摘要：隨著中國目前正面臨高速發(fā)展的城鎮(zhèn)化進程，包括城鎮(zhèn)經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型、雄安新城的崛起、國際減碳的承諾、國內(nèi)環(huán)境的壓力、互聯(lián)網(wǎng)和共享經(jīng)濟模式帶來的變化、特色小鎮(zhèn)的建設(shè)等，智慧能源、智慧城市已然成為了城市轉(zhuǎn)型方向的代名詞。為解決城市發(fā)展為能源供給帶來的巨大挑戰(zhàn)，需要從不同角度去取探討智慧能源城市的可行性，本文從需求側(cè)角度，闡述了能源規(guī)劃的理論和實踐。

• 城鎮(zhèn)化面對的挑戰(zhàn)

中國目前正面臨高速發(fā)展的城鎮(zhèn)化進程，包括城鎮(zhèn)經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型、雄安新城的崛起、國際減碳的承諾、國內(nèi)環(huán)境的壓力、互聯(lián)網(wǎng)和共享經(jīng)濟模式帶來的變化、特色小鎮(zhèn)的建設(shè)等。今年，美國總統(tǒng)特朗普宣布美國退出巴黎氣候協(xié)議，我國則堅持到2030年左右中國碳排放達到峰值的承諾。盡管我國采取的一系列對能源消費總量、能源消費強度、二氧化碳排放總量和碳排放強度的約束，一定程度上緩解了環(huán)境的壓力，但仍然存在去產(chǎn)能的問題。中國傳統(tǒng)的重工業(yè)正在面臨去產(chǎn)能，面臨轉(zhuǎn)型。資源型城市的轉(zhuǎn)型非常困難，遇到了經(jīng)濟增長速度下降的問題。互聯(lián)網(wǎng)和共享經(jīng)濟的概念，正在給城市管理和經(jīng)濟發(fā)展帶來了一系列的挑戰(zhàn)。在城鎮(zhèn)能源的建設(shè)方面也存在共享的問題，特別是可再生能源。中國特色小鎮(zhèn)的建設(shè)正在如火如荼的進行，特色小鎮(zhèn)能源的特點跟我國一線、二線城市都有很大的不同，在建設(shè)中要充分考慮小鎮(zhèn)的產(chǎn)業(yè)特點和能源消費特點。

• 雄安模式的理念創(chuàng)新

雄安新區(qū)作為非首都功能的集中承載地，強調(diào)發(fā)揮規(guī)劃的引領(lǐng)作用，雄安新區(qū)模式標志著新城新區(qū)依靠質(zhì)量增長、實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的階段真正到來。

雄安新區(qū)的規(guī)劃理念存在很多的創(chuàng)新，從投資圈地規(guī)模擴張的粗放發(fā)展階段進入價值創(chuàng)新的可持續(xù)發(fā)展階段。跨越土地財政，成為房地產(chǎn)政策特區(qū)。房子回歸住人的本原。以公租房、廉租房為主的建設(shè)模式，不允許配建商品房，沒有固定住宅用地。改變戶籍制度對人力資本的扭曲配置，用居住證的方式市場化配置人力資源。產(chǎn)業(yè)園開發(fā)模式，花園式辦公，是一種兼有居住、商業(yè)、公園、休閑娛樂和快速公共交通的混合社區(qū)模式。雄安模式是一種高起點的智慧城市，以人為本、健康宜居、新技術(shù)（5G、無人駕駛、100%可再生能源、泛在網(wǎng)絡(luò)、彈性城市）快速推廣。

