu)（汽(qi)车减碳与(yu)电气(qi)化等(deng)）、全民减废(fei)（废(fei)弃物管理(li)以减少城(cheng)市废(fei)弃物填充等(deng)）等(deng)多(duo)方(fang)面(mian)的行动(dong)指(zhi)南，以应对在(zai)(zai)2050年前(qian)实现碳中(zhong)和的挑战。

杨洪兴(xing)介绍，香港的(de)减碳计划首先便是从能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)方面入手。“在香港，发电(dian)所(suo)产生的(de)碳排放量(liang)超过总量(liang)6成(cheng)，而建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)能(neng)(neng)耗部分则超过9成(cheng)的(de)电(dian)力消耗。目前仅占1%左右的(de)可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)电(dian)力，在2035年会增长到7.5%—10%，并在往后(hou)持续(xu)提升至15%，这对于可利用(yong)土地面积有(you)限的(de)高密度的(de)超大(da)特(te)大(da)城(cheng)(cheng)市(shi)来说(shuo)，是一个(ge)相当(dang)可观的(de)比例。其中，离(li)岸风电(dian)的(de)开(kai)发势在必(bi)行。同时，政(zheng)府建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)节(jie)能(neng)(neng)规(gui)范与智慧(hui)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)管理(li)系统也是香港推行节(jie)能(neng)(neng)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)的(de)两大(da)重点(dian)，建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)光伏补贴政(zheng)策(ce)也将极大(da)推动城(cheng)(cheng)市(shi)可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)利用(yong)的(de)发展(zhan)。”

香港的减碳计划还涉及(ji)绿色运输与(yu)全民(min)减废两方面，主要(yao)包括氢燃(ran)料电池巴士及(ji)重型(xing)车辆的试(shi)行、私家车电力化的推广与(yu)新能源轮渡的使用，城市固体(ti)废弃(qi)物收(shou)费(fei)、可降(jiang)解塑(su)料餐具规(gui)范(fan)与(yu)废弃(qi)物燃(ran)烧发(fa)电。

杨洪兴认为(wei)，香港与北京(jing)、上(shang)海等(deng)超(chao)大(da)特大(da)城(cheng)(cheng)市相(xiang)比(bi)，有着众多相(xiang)同点：存在着城(cheng)(cheng)市耗电量大(da)，尖(jian)峰负荷(he)需求大(da)、电网调(diao)节压力大(da)、可利用土(tu)地面(mian)积受限的(de)难点。也(ye)有着一系列发(fa)展绿色低碳(tan)城(cheng)(cheng)市的(de)基(ji)础条件(jian)，包括(kuo)电力基(ji)础设施更新换代迅(xun)速(su)、城(cheng)(cheng)市经济基(ji)础好、民众节能环保意识高。

“在(zai)这样的(de)背(bei)景下，香港对于(yu)(yu)电(dian)力生(sheng)产与建筑(zhu)节能、交通(tong)运(yun)输绿色低碳化与废弃物减排(pai)回(hui)收等方(fang)面的(de)措施，都是可以(yi)借鉴共通(tong)的(de)。同时，一些对于(yu)(yu)地域、自(zi)然(ran)资(zi)源(yuan)条件要(yao)求(qiu)不高的(de)新技术新应用(yong)探索，如(ru)建筑(zhu)电(dian)气化、分布(bu)式(shi)能源(yuan)系统推(tui)广(guang)、交通(tong)电(dian)气化、高压直柔输电(dian)、柔性用(yong)电(dian)负荷等，都可以(yi)在(zai)北京、上海等特(te)大城市进(jin)行试验推(tui)广(guang)。”杨洪兴说。

开源节流(liu)，储能技术(shu)、能源管理需重视

杨洪兴认为，香港和(he)内地超大特(te)大城市(shi)的绿(lv)色低碳(tan)转型，需(xu)要从(cong)开(kai)源、节流两方(fang)面进行(xing)(xing)，针对不(bu)同(tong)行(xing)(xing)业(ye)部门进行(xing)(xing)可(ke)行(xing)(xing)的路径规划，是碳(tan)达峰、碳(tan)中和(he)目标在各(ge)个城市(shi)的实现范式。

