在前文《實現“碳中和”，應當從何入手？》中，我們提到了實現碳中和主要依靠在能源、工業、建築、交通、農業五大領域展開行動，推動各領域綠色技術的創新與廣泛應用。本期，我們將從這五大領域著手展開碳中和導向下的城市建設探討。
五大領域綠色技術的應用不能貪求“大而全”，而應針對不同型別城市，採取正確的開啟方式。
在能源、工業、建築、交通、農業五大關鍵領域中，能源是碳排放的主要部門，工業、建築、交通是能源主要的消費部門。因此，能源轉型無疑是所有地區實現低碳突破的核心任務，城市應當將能源轉型作為首要任務，再在此基礎上根據不同城市型別有所側重，“對症下藥”，助力節能減排。
一、【共同任務】——能源轉型，實現低碳突破
對我國而言，儘管近年來我國能源結構已持續最佳化，但至2019年我國能源消費量57.7%仍是由煤炭提供的，二氧化碳總排放量80%來自煤炭。可以說，實現碳達峰、碳中和最主要的問題還是能源問題。
事實上，我國各地區也無一例外在出臺碳中和政策時，將能源領域的轉型突破放在了重要位置。根據我國不同地區對應碳中和出臺的政策可以看出均涉及能源領域的調整。結合《中國能源革命十年展望（2021- 2030）》我國能源轉型的重點方向大致有二：
• 發展太陽能、風能、核能等清潔能源；
• 技術進步，提高能源利用效率。
而城市的能源轉型也因其資源、環境條件的不同，有不同路徑：
1. 探索清潔能源發展
首先，對於可再生能源豐富的地區，可發揮資源優勢，發展清潔能源。以風電為例，在我國，內蒙古為風能資源最豐富的省區，在十四五中也提出了“推進風光等可再生能源高比例發展，壯大綠氫經濟，推進大規模儲能示範應用，打造風光氫儲產業叢集”等。其次，光伏發電已進入了技術成熟、成本下降、高速發展的階段，是現有發電技術中最經濟的發電方式之一，已成為各地大力發展的技術領域。但風電與光伏、水電等可再生能源的發展，在實際應用中往往存在電力消納問題，例如新疆、甘肅、青海等地受限於特高壓電和儲能裝置，存在著棄電的現象。
那麼，發展可再生能源可以怎麼做？從以下兩個城市的發展模式中或許可以尋找到答案。
代表案例1：薩姆索島
關鍵詞：可再生能源，全民投資
在2009年聯合國哥本哈根世界氣候變化大會上，薩姆索島的案例被譽為可持續能源社群中最具啟發性的範例之一。
• 4000島民的“風能投資”
薩姆索島(Samsø)是位於丹麥的一個小島，小島佔地112平方公里，長僅28公里，居民不到4000人。這裡地勢低窪，擁有良好而穩定的風力資源。
薩姆索島曾嚴重依賴島外的化石能源輸送，一度陷入能源危機。在工程師索倫·赫爾曼森的極力倡導下，島上居民對風力發電這一未知領域將帶來的就業機會與經濟收益達成了共識。
2000年至2002年，島上居民自發集資安裝了11臺陸上風電機組與10臺海上風電機組。島民“入股”風機所有權，1/4的島民成為風機的投資者，從風力發電中可以獲得直接的經濟收益。而後薩姆索島又陸續自行搭建了三個區域供熱系統，至2007年，薩姆索島已成為世界上第一個100％由可再生能源驅動的島嶼。如今，薩姆索島電力產能已經超過了耗能，多餘的電力輸送至相鄰島嶼，成為了島上居民收入來源之一。
• 政策、新基建助力風能發展
全民共識是一方面，而薩姆索島的成功更離不開國家風電政策與智慧電網體系的保駕護航——法律規定，電力公司必須購買接收來自風電廠的風電，並給予這些風電廠一定溢價補貼，因此他們有義務將電網覆蓋面擴大，一直延伸至有風機的地區。