• 城市能源供應(yīng)與消費的特點

能源應(yīng)用的三大領(lǐng)域主要有產(chǎn)業(yè)、建筑、交通。終端消費又可以分為生產(chǎn)性的能耗和消費性能耗。

生產(chǎn)性能耗因為生產(chǎn)活動會創(chuàng)造價值，因此生產(chǎn)性能耗體現(xiàn)在GDP能耗中。隨著先進制造業(yè)（即所謂“綠色產(chǎn)業(yè)”）和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)粗放式生產(chǎn)中的工藝設(shè)備能耗轉(zhuǎn)移為環(huán)境保障性的建筑能耗；傳統(tǒng)低能效獨家一站式生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣苄驅(qū)I(yè)分工的規(guī)模化鏈式生產(chǎn)模式，生產(chǎn)能耗轉(zhuǎn)移為物流能耗。對于生產(chǎn)性能耗而言，節(jié)能主要是通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加產(chǎn)品附加值、工藝優(yōu)化等。

消費性能耗，包括公益型公共建筑、行政辦公、服務(wù)設(shè)施，以及居民生活能耗（包括住宅建筑和交通能耗，所謂Urban Life Energy），不產(chǎn)生GDP，要作為消費能耗考慮。消費性能耗的節(jié)能，除了用能主體外，還需要政府部門給予一定的幫助和引導。如普通用戶的住宅、私家車的節(jié)能需要政府引導；公車消費、行政建筑耗能需要限制；公共交通的運營，需要國家給予補貼；保障民生的室內(nèi)環(huán)境需要立法；能源貧困家庭需要政府給予關(guān)懷；為了應(yīng)對氣候變化和由此引起的自然災(zāi)害，需要建設(shè)彈性城市，需要保障災(zāi)害避難場所，如體育館，中小學校，市民會館等堅固的建筑的電力需要。

中央去年城市工作會議之后，對城市規(guī)劃管理意見有兩條重要的內(nèi)容：推廣建筑節(jié)能，實現(xiàn)城市節(jié)能。

傳統(tǒng)能源供應(yīng)模式下，能源供應(yīng)商單一，如電力公司、城市熱力公司等。這種傳統(tǒng)模式下，用戶只有響應(yīng)的義務(wù)，無法選擇能源主體。這是一種垂直化的管理模式。傳統(tǒng)模式的弊端已經(jīng)愈發(fā)嚴重的顯現(xiàn)出來。

互聯(lián)網(wǎng)模式下，用戶既是能源的使用者，也是能源的生產(chǎn)者。而電網(wǎng)和熱網(wǎng)成為一個交易對價共享傳輸?shù)钠脚_。無數(shù)賣家和買家通過平臺進行交易。這是互聯(lián)網(wǎng)思維下的扁平化管理模式。

• 未來城市能源的特點及帶來的挑戰(zhàn)

未來城市經(jīng)過經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型后，以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和先進制造業(yè)為主，這些產(chǎn)業(yè)都是建筑環(huán)境依賴型的產(chǎn)業(yè)，意味著后工業(yè)化時代的能源需求品位正在改變，以低溫低壓低品位能源為主。因此，未來城市對城市能耗總量必須有嚴格的控制，新建區(qū)塊全部要做能耗分析。未利用能源、可再生能源應(yīng)該著重實現(xiàn)規(guī)模化集成應(yīng)用，建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)。一些關(guān)乎民生的能耗，應(yīng)當有健全的法律法規(guī)及扶持政策予以保障，如南方采暖，中小學健康建筑內(nèi)的新風系統(tǒng)，能源貧困家庭用能保障。

未來城市能源特點給城市能源系統(tǒng)帶來了不小的挑戰(zhàn)，包括能耗總量的控制，建筑能源利用的不穩(wěn)定性；集中式熱電廠長距離輸送帶來的品位損失，?損失；城市建筑高密度與可再生能源低密度特點的矛盾；可再生能源生產(chǎn)的波動性；資源的空間分布和用戶的空間分布的不一致性；終端用戶個性化的能源應(yīng)用和集中式的能源供應(yīng)；能源的市場化進程與高度壟斷之間的矛盾。

