第三节 100%可再生能源城市研究

一 可再生能源与城市

国际能源机构（IEA）2009年发布的一份报告认为，城镇排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放总量的七成左右，因此城镇应在减少温室气体排放、应对气候变化问题上发挥关键作用。报告认为，各国政府的减排措施得到越来越多城镇居民的支持，因为他们已意识到气候变化带来的严重后果，这预示着城镇可以在应对气候变化方面大有作为。

可再生能源城市是指建筑、交通、工业等方面能源消费以可再生能源为主，且可再生能源成为城市重要特色的城市，可再生能源城市重视可再生能源产业发展，但核心是“技术应用”，而不是“产品制造”。

可再生能源在城市中有着广泛的应用空间。

水能主要通过水电的形式为城市提供能源。目前，水能开发的技术最为成熟，应用也最为普及。目前，包括中国在内的世界上很多国家的水电资源基本开发殆尽，未来的开发潜力已十分有限。

近年来，太阳能在城市中的应用日益普遍，在城市电力、供热与制冷、交通等领域都有着广泛的应用。太阳能发电为城市提供了源源不断的绿色电力，太阳能热水器、太阳能建筑为城市提供了大量的热能，太阳能路灯、太阳能汽车也给城市交通带来更多的选择。太阳能建筑一体化日益受到关注，并成为未来太阳能技术发展的一个重要方向。

风能主要是为城市提供电力，既可以把大型风力发电厂的电力输送到城市，也可以通过风光互补路灯系统、风光互补供电系统等形式为城市提供动力。重新受到重视的分布式能源为风力发电在城市的推广应用提供了更大的可能。

一般认为，生物质能主要应用于农村地区，实际上，在城市中，生物质能也有着广泛的应用空间，如生物质能发电、生物质能供热、沼气集中供气、生物燃料汽车等。在城市中，生物质能主要有以下几种利用途径：一是作为绿色电力，二是在新能源汽车中的应用，三是城市供气（生物燃气），四是城市供热（供暖、热水），五是建筑节能。不仅秸秆等农林废弃物开发后产生的绿色电力、生物燃气、固体燃料可以为城市供电、供气、供暖、供液体燃料，城市中产生的生物质也可用于开发能源：城市固体废物可用于燃烧发电，为城市提供电力；工业有机废水和畜禽粪便可制造沼气为城市提供生物质燃气或进行发电。

地热能是一个随地可取的可再生能源，在城市的低碳建设中，可以发挥不可忽视的作用。地热能主要是通过地源热泵等技术措施为城市建筑提供热能，同时，在一些有条件的地区（如冰岛及中国的西藏），也可以利用地热能进行可再生能源发电，为城市提供绿色电力。

二 可再生能源城市的概念、类型及特征

1．可再生能源城市的内涵

在传统化石能源资源濒于枯竭，以及气候变化问题日益凸显的大背景下，新能源与可再生能源城市建设日益引起多国的关注。国际上一些城市开始积极推广应用新能源与可再生能源，正努力把自身打造成新能源与可再生能源城市。

近年来，无论是在国外或是国内，建设新能源与可再生能源城市都是热点。在欧美国家，主要强调建设可再生能源城市，如澳大利亚政府计划建设7座开拓性的“太阳能城市”，美国密苏里州的哥伦比亚市计划建设可再生能源电力城市，阿拉伯半岛的阿布扎比（Abu Dhabi）计划建设可再生能源城市等。

可再生能源城市的概念可以从狭义与广义两个角度来理解。从狭义上讲，可再生能源城市是指城市能源消费以可再生能源为主，并且可再生能源成为城市品牌与文化显著元素的城市。可再生能源占城市能源消费总量的50%以上，才能被认为是城市的主要能源，这类城市也才有资格被称为可再生能源城市见图1-11。

