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可再生能源 如何“落戶(hù)”超大特大城市?
發(fā)布時(shí)間:2022-08-11 來(lái)源:海螺創(chuàng)業(yè)

《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》近日印發(fā),城市作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心,其在應(yīng)對(duì)全球氣候變化與推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮的作用,愈發(fā)受到重視,方案中建設(shè)綠色低碳城市專(zhuān)設(shè)一章便是體現(xiàn)。

但具體實(shí)踐中,城市在推進(jìn)用能結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面仍存在較多困難?,F(xiàn)有氣候治理框架下,超大特大城市的可再生能源利用難點(diǎn)有哪些,未來(lái)低碳轉(zhuǎn)型之路該如何前行?對(duì)此,中國(guó)環(huán)境報(bào)記者專(zhuān)訪(fǎng)了香港理工大學(xué)建筑環(huán)境及能源工程學(xué)系可再生能源研究室教授楊洪興。

土地有限、波動(dòng)明顯,可再生能源面臨挑戰(zhàn)

城市是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心,也是最主要的能源、資源消耗者和主要的溫室氣體排放者。在我國(guó),為數(shù)不多的超大特大城市占據(jù)著相當(dāng)比例的碳排放量。

中科院陳明星課題組曾對(duì)城市尺度下全國(guó)碳排放進(jìn)行了初步核算,結(jié)果顯示,2019年全國(guó)超大特大城市碳排放總量占比為19.45%。

國(guó)際能源署(IRENA)發(fā)布的《中國(guó)能源體系碳中和路線(xiàn)圖》指出,提高能效、發(fā)展可再生能源等是中國(guó)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要領(lǐng)域。但楊洪興認(rèn)為,發(fā)展可再生能源在超大特大城市并不輕松,仍有眾多挑戰(zhàn)。

“風(fēng)能、太陽(yáng)能是兩種較易大量推廣的可再生能源形式,是分布式可再生能源系統(tǒng)的兩個(gè)主要能量來(lái)源,但這兩種能源在超大特大城市的推廣并不容易。”楊洪興介紹,超大特大城市可利用土地資源有限,難于安裝大量的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng),風(fēng)能資源也很有限。同時(shí)太陽(yáng)能應(yīng)用推廣,還存在著屋頂可利用面積少、陰影遮擋以及安裝維護(hù)難、立面墻體發(fā)電效率低等限制。

同時(shí),當(dāng)電網(wǎng)中有大量的可再生能源供電時(shí),電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定是影響可再生能源廣泛應(yīng)用的又一阻礙。楊洪興指出,由于用戶(hù)對(duì)電力需求逐年提升,導(dǎo)致城市負(fù)荷需求大,用電尖峰負(fù)荷高。同時(shí)對(duì)電網(wǎng)蓄能、設(shè)備更新?lián)Q代、傳輸?shù)鹊囊笠蔡岣吡恕!爱?dāng)大量間歇、波動(dòng)且受天氣情況影響大的可再生能源電力加入時(shí),就對(duì)城市電網(wǎng)的蓄能、傳輸、調(diào)峰、設(shè)備更新等提出了更高的要求?!?/span>

此外,能源結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來(lái)的,還有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。楊洪興指出,低碳電力設(shè)備的投資建設(shè)、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施更新?lián)Q代成本等支出,會(huì)對(duì)地方及國(guó)家財(cái)政帶來(lái)相當(dāng)大的壓力。而作為參與者,市民對(duì)于低碳經(jīng)濟(jì)的接受程度與安全意識(shí)、培養(yǎng)正確使用新設(shè)備的操作能力等也需要一定的過(guò)渡時(shí)間。

綠色低碳取得進(jìn)展,香港經(jīng)驗(yàn)有哪些?