• 智慧城市和智慧能源城市

智慧城市的定義很多，最重要的三個要素，一是Know，通過互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的手段了解城市內(nèi)外發(fā)生的一切；二是Response，對了解到的變化及時作出響應(yīng)；三是Determine，依靠ICT（Information CommunicationsTechnology）技術(shù)，找到最合理最節(jié)能最省資源最有效的解決方法。

智慧能源城市是智慧城市的核心，智慧能源城市的建筑要求達到最高的節(jié)能標準；盡量依靠當?shù)氐馁Y源滿足能源需求；所有的能源用戶都要成為產(chǎn)銷者，消費的同時也生產(chǎn)能源；有好的能源管理系統(tǒng)，智能電網(wǎng)，智慧家居，實現(xiàn)能源的供需管理；依托物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)來做出負荷預測、產(chǎn)能售能預測、分時段價格機制；通過頂層規(guī)劃和PPP等經(jīng)濟模式實現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施的運行和資源協(xié)調(diào)。

智慧能源城市主要通過（1）建設(shè)超低能耗建筑/零能耗建筑。針對超低能耗建筑不同國家有著不同的標準。（2）在一定邊界控制范圍內(nèi)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的能源自治，且區(qū)域擁有合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。（3）構(gòu)建分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)；（4）建設(shè)智慧的能源管理系統(tǒng)；（5）實現(xiàn)100%可再生能源城市來實現(xiàn)。

需求側(cè)能源規(guī)劃理論與實踐

• 供應(yīng)側(cè)能源規(guī)劃存在的問題

供應(yīng)側(cè)能源規(guī)劃主要是城市供電、供熱和供氣規(guī)劃，各自孤立地考慮需求，造成高估負荷和負荷的重復計算。產(chǎn)能過剩和能源資源的浪費。重能源生產(chǎn)、輕能源管理。生產(chǎn)/轉(zhuǎn)換/消費三大環(huán)節(jié)以及能源消費的產(chǎn)業(yè)/交通/建筑三大領(lǐng)域的橫向缺乏協(xié)調(diào)，縱向缺乏聯(lián)動。需求側(cè)的節(jié)能和可再生能源利用是分散的、或者是用戶的個體行為。由此，建筑節(jié)能只能算算、可再生能源只能看看。高度壟斷的供應(yīng)側(cè)與日益互聯(lián)網(wǎng)化的需求側(cè)之間形成矛盾。

2014俄羅斯索契冬奧會是典型的供應(yīng)側(cè)能源規(guī)劃。為滿足冬奧會能源需求新增的360MW(兆瓦）， 2012年建成了一個天然氣聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的阿德勒斯卡亞熱電廠。但冬奧結(jié)束后，這一能源系統(tǒng)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩，運行時間不足等問題。

• 需求側(cè)能源規(guī)劃根本原則

需求側(cè)能源規(guī)劃與供應(yīng)側(cè)能源規(guī)劃的根本區(qū)別在于規(guī)劃原則的區(qū)別。供應(yīng)側(cè)能源規(guī)劃遵循可靠性原則，負荷預測中是峰值負荷疊加+同時使用系數(shù)+冗余量；而需求側(cè)能源規(guī)劃遵循綜合能源規(guī)劃（IRP）原則，將用戶端節(jié)能視為替代能源。需求側(cè)能源規(guī)劃是從底到頂，從用戶的能源需求出發(fā)考慮。用戶既是能源的生產(chǎn)者，也是消費者，多種能源相互之間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系。

需求側(cè)能源規(guī)劃分為城區(qū)綜合能源規(guī)劃（綠色經(jīng)濟）、城區(qū)建筑能源規(guī)劃（綠色建筑）、城區(qū)能源系統(tǒng)規(guī)劃（綠色能源）。目前國家規(guī)劃標準體系中還沒有與需求側(cè)能源規(guī)劃相對應(yīng)的法規(guī)，但這項工作正在穩(wěn)步推進中。