薩姆索島有兩條連往日德蘭半島的海底電纜，與國家電網形成連線，使渦輪的輸出與當地的電力需求相匹配。而當地電力的任何短缺都將由電網提供的電力填補，多餘的風力將由將與歐洲大部分地區相連的輸電網路吸收。
但發展新能源就意味著一定要具備可再生能源優勢，並大規模集中式裝機嗎？其實不然。澳大利亞的阿德萊德儘管坐擁澳洲最大的陸上石油和天然氣田，卻透過分散式光伏發電，探索出了一條獨特的“碳中和之路”。
代表案例2：澳大利亞阿德萊德
關鍵詞：全民參與，力推太陽能+儲能系統
阿德萊德是南澳大利亞州的首府，貢獻了全州20%的經濟，是全州人口最集中、經濟最發達的城市。
阿德萊德在2015年便明確2025年前建成碳中和城市的目標，也被視作世界首個碳中和城市的有力競爭者。在其《2016-2021年碳中和行動計劃》中，阿德萊德市明確實現碳中和的五大途徑：節能的建築形式、零排放運輸、實現100%的可再生能源、減少廢物和水的排放、抵消碳排放。經歷4年多的發展，阿德萊德在碳中和目標實現上已收穫顯著成效。據統計，2020年，阿德萊德市來自煤炭石油等化石燃料的碳排放幾乎已清零。
在五大途徑中，“100%可再生能源”是阿德萊德邁向碳中和最核心的戰略，也成為其邁向碳中和之路的關鍵。戰略包括推動可再生能源發電和儲能的投資，同時鼓勵城市內小尺度可再生能源供應和儲存。
• “家家都有太陽能板”——力推分散式光伏
首先，阿德萊德選擇了力推太陽能作為主要的城市能源，推行全民屋頂分散式光伏計劃。為此，阿德萊德設立專項計劃，對從個人到商業建築到公共建築給予財政補貼支援，致力於推動市內建築太陽能的普及。例如，阿德萊德市可持續發展獎勵計劃，個人透過安裝太陽能光伏（PV）系統可獲得高達5,000美元的補貼。而本地低收入或租賃居民安裝太陽能電池板無需任何前期費用。而對於學校、博物館等公共建築除補貼外，更提供了技術、方案的支援。例如阿德萊德自然資源部提供“NRM教育計劃”，與學校或社群合作，為業主提供可再生能源領域的諮詢服務。
阿德萊德市2019碳中和成果報告顯示，阿德萊德2018年已在碳排放量減少了15％的同時，地區生產總值增長了33％（資料來源：碳中和阿德萊德官網）
• “儲能跟上”，助力電力調控
其次，阿德萊德絕大多數安裝太陽能屋頂的建築都安裝了與電網相連的電池儲能裝置。連線到太陽能電池板上的電池使白天產生的多餘太陽能得以儲存並在夜間使用。
透過部署儲能系統，減少了峰值能源負荷，並進一步降低了用電成本。據統計，南澳大利亞州已經部署或計劃部署的住宅電池儲能系統達到5500個，並透過“虛擬電廠”技術對太陽能+儲能系統的電力進行整合。
此外，阿德萊德還開展了多項大型儲能專案，也為電網的穩定提供保障：2017年特斯拉公司在阿德萊德北部啟用了全球最大的鋰離子蓄電池系統；2019年，位於阿德萊德附近一項名為“Crystal Brook能源公園佈局了集中式太陽能發電廠，以及一個130MW/400MWh的鋰離子儲能設施。
• 獎項激勵，廣泛合作，促進全民參與
阿德萊德市和南澳大利亞州政府聯合發起了“碳中和阿德萊德獎”表彰在減少城市碳排放量方面處於領先地位的組織和個人，鼓勵技術的創新與推廣。例如，2019年，阿德萊德當地ENERVEN能源公司憑藉在整個阿德萊德地區安裝了7.9MW的太陽能電池板基礎設施獲得年度合作伙伴獎；本地居民Keith與Lin夫婦因使用太陽能系統幾乎覆蓋了整個家庭、將電力排放減少到幾乎為零而成為“低碳生活方式”部門獎項獲得者。