从广义上讲，一座城市在交通、工业、建筑等领域中的任一个领域实现了能源消费以可再生能源为主，这些城市也属于可再生能源城市范畴，一般被称为可再生能源交通城市、可再生能源建筑城市等。或者在城市所消费的所有能源类型中，某一种新能源成为最主要能源（比例最高），这类城市也属于可再生能源城市范畴，但一般被称为可再生能源电力城市、太阳能城市、风能城市、生物质能城市等。

同时，可再生能源应用只要在一个区域或国家的城市中处于比较突出或具有代表性的位置，尽管没有达到“可再生能源城市”的标准，但也可被称作“可再生能源应用示范城市”。

可再生能源城市也重视可再生能源产业发展，但核心是“技术应用”，而不是“产品制造”。在一座城市中，如果可再生能源产业成为主导产业或支柱产业，这类城市也属于广义上的可再生能源城市，一般被称作“可再生能源产业城市”。

本书所提到的可再生能源城市是指广义上的可再生能源城市。

2．可再生能源城市的发展阶段

由于成本、资源及传统能源利用模式等因素的制约，用可再生能源替代传统化石能源是一个长期的过程。全球可再生能源城市建设将有三个发展阶段。

（1）第一阶段：可再生能源城市应用示范阶段

这一阶段的主要特征是在城市中推广应用可再生能源，并选择一些城市作为“示范”。但从“可再生能源城市是以利用新能源为主的城市”这一角度来判断，很少城市属于真正意义上的“可再生能源城市”。

目前，中国、美国等大多数国家正处于这一阶段。

（2）第二阶段：可再生能源城市推广阶段

在这一阶段，开始出现一些真正意义上的可再生能源城市，但尚没有大规模普及。目前，欧洲一些国家如德国已经开始进入这一发展阶段。从世界角度来讲，这一阶段应该发生在2030年前后。

这一时期的可再生能源城市具有以下三个基本特征：一是城市能源以可再生能源为主；二是能源本地化、自给自足化是主要发展模式；三是规模有限的小城镇是可再生能源城市发展的主体。

（3）第三阶段：新能源与可再生能源城市相对普及阶段

在这一阶段，世界越来越多的城市能源利用结构转向以可再生能源为主，“可再生能源城市”成为一种常态。从世界角度来讲，这一阶段应该发生在2050年前后。

这一时期，由于可再生能源应用范围相对较广，一些大中型城市也开始成为“可再生能源城市”，并且可再生能源的来源日益多元化。但对于小城市来说，能源自给自足依然是主要模式。

3．可再生能源城市的主要类型

在可再生能源城市建设方面，近年来，国内外积累了一些经验。例如，2007～2008年，美国能源部指定了25个承诺在当地长期发展太阳能市场的主要城市作为美国的太阳能城市，这些城市代表了16种不同的状态，各自有不同程度的太阳能资源和独具特色利用太阳能技术的经验。国内也有一些经验可供参考，如“保定模式”“德州模式”“深圳模式”等。

从不同的角度进行分类，可再生能源城市也有不同的类型。可以基于不同的分类标准对可再生能源城市进行分类：以新能源利用程度来分，可分为100%可再生能源城市和可再生能源城市；从可再生能源种类来分，可分为太阳能城市、风能城市和可再生能源电力城市等；从可再生能源开发角度来分，可分为可再生能源技术应用城市和可再生能源产业化城市等。

三 100%可再生能源城市的标准问题

1．判断“可再生能源城市”的五大标准

由于可再生能源城市有多种类型，因此，标准也应是多样的。一般来说，可再生能源城市的评价标准主要包括五个方面：一是城市的能源使用以可再生能源为主；二是制定科学的可再生能源城市规划；三是有系统的政策及制度保障；四是有完善的公共服务平台及配套基础设施建设；五是城市的硬件设施及文化特征中的可再生能源元素突出。