• 需求側(cè)能源規(guī)劃的實踐

倫敦2012年奧運會采用了需求側(cè)能源規(guī)劃方法進行規(guī)劃，收到了很好的節(jié)能減排效果。首先，訂立了以2006年建筑規(guī)范為基準線，到2013年要實現(xiàn)減少二氧化碳排放50%的目標（最后實現(xiàn)47%）。根據(jù)這個目標提出3項措施：①要求所有場館在2006年標準基礎(chǔ)上再節(jié)能15%；②整個奧林匹克園區(qū)通過提高熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和輸配效率，至少減少20%的二氧化碳排放；③整個奧林匹克園區(qū)安裝現(xiàn)場可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，至少相當于20%的二氧化碳排放（最后未能完全實現(xiàn)）。為此，相關(guān)部門編寫設(shè)計導則、將目標列入招標書和設(shè)計任務(wù)書、組織多次相關(guān)方的研討會和報告會。要求設(shè)計單位完成設(shè)計任務(wù)后，按照導則規(guī)定的統(tǒng)一的模型和計算方法交出項目的碳減排報告。在終端節(jié)能基礎(chǔ)上規(guī)劃2個能源中心，共3臺3.3MW的燃氣發(fā)動機，熱電冷聯(lián)供主體育場采用可拆卸的裝配式鋼結(jié)構(gòu)，在開閉幕式時可容納8萬人，奧運會后改造成為倫敦一家英超俱樂部的主場，可容納3萬觀眾。能源中心由政府授予40年特許經(jīng)營權(quán)，交由民營公司投資、建設(shè)、運營、管理。

• 需求側(cè)能源規(guī)劃關(guān)鍵步驟

包括六個關(guān)鍵步驟：

（1）規(guī)劃目標和關(guān)鍵性能指標設(shè)定；

（2）可利用的資源分析

（3）負荷和需求預測

（4）氣候設(shè)計、規(guī)劃節(jié)能

（5）構(gòu)建能源微網(wǎng)

（6）經(jīng)濟性、能效、碳足跡分析

• 基于第三代分布式能源的區(qū)域能源系統(tǒng)

所謂第三代分布式能源的區(qū)域能源系統(tǒng)是包括多能源品種（可再生能源和清潔能源）發(fā)電、多種形式能源（熱、電、冷、熱水）輸出、每一幢建筑既產(chǎn)能也用能、形成多個產(chǎn)能節(jié)點、通過能源互聯(lián)網(wǎng)共享資源（能源微網(wǎng)模式）、貼近用戶的系統(tǒng)。第三代分布式能源的主要技術(shù)包括小于1MW的太陽能光伏、小于500KW（千瓦）的小型風力發(fā)電、固定式燃料電池、小于6MW的天然氣發(fā)電機組、小于6MW的柴油發(fā)電機組、設(shè)備設(shè)置的靈活性、基于互聯(lián)網(wǎng)的能源管理。

• 總結(jié)

城區(qū)需求側(cè)能源規(guī)劃是節(jié)能理念和節(jié)能技術(shù)在城市和城區(qū)層面上的集成。并不是說，只有在城區(qū)需要安裝區(qū)域供冷供熱（DHC）系統(tǒng)時才需要能源規(guī)劃，城區(qū)需求側(cè)能源規(guī)劃是城市節(jié)能和智慧能源城市之必需，它必將進入城市規(guī)劃體系，成為重要的專項規(guī)劃。

有興趣的朋友，可以參閱《低碳城市區(qū)域建筑能源規(guī)劃》、《低碳生態(tài)城市規(guī)劃編制總體規(guī)劃與控制性詳細規(guī)劃》和《城區(qū)需求側(cè)能源規(guī)劃和能源微網(wǎng)技術(shù)》等幾本書。

轉(zhuǎn)載申明： 本文轉(zhuǎn)載自同濟規(guī)劃TJUPDI

稿件來源：上海同濟城市規(guī)劃設(shè)計研究院·學術(shù)交流辦