“开源(yuan)主要是增(zeng)加(jia)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)，尤其(qi)是风(feng)电(dian)(dian)和(he)光(guang)伏(fu)发电(dian)(dian)的(de)(de)(de)使用。在(zai)可(ke)利(li)用的(de)(de)(de)城市(shi)屋(wu)顶，路(lu)(lu)边和(he)可(ke)利(li)用的(de)(de)(de)地方修建(jian)分(fen)布式(shi)光(guang)伏(fu)电(dian)(dian)站，同时投资建(jian)设高压大(da)(da)容量(liang)输电(dian)(dian)线路(lu)(lu)，大(da)(da)量(liang)引(yin)进北方和(he)西北的(de)(de)(de)光(guang)电(dian)(dian)和(he)风(feng)电(dian)(dian)。此外(wai)，海上风(feng)场的(de)(de)(de)建(jian)立可(ke)以(yi)有(you)效增(zeng)加(jia)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)发电(dian)(dian)情况，对(dui)于(yu)(yu)一些沿海特(te)大(da)(da)城市(shi)来(lai)说是非常有(you)利(li)的(de)(de)(de)碳中和(he)路(lu)(lu)径(jing)。”相(xiang)比于(yu)(yu)单一的(de)(de)(de)城市(shi)内部分(fen)布式(shi)可(ke)持续(xu)能(neng)源(yuan)，杨洪(hong)兴更强调(diao)对(dui)大(da)(da)区域和(he)大(da)(da)电(dian)(dian)网等多样来(lai)源(yuan)的(de)(de)(de)风(feng)能(neng)、太阳能(neng)，生(sheng)物能(neng)，水(shui)电(dian)(dian)和(he)核能(neng)的(de)(de)(de)综合(he)利(li)用。

考虑(lv)到未来可(ke)再生能源(yuan)电(dian)(dian)力对(dui)于(yu)电(dian)(dian)网带来的传输和(he)管(guan)理压(ya)力，杨(yang)洪兴着重强调了以抽水蓄能电(dian)(dian)站(zhan)建设为(wei)代表的电(dian)(dian)力储能系统。但杨(yang)洪兴同时指出，尽管(guan)氢(qing)能正成为(wei)能源(yuan)的储运、使用的新兴手段(duan)(duan)，但目前氢(qing)能储能技术高(gao)成本、安(an)全性不足、商业(ye)化程度不完善，仍处于(yu)比较(jiao)初期的阶(jie)段(duan)(duan)。

此外，杨(yang)洪兴指出，不(bu)同(tong)超(chao)大特大城市(shi)(shi)可以根据其自然条件(jian)的(de)优势(shi)，开发不(bu)同(tong)的(de)可再生能(neng)源，如用(yong)潮汐能(neng)、地(di)热能(neng)供暖和发电(dian)，使用(yong)地(di)源热泵降低采暖和空(kong)调耗能(neng)，因地(di)制宜探索(suo)适合不(bu)同(tong)城市(shi)(shi)发展的(de)具(ju)体碳中和路径。

“节流(liu)是(shi)实现碳中(zhong)和路径(jing)中(zhong)的(de)(de)另(ling)一关键(jian)，特别(bie)是(shi)内地(di)大城(cheng)市中(zhong)的(de)(de)工业用(yong)电。”IRENA的(de)(de)路线图中(zhong)对工业部(bu)门提高(gao)(gao)能(neng)效(xiao)的(de)(de)技术着墨很多(duo)，并着重强调了建筑与交通部(bu)门的(de)(de)电气(qi)化。杨洪兴也指出，目前内地(di)工业产品的(de)(de)单位(wei)能(neng)耗(hao)比先进国家的(de)(de)数值相比高(gao)(gao)得多(duo)，提高(gao)(gao)能(neng)源利用(yong)率是(shi)当务(wu)之急。

“小(xiao)型智慧能(neng)源(yuan)管理系(xi)统(tong)已经在很多(duo)(duo)研究团(tuan)队、企业中有(you)一定(ding)的(de)探索，但大(da)规(gui)模的(de)智慧能(neng)源(yuan)管理系(xi)统(tong)需要更大(da)的(de)平(ping)台(tai)合作(zuo)、数据(ju)支撑与(yu)相(xiang)当的(de)试验。” 杨洪兴认为，虽然有(you)多(duo)(duo)项(xiang)能(neng)效提(ti)高的(de)技术可(ke)选(xuan)，但内地对于(yu)能(neng)耗数据(ju)的(de)长(zhang)期采集(ji)、系(xi)统(tong)维护的(de)不(bu)足和气(qi)象等数据(ju)不(bu)能(neng)完(wan)全开放(fang)使(shi)用可(ke)能(neng)会对相(xiang)关计划的(de)落实(shi)、效果评估带来(lai)一定(ding)难度，对于(yu)智慧能(neng)源(yuan)管理系(xi)统(tong)应当给予充分的(de)重(zhong)视(shi)。