第一节 100%可再生能源城市模式

一 建设现状

10年前，区域、城市和企业设定的20%可再生能源目标就被认为是最前沿的。很少有人相信，几十年后能实现一个更高的目标，当时任何人都认为100%可再生能源目标是激进的。然而今天，在欧洲大部分地区、美国，及越来越多的发展中国家，100%可再生能源目标正在成为新的常态。

近年来，欧美一些发达国家的城市提出了100%可再生能源目标，并采取一些积极的推进措施，部分国家已建成一些带有典型示范意义的100%可再生能源城市。瑞典马尔默市、丹麦提斯特德市、德国小镇Dardesheim均已实现100%可再生能源热力及电力；西班牙耶罗岛是全球首个100%可再生能源岛屿；2001年，Varese Ligure就成为欧洲第一个电力100%来自可再生能源的城镇，奥地利居兴镇实现了能源自给自足；美国俄亥俄州辛辛那提市是第一个向居民提供100%绿色电力的主要城市；加拿大卡尔加里到2012年1月实现100%使用绿色电力；德国阿尔蔡2010年实现100%可再生能源发电；瑞典耶姆特兰省可再生能源实现100%的电力、90%的热力供应；丹麦洛兰岛和萨姆索岛可再生能源满足100%的电力、70%的热能需求；2011年，南太平洋托克劳群岛实现100%可再生能源电力；苏格兰伊格岛清洁能源系统满足岛上用电总量的98%；美国密苏里州岩石港是第一个100%使用风力发电的美国城市；佛罗里达州白考克牧场市（Babcock Ranch）是世界上第一座太阳能发电城市；冰岛雷克雅未克全部利用地热取暖。见表2-1。

同时，国外有大量城镇也提出了建设100%可再生能源城市的目标。

德国：柏林计划100%使用可再生能源供电，慕尼黑提出2058年成为无碳城市的目标，班贝格市提出2035年100%使用可再生能源电力及热力目标，弗赖堡提出2035年实现100%可再生能源目标，巴伐利亚弗赖辛提出到2020年实现100%可再生能源发电。

美国：旧金山提出2020年实现100%绿色电力目标，夏威夷郡瞄准100%可再生能源的目标并坚定了实现这一目标的决心，格林斯堡镇利用灾区重建机会打造全方位环保“绿城”，印第安纳州雷诺兹镇计划建设能源完全自给的生物城镇，西雅图提出2050年转型成“碳中和”城市的目标。

丹麦：哥本哈根市提出2025年成为世界上第一个零碳排放城市的目标，腓特烈松市提出2015年成为100%可再生能源城市的目标，森讷堡市提出2029年之前成为“零碳城市”的目标。

奥地利：上奥地利州提出2030年实现100%可再生电力和热能目标，布尔根兰州提出2020年实现100%可再生能源目标。

澳大利亚：莫兰德市提出2030年实现碳中和目标，弗林德斯岛提出100%的可再生能源目标。

瑞典：哥特兰岛计划到2025年实现气候中和能源供应，克里斯蒂安斯塔德积极建设“没有矿物燃料的城市”。

还有一些国家的城市也纷纷提出100%可再生能源的目标：日本福岛提出力争在2040年底前使县内使用100%可再生能源的目标，马尔代夫提出2019年实现100%可再生能源的目标，英国怀特岛提出2020年实现100%可再生能源自给的目标，希腊计划把爱琴海北部小岛圣埃夫斯特拉蒂奥斯岛打造成只使用可再生能源的“绿色”小岛，葡萄牙格拉西奥萨岛计划在2014年成为100%可再生资源的自给自足岛，法国Mené规划在2030年实现100%可再生能源，沙特阿拉伯麦加计划建成100%太阳能城市，加勒比荷属博内尔岛计划在2015年100%利用可再生能源电力，厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛努力走向100%的可再生能源，太平洋岛国图瓦卢计划在2020年前完全使用可再生能源，等等。

中国也有城市开始积极探索建设100%可再生能源城镇的可能性及路径。例如，根据上海市的规划，“十二五”期间，崇明将建成一批风能、太阳能和生物质能发电项目，投资主要来自政府和国家电网，装机容量将占全岛能耗的40%。到2020年，可再生能源可达3200兆瓦以上，相当于30个东海大桥风电场；饱和负荷约为1000兆瓦，具备零碳输入的条件。