此外，非政府環保組織、社會團體及各行各業的廣泛參與，也是阿德萊德光伏行動成功的關鍵。據統計，阿德萊德市碳中和行動的合作伙伴多達190餘個，涵蓋能源解決方案、金融服務，工程服務、碳中和諮詢等多個方面，有效促進了政策的推廣、落實與具體實施。
總結來看，即使對於可再生資源較為豐富的地區，其能源轉型也依賴全民廣泛、有效的參與，並且可再生能源的發展需要儲能、電網等新基建的配合與助力。
2. 運用能源技術，提升能源利用效率
對於具有能源領域突出技術優勢的地區，可藉助技術實力，提升能源效率。
代表案例：哥本哈根
關鍵詞：區域集中供熱系統，熱電聯產技術
哥本哈根是世界上首個宣佈碳中和目標的城市。在交通方面，哥本哈根作為世界聞名的“腳踏車之城”，透過鋪設了總長375公里的專用腳踏車道、開設腳踏車渡輪、規劃公共交通優先模式等措施實現碳減排已為人所熟知。
而在最新的《哥本哈根2025環境規劃2021-2025路線圖》中，“能源”成為了哥本哈根關注的關鍵詞，包括從能源消耗、能源生產、市政建築能源系統改良等層面。
• 區域能源系統智慧耦合
事實上，助力哥本哈根實現碳中和目標的關鍵離不開其區域能源技術顯著突出的優勢基礎。據估算，哥本哈根75％碳排放的減少量來自與能源系統有關的倡議，主要涉及增加可再生能源在城市集中供熱中的比重。
哥本哈根能源系統由四個能源載體組成：電力系統、燃氣網路、區域供熱網路和區域冷卻網路。傳統上，這四個能量載體是分開執行的，而哥本哈根以智慧耦合打通四大能源載體，可提供更清潔、更廉價的能源服務。
• 熱電聯產技術的廣泛推廣
其中，最典型的便是透過區域集中供熱與製冷系統、以及熱電聯產的廣泛推廣，實現了城市能量的綜合利用。一方面，熱能主要來自先進高效的垃圾焚燒站、工業餘熱等，透過集中網路式的水管供熱系統連線城市住宅；另一方面，將海水迴圈至工廠和家庭，用於工業生產等城市降溫。
CopenHill垃圾焚燒廠地標建築即為哥本哈根高度整合、熱電聯產的“廢物能源轉化站”代表。建築利用最新的廢物處理和能源生產技術、各種裝置的精準架構，打造出了高效、環保的內部運作環境。據統計，這座垃圾焚燒廠每年可以將44萬噸廢物轉化為清潔能源，為15萬戶家庭提供電力和集中供熱。
此外，設計中Copenhill也突破了傳統發電廠的概念，將附近原有的工業設施轉化成為城市滑水、卡丁車比賽等運動的場地，在屋頂設定了滑雪斜坡、徒步走道以及一面攀爬牆，成為城市休閒娛樂中心，實現了經濟、環保和社會功能方面的共贏。
綜合來看，清潔能源規模化革命已經到來，中國科學院院士李燦曾表示，“最根本的減排方式就是發展可再生能源，實現規模化低碳乃至無碳能源應用。”根據國際能源署釋出的2020年可再生能源報告，中國已成為2020年全球可再生能源容量增長的主要推動力之一。而發改委能源研究所、能源轉型委員會等權威機構也預測，我國在清潔能源發電產業鏈上已具備領先優勢，未來清潔能源應用將進入規模化“倍速”發展。因此，對於城市而言，加快清潔能源規模化開發，推進清潔能源對化石能源存量的全面替代已成為推進碳中和目標實現的關鍵。
二、不同型別城市應抓住主要矛盾，明確其實現碳中和目標的工作路徑
城市在首要的能源轉型任務之外，具體又應該如何“對症下藥”節能減排呢？