标准一：判断“可再生能源城市的可再生能源使用量”标准又分两种情况：一是城市能源消费以可再生能源为主的城市，这类城市是真正意义上的“可再生能源城市”；二是城市可再生能源应用没有达到以可再生能源为主，但同其他城市比较，可再生能源应用又较为突出，这类城市属于“可再生能源应用示范城市”。

由于可再生能源城市又可以分为可再生能源电力城市、可再生能源交通城市等多种不同的类型，因此，可再生能源城市能源使用量标准又可分为不同的标准。具体见表1-3。

标准二：是否制定了“可再生能源城市规划”是判断一座城市是不是可再生能源城市的一条重要标准。可再生能源城市规划不仅是可再生能源规划，还要把能源规划与城市规划结合起来，不仅要制定可再生能源的开发利用目标，也要结合城市空间规划、产业功能分区，制定可再生能源城市的土地利用规划、城市的空间布局规划等。

标准三：是否有“系统的政策及制度保障”也是判断一座城市是不是可再生能源城市的一条重要标准。主要是通过完善优惠政策等多种激励措施，以及约束机制，为可再生能源城市建设提供制度保障。

标准四：“有完善的公共服务平台及配套基础设施建设”主要是指，城市的硬件设施有利于推广可再生能源。比如，生物柴油加油站、生物天然气服务机构等。

标准五：“城市的硬件设施及文化特征中的可再生能源元素突出”是指，有志于建设可再生能源城市的城市，不仅要积极开发利用可再生能源，也要在城市的品牌形象塑造过程中，突出可再生能源元素。通过标志性的带有可再生能源元素的硬件设施及推广传播可再生能源文化，使可再生能源成为城市形象的一个显著的标签。

2．可再生能源城市评价指标体系

要构建真正意义上的，并且是可持续发展的可再生能源城市，需要深入研究并根据不同类型的可再生能源城市的特点构建有针对性的可再生能源城市标准体系。包括可再生能源城市标准、可再生能源建筑应用示范城市标准、太阳能城市标准、风能城市标准、可再生能源汽车应用示范城市标准和生物质能城市标准等。

评价可再生能源城市的硬指标主要从可再生能源的使用量角度考虑。

对于综合型的可再生能源城市，硬指标是：城市能源消费总量的50%以上来自可再生能源。

对于专项型城市来说，硬指标是：在相关领域，能源消费也主要来自可再生能源。如在可再生能源电力城市，城市电力消费总量的50%以上来自绿色电力；在可再生能源交通城市，城市交通能源消费总量的50%以上来自清洁能源；在可再生能源供热与制冷城市，城市供热与制冷领域能源消费总量的50%以上来自可再生能源；在可再生能源建筑城市，可再生能源建筑占城市建筑的50%以上；在可再生能源产业城市，可再生能源产业成为城市的主导产业或支柱产业。

对于按照不同的可再生能源命名的城市来说，相关可再生能源的消费要占总能源的50%以上，或者在城市所消费的所有能源中，该类可再生能源所占比例最高。例如，对于太阳能城市，要求城市能源消费总量的50%以上来自太阳能，或者在城市所消费的所有能源中，太阳能所占比例最高；对于风能城市，要求城市电力消费总量的50%以上来自风能，或者在城市所消费的所有能源中，风能所占比例最高；对于生物质能城市，要求城市能源消费总量的50%以上来自生物质能，或者在城市所消费的所有能源中，生物质能所占比例最高。

评价可再生能源城市的软指标主要是保证可再生能源城市的可持续发展，一般要包括可再生能源城市发展规划，以及完善的政策措施及制度保障。

3．判断“100%可再生能源城市”的标准

在世界各地大力建设“新能源与可再生能源城市”的过程中，“100%可再生能源城市”的概念也被提出，并受到广泛关注。

根据以上可再生能源城市标准，可以界定100%可再生能源城市的标准。由于100%可再生能源城市有多种类型，因此，标准也应是多样的。一般来说，100%可再生能源城市的评价标准主要包括五个方面：一是城市的能源使用以可再生能源为主（100%或接近）；二是制定科学的可再生能源城市规划；三是有系统的政策及制度保障；四是有完善的公共服务平台及配套基础设施建设；五是城市的硬件设施及文化特征中的可再生能源元素突出。