二 建设模式

从目前国际上的实践来看，100%可再生能源城市包含多种不同的模式，可以采取不同的分类方法予以区分。

1．低碳型与零碳（碳中和）型

从碳排放的角度区分，可分为低碳型、零碳（碳中和）型。

低碳型是指碳排放量较低的100%可再生能源城市。一般是指在城市电力、交通、建筑、供热或制冷等领域中，一项或多项（不是全部）实现100%应用可再生能源的城市。这类城市的实现相对容易，其中，100%可再生能源电力城市建设是主要模式。如旧金山提出2020年实现100%绿色电力目标。

零碳（碳中和）型是指城市不仅100%使用风能、太阳能、沼气、海洋能等可再生能源，大力减少碳排放，而且通过植树等措施予以“中和”剩下的二氧化碳。该类城市一般同绿色城市、生态城市建设联系较密切，实现难度较大。如哥本哈根市提出2025年成为世界上第一个零碳排放城市的目标。

2．完全型与专项型

按城市实现100%可再生能源的程度来区分，可分为完全型与专项型。

完全型主要是指城市各方面的能源都来自可再生能源。城市能源消费主要集中在电力、交通、供暖与制冷三大领域，这三大领域都使用可再生能源才能被称为完全型。

专项型主要是指在电力、交通、供暖与制冷三大领域的一个或两个领域实现100%采用可再生能源。目前，国际上所谓的100%可再生能源城市，主要是指100%可再生能源电力城市。但由于世界上能源消费的三分之一是电力，关注交通、供热与制冷方面的能源替代也很重要。

在建设100%可再生能源城市时，一般可采用专项型与完全型两种模式进行规划。专项型与完全型100%可再生能源城市的特点及适用城市见表2-2。

3．能源自给自足型与部分依赖外购型

按能源供给地区分，可分为能源自给自足型与部分依赖外购型。

能源自给自足型是指城市自身生产的可再生能源足以满足城市的能源需求。这种模式适用于偏远且可再生能源资源较为丰富的小城镇或孤立的海岛，并且该类城镇一般没有钢铁厂等大的能耗企业。例如，已经实现100%可再生能源供给的丹麦萨姆索岛、德国小镇Dardesheim等。

部分依赖外购型是指城市本地的可再生能源不能满足城市的能耗需求，需要从外地购买部分甚至全部购买绿色电力、生物柴油等。这种模式的特点是城市规模大，或者区域内可再生能源资源相对缺乏，在建设该类型的100%可再生能源城市时，需要考虑周围区域可再生能源的供给情况，以及如何降低购买成本。

例如，美国纽约州伊萨卡市计划从2012年1月开始100%购买绿色认证能源，购买可再生能源电力主要通过市电力和天然气联盟公司（Municipal Electric and Gas Alliance Inc., MEGA）——一个非营利性的动力集成联盟，伊萨卡市是该联盟的成员。MEGA具有集体议价能力，有利于其成员获得有竞争力的能源价格。

4．交通便利型与偏远孤立型

按城市地理位置特点区分，可分为交通便利型与偏远孤立型。

交通便利型城市利用外地能源较为容易，成本也相对较低，在自身可再生能源供给不足的情况下，可考虑外购措施。

由于偏远孤立型特别是独立岛屿型城市的能源供给相对独立，人口规模小，对可再生能源需求较少，实现100%可再生能源也相对容易。该类城市的最大特点是强调能源的独立性，在充分利用本地风能、太阳能、潮汐能的基础上，实现能源自给。例如，全球首个100%可再生能源岛屿——西班牙耶罗岛，以及丹麦萨姆索岛与洛兰岛等。

对海岛间歇式可再生能源进行合理适度开发与利用，建立可靠的海岛发电系统是解决海岛能源短缺问题和促进海岛经济发展的重要措施，将在节能环保、提高供电可靠性、延缓输配电网建设投资、解决海岛及边远地区用电困难等方面，实现良好的经济效益和社会效益，能够有效改善海岛的自然环境，是接纳可再生能源发电入网的重要手段，是21世纪电力工业发展的重要方向之一。

5．单一能源类型

从可再生能源类型的角度来区分，可分为太阳能城市、生物质能城市、风能城市、地热能城市、风能城市等。该类城市的特点是，城市所在区域的某一种可再生能源资源极其丰富，其中，由于太阳能光伏适用的广泛性，100%太阳能城市最有可能实现。例如，世界第一座太阳能发电城市——白考克牧场市，就位于被称为“阳光之州”的佛罗里达州；美国第一个100%风力发电城市——岩石港市位于密苏里州，美国能源部出版的自然资源分布图显示，该区域是密苏里州风力资源高度集中地区。