不同城市對碳中和的探索，也應當充分考慮城市自然資源、人口條件、經濟水平、社會發展階段、科技創新能力等綜合因素，為其居民構建美好生活。根據城市的主導產業型別及其產業結構，可將城市大致分為以下三種類型：
• 第一產業主導的農業型城市
• 第二產業主導的工業型城市
• 第三產業主導的綜合型城市
其對應的工作重點分別為：
1.【農業型城市】——綠色農業，生態綜合治理
對於農業型城市，無疑應側重農業領域的減排增效。但現階段，農業領域的減排增效技術尚處於發展期，更強調其生態價值與綜合治理。
1）農業生產環節的減排
一方面，從資料來看，農業溫室氣體排放主要來自化肥施用、大田種植、大牲畜養殖等。其中，糧食生產階段（包括高耗能的肥料生產、使用）為農業碳排放的主要部分。另一方面，對於地少水缺的我國而言，保障糧食供應仍是農業發展的重中之重。中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所所長趙立欣也在採訪中直言“在保障糧食安全及社會經濟持續發展前提下，實現農業農村碳達峰、碳中和壓力較大。”而目前我國與世界絕大部分國家在農業低碳化技術領域均處於發展初期，其技術應用的有效性與經濟性尚待驗證。
因此，農業生產層面的減排措施其實較為有限，主要包括：
• 農業生產中的清潔能源應用，例如使用新能源農具等。
• 農業廢棄物的資源化利用，例如變秸稈為生物制燃料、畜牧業糞便沼氣堆肥等。
• 生產方式的調整，改變生產方式，提高農業土地利用率與生產效率，包括有機耕種、間歇灌溉、合理使用農藥等。例如，歐盟在2020年5月提出了“從田間到餐桌”（From farm to fork）戰略，提出透過法規制定、政策引導等措施促進農業的綠色轉型，其主要指標為農藥、化肥的可持續利用及有機農業的推廣。
2）保護農業的生態功能
儘管農耕、畜牧導致的森林等自然碳匯流失不能忽視，但農業本身便具有“綠色”的屬性，我們常見的稻田、林地便是人工溼地、人工林地。一方面，應注重農業用地的綜合管控，保障生態系統穩定性的同時，最佳化農業經營模式，發展創新型綠色經濟，提升有限土地的利用率；另一方面，則是改良土壤質量，提高農田、草地等人工生態系統的固碳能力。（未完待續）
本期要點總結
碳中和導向下的不同型別城市的建設實踐：城市實現碳中和的首要任務是能源領域的轉型突破，在此基礎上，根據不同城市型別有所側重，“對症下藥”。
一、【共同任務】——能源轉型，實現低碳突破
1.探索清潔能源發展
代表案例1：薩姆索島
關鍵詞：可再生能源，全民投資
• 4000島民集體投資風能，政策、基建助力風能發展。
代表案例2：阿德萊德
關鍵詞：全民參與，力推分散式太陽能+儲能
• 推行全民屋頂分散式光伏計劃;
• 儲能跟上，助力電力調控；
• 透過廣泛合作，促進全民參與。
2.運用能源技術，提升能源利用效率
代表案例：哥本哈根
關鍵詞：區域集中供熱系統，熱電聯產技術
• 哥本哈根具有區域能源智慧耦合的整合系統優勢，並廣泛推廣了熱電聯產技術。
二、不同型別城市應抓住主要矛盾，明確其實現碳中和目標的工作路徑
依據主導產業型別將城市分為農業型、工業型、綜合型城市，其對應的工作重點分別為：
1.【農業型城市】——綠色農業，生態綜合治理
1）農業生產環節減排。
2）保護農業的生態功能，保證碳匯。
作者簡介
具有區域戰略、城市更新等領域顧問經驗；擅長數字經濟、低碳經濟等產業領域的研究及城市規劃、城市設計方面的策劃落地。