具体标准见表1-4。

“100%可再生能源城市”不同于“零碳城市”概念。“零碳城市”立足于城市的碳排放为“零”（碳中和），而“100%可再生能源城市”则立足于城市的能源来源主要是可再生能源，不强调碳排放为零。零碳城市的涵盖面较广，包括零碳经济、零碳能源、零碳生活等，其中能源消费方面也主要来自太阳能、风能、水能等无碳排放的可再生能源。因此，本书也把“零碳城市”看作“100%可再生能源城市”予以讨论分析。

四 100%可再生能源城市研究综述

在研究方面，近年来，欧美国家发布了一些关于100%可再生能源城市的研究报告，如世界未来理事会（World Future Council）2010年发布的研究报告100% Renewable Energy-and Beyond-for Cities。同时，也有众多的关于100%可再生能源方面的研究报告，虽说这些报告不是针对城市，但也可供参考，如世界自然基金会（WWF）2011年发布的研究报告The Energy Report: 100 Percent Renewable Energy by 2050、欧洲新能源协会（EREC）2010年公布的报告RE-thinking 2050等。

国际上专门研究100%可再生能源城市的论文与专著数量不多，但有大量研究可再生能源城市、零碳城市、100%可再生能源等相关方面的论文与专著，内容涉及100%可再生能源的理论、方法与经验等。

一些网站如“http://www.go100percent.org/cms/”“http://www.100percentrenewables.eu/”也介绍了大量典型城市案例。

2011年6月11日，在联合国气候变化大会上，专门举办了“100%可再生能源城市治理”（Governance for 100% Renewable Energy Cities）议题。在德国波恩海洋旅馆讨论了相关议题，如：怎样才能在城市实现100%的可再生能源？不同机构分别起什么样的作用？在推动100%可再生能源目标的实践中，需要采用什么样的政策？等等。

中国对于100%可再生能源城市的研究较为缺乏，主要是介绍国外100%可再生能源城市建设实践的新闻，只有很少相关研究及专著的翻译，如余岳峰等人发表在2009年第4期《上海节能》上的《丹麦腓特烈松市能源城100%可再生能源城——未来城市可再生能源之路》一文，赵继龙、李冬发表在2009年第16期《商场现代化》上的《零碳城市理念及设计策略分析》一文，王文静、周云旭发表在2009年第22期《山西建筑》上的《零碳城市相关理论研究》一文，王光荣发表在2012年第6期《综合运输》上的《零碳交通：促进城市低碳交通发展的新趋势》一文，等等。

在中国积极开发可再生能源及大力推动新能源城市建设的大背景下，一些有条件的区域将开始100%可再生能源城市的建设。研究国内外100%可再生能源城市的建设模式，构建适合中国城市当前实际情况及未来发展趋势的100%可再生能源城市建设模式，为中国城市应对化石能源危机积累经验，具有很强的必要性。

五 代表性的可再生能源城市研究文献

1．WFC：《100%的可再生能源-超越-城市》

世界未来理事会在2010年发布了研究报告《100%的可再生能源-超越-城市》（见图1-12），该报告详细介绍了100%可再生能源城市的基本原理、面临的挑战、规划100%可再生能源城市的七个步骤，以及可以选择的政策工具等。在100%可再生能源城市研究方面，该报告是需要参考的重点文献。

2．《可再生能源城市：城市革命综合导论》

《可再生能源城市：城市革命综合导论》是世界可再生能源理事会亚太区主席Peter Droege教授的一部专著（见图1-13）。该书详细分析了可再生能源对城市的重要性，建设可再生能源城市需要的工具、技术、贸易等要素，可再生能源城市建筑的建设理念，以及具体的太阳能城市项目实施方案。