6．大中城市型、小城镇型与社区型

按城市规模划分，可分为100%使用可再生能源的大中城市、100%使用可再生能源的小城镇，以及100%使用可再生能源的社区等。

建设100%可再生能源城市需要从一个个社区做起，社区面积虽小，但在空间布局规划等方面，应是一个城市的缩小版。例如，英国“贝丁顿零化石能源发展”社区的设计理念就是围绕“零碳”二字形成的，整个小区只使用可再生资源产生的能源，就能满足居民生活所需，主要措施包括成本低廉的示范建筑、零能耗的采暖系统、零排放的能源供应系统、循环利用的节水系统、绿色出行模式。

7．传统能源替代型与全新规划型

从城市新旧的角度来区分，可分为传统能源替代型与全新规划型。

传统能源替代型，是指用可再生能源替代城市原来使用的化石能源，改变城市能源结构，绝大多数城市在构建100%可再生能源城市时，都将采用这种模式。

全新规划型，是指在新建或重建的城市中，不受原有城市能源利用模式的制约，全新规划可再生能源的利用。例如，沙漠里的零碳城市——阿联酋“马斯达城”，该城是全新规划的新城，于2008年初开始兴建，总投资规模大约为220亿美元。建成后，这座城市将完全依赖太阳能和风能等可再生能源，城里没有汽车，绿树成荫，整座城市将实现零废物、零碳排放，预计可以容纳5万人　　。

全新规划的城市具有规划优势，可以采用新理念、新技术与新方法，有利于实现100%可再生能源，但成本高，并且受地理空间的局限。因此，绝大多数100%可再生能源城市规划都来自对传统城市规划及能源规划的创新。

三 面临的挑战

尽管世界上很多城市对于实现100%可再生能源目标雄心勃勃，而且从理论上讲，实现100%可再生能源电力不存在技术上的障碍，但从国际上的实践来看，这一过程面临很多具体的困难，使100%可再生能源城市建设处于尴尬境地。

1．目前的成功案例大都难以复制

目前已经实现100%可再生能源的城市大都有其独特的优势及机遇，很难作为一般性模式予以推广。

例如，已经实现100%可再生能源的丹麦萨姆索岛。因为该岛只有4000多位居民，岛上面积广阔，也有很好的海洋风力条件，所以才能实现100%的清洁电力。但风电投资成本高昂，维修费用也不低，同时也存在影响环境的争议。此外，当风力不足时，还必须有后备电力支撑。由于气候变化的影响，这里的冬天已经不像过去那样寒冷，因此工厂生产的热能有时难以完全供应出去。几年前的一场大风暴摧毁了岛屿北部近三分之一的树林，岛上的一些产业因此受到较大影响。

2．难以持续问题

就目前已经建设的100%可再生能源城市或社区而言，也大都面临这样或那样的问题，特别是在可持续方面，面临着巨大的挑战。

无论是“低碳”还是“零碳”，无论是英国的贝丁顿还是德国的5000多栋低碳住宅，美好的承诺背后，并不是那么一帆风顺。《纽约时报》前记者玛莉安·贝德数年前曾对贝丁顿做过深入调查，她在文章中写道：经过10年的居住验证之后，这个21世纪的“零碳乌托邦”正陷入“崩溃”的困顿和尴尬。贝丁顿的核心技术——热电联产设施（CHP）麻烦不断，生活污水处理设施也已经失灵了。目前，贝丁顿的可再生能源比例已经从2003年的80%锐减到目前的11%，与伦敦的其他住宅区一样，也需要依赖国家电网的供电。供水的情况也一样，在降水稀少的季节，贝丁顿几乎没有存储和再利用的冲厕用水，不得不依靠公共供水。

3．高成本问题

可再生能源发电需要大量的资金投入，然而，最新的数据显示，投资已出现放缓迹象。

国际能源署表示，由于能源发展的历史原因，目前全球范围内化石能源补贴规模超过可再生能源的5倍。欧洲除地中海地区水电、废弃物发电、光电等可再生能源相对于传统能源已有经济竞争力外，其余绝大多数地区的可再生能源仍需10年甚至更长时间的政府补贴才能与传统能源相抗衡。资料显示，欧盟每年给予可再生能源基础设施建设投资的支持约为33亿欧元，多数资金源于欧洲投资银行贷款。欧盟在2013年3月发布的2050年低碳路线图中，重申要在2030年前减排40%, 2050年前减排80%。未来近40年，欧盟对可再生能源基础设施建设的投资需年均增加2700亿欧元，相当于欧盟成员国国内生产总值（GDP）的1.5%。分析人士表示，在欧洲经济复苏迟缓的背景下，这一宏伟的“绿色投资”愿景将很难实现。在能源需求下降、政府政策不稳的同时，欧洲加大了企业税收监管力度，许多大型能源公司与南苏格兰电力公司一样，遭遇了企业利润急剧下滑的经营困境。此外，欧洲能源公司出现巨额亏损并陷入债务泥潭的已不鲜见。

在目前状况下，建设100%可再生能源城市饱受成本问题的困扰，一座城市如果不能找到投资及赢利模式，建设100%可再生能源城市则只是一个美好诉求。

专栏2-1 欧洲绿色能源补贴集体下滑

据彭博社数据，2005～2013年，欧盟国家已向可再生能源项目投资6000亿欧元（约合8820亿美元），旨在提高绿色能源的市场竞争力，降低碳排放，减少气候变化对环境的威胁。

在欧洲经济不景气的背景下，大多数欧盟成员国不再像从前那样“拥护”可再生能源，而是或削减财政补贴，或出台税收政策。

2013年7月末，捷克政府通过了结束可再生能源补贴的立法草案。太阳能将成为补贴削减的第一批项目，法案于2014年初开始生效，新的太阳能和生物沼气电站将不再享受补贴。

除了捷克，德国、西班牙等绿色大国也对可再生能源补贴有点“消化不良”。西班牙多年来一直斥巨资弥补能源价格与成本之间的差价，现已成为欧盟区最大的公共赤字国，背负着260亿欧元的能源补贴债务。对此，西班牙政府不得不多次削减补贴，导致国内超过5万家光伏企业面临财政亏空和破产风险。

2012年，太阳能破产浪潮几乎摧毁了整个行业，而投资者向太阳能投资的近250亿欧元也都打了水漂。拥有世界一半以上太阳能电池板的德国损失最为惨重。2012年12月至2013年1月间，德国110万个太阳能发电系统几乎瘫痪，基本无电可发。为了防止大规模停电，德国电网运营商们不得不从法国进口核电，或启用天然气发电站和燃煤电站作为备用电力。默克尔此前曾承诺，如果9月大选连任，每年将对可再生能源项目削减约240亿欧元的补贴。

2012年4月，意大利设定了可再生能源补贴限额，年度补贴支出将不超过65亿欧元；2012年7月，保加利亚也大幅削减太阳能和风电补贴；2013年，波兰政府开始修正削减可再生能源补贴草案；2013年3月29日，罗马尼亚能源监管机构宣布，政府将削减可再生能源补贴，减少颁发绿色电力证书，降低发电商购买绿色电力证书的价格上限。

欧盟委员会也暗中拖延可再生能源议程，他们现已接受了整个欧洲大陆能源价格提高的事实。2013年5月，在布鲁塞尔举行的欧盟峰会上，欧盟领导人表示，欧盟打算优先考虑负担得起的能源，削减温室气体排放的同时尽可能地降低能源成本。

欧盟委员会暗示，欧洲计划通过支持发展更为廉价的包括页岩气在内的化石燃料来恢复价格竞争力，同时全面削减可再生能源补贴。

《华盛顿邮报》认为，可再生能源让欧洲“进退两难”，欧洲本来是世界仿效的绿色能源典范，但不知不觉已成为反面教材。

4．政策执行困难

在可再生能源处于市场失灵的背景下，政策引导是推动100%可再生能源城市建设的重要因素，但政策执行过程困难重重，无论国内或是国外，都是这样。

澳大利亚在2012年开始征收碳税。前期有研究认为，通过征收碳税，澳大利亚的可再生能源电力将逐步变得比化石燃料发电更便宜。预计在2030～2034年期间将变得具有成本效益。但具体执行起来面临很多困难。经济衰退使得工业排放减少，欧盟碳市场上的配额出现了供应过量的现象，导致碳价大幅下跌。欧盟碳交易系统极度不稳定，而澳大利亚政府却将其电价与这个极度不稳定的系统连在一起，并已经预支了碳税收入。澳洲2012年的温室气体排放量下降甚微，由于很多机构要求放宽碳税征收的范围，因此联邦政府面临着压力。