目前,我國(guó)超大特大城市的可持續(xù)能源利用路徑仍在探索之中。但已有的城市經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閱?wèn)題解決提供借鑒,香港便是如此。

根據(jù)香港特別行政區(qū)政府統(tǒng)計(jì)處最新數(shù)據(jù),2021年年底香港人口臨時(shí)數(shù)字已達(dá)到740.31萬(wàn)人。盡管人口數(shù)量眾多,但香港的城市綠色低碳發(fā)展卻走在前面。2021年10月《香港氣候行動(dòng)計(jì)劃2050》頒布,其中包括在凈零碳發(fā)電(分布式可再生能源建設(shè)推廣等)、節(jié)能綠建(新建與續(xù)存樓宇的節(jié)能、提高能源利用效率的能量需求管理等)、綠色運(yùn)輸(汽車(chē)減碳與電氣化等)、全民減廢(廢棄物管理以減少城市廢棄物填充等)等多方面的行動(dòng)指南,以應(yīng)對(duì)在2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和的挑戰(zhàn)。

楊洪興介紹,香港的減碳計(jì)劃首先便是從能源、建筑方面入手?!霸谙愀?,發(fā)電所產(chǎn)生的碳排放量超過(guò)總量6成,而建筑能耗部分則超過(guò)9成的電力消耗。目前僅占1%左右的可再生能源電力,在2035年會(huì)增長(zhǎng)到7.5%—10%,并在往后持續(xù)提升至15%,這對(duì)于可利用土地面積有限的高密度的超大特大城市來(lái)說(shuō),是一個(gè)相當(dāng)可觀(guān)的比例。其中,離岸風(fēng)電的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。同時(shí),政府建筑節(jié)能規(guī)范與智慧能源管理系統(tǒng)也是香港推行節(jié)能建筑的兩大重點(diǎn),建筑光伏補(bǔ)貼政策也將極大推動(dòng)城市可再生能源利用的發(fā)展?!?/span>

香港的減碳計(jì)劃還涉及綠色運(yùn)輸與全民減廢兩方面,主要包括氫燃料電池巴士及重型車(chē)輛的試行、私家車(chē)電力化的推廣與新能源輪渡的使用,城市固體廢棄物收費(fèi)、可降解塑料餐具規(guī)范與廢棄物燃燒發(fā)電。

楊洪興認(rèn)為,香港與北京、上海等超大特大城市相比,有著眾多相同點(diǎn):存在著城市耗電量大,尖峰負(fù)荷需求大、電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力大、可利用土地面積受限的難點(diǎn)。也有著一系列發(fā)展綠色低碳城市的基礎(chǔ)條件,包括電力基礎(chǔ)設(shè)施更新?lián)Q代迅速、城市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好、民眾節(jié)能環(huán)保意識(shí)高。

“在這樣的背景下,香港對(duì)于電力生產(chǎn)與建筑節(jié)能、交通運(yùn)輸綠色低碳化與廢棄物減排回收等方面的措施,都是可以借鑒共通的。同時(shí),一些對(duì)于地域、自然資源條件要求不高的新技術(shù)新應(yīng)用探索,如建筑電氣化、分布式能源系統(tǒng)推廣、交通電氣化、高壓直柔輸電、柔性用電負(fù)荷等,都可以在北京、上海等特大城市進(jìn)行試驗(yàn)推廣?!睏詈榕d說(shuō)。

開(kāi)源節(jié)流,儲(chǔ)能技術(shù)、能源管理需重視

楊洪興認(rèn)為,香港和內(nèi)地超大特大城市的綠色低碳轉(zhuǎn)型,需要從開(kāi)源、節(jié)流兩方面進(jìn)行,針對(duì)不同行業(yè)部門(mén)進(jìn)行可行的路徑規(guī)劃,是碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)在各個(gè)城市的實(shí)現(xiàn)范式。

“開(kāi)源主要是增加可再生能源,尤其是風(fēng)電和光伏發(fā)電的使用。在可利用的城市屋頂,路邊和可利用的地方修建分布式光伏電站,同時(shí)投資建設(shè)高壓大容量輸電線(xiàn)路,大量引進(jìn)北方和西北的光電和風(fēng)電。此外,海上風(fēng)場(chǎng)的建立可以有效增加可再生能源發(fā)電情況,對(duì)于一些沿海特大城市來(lái)說(shuō)是非常有利的碳中和路徑?!毕啾扔趩我坏某鞘袃?nèi)部分布式可持續(xù)能源,楊洪興更強(qiáng)調(diào)對(duì)大區(qū)域和大電網(wǎng)等多樣來(lái)源的風(fēng)能、太陽(yáng)能,生物能,水電和核能的綜合利用。

考慮到未來(lái)可再生能源電力對(duì)于電網(wǎng)帶來(lái)的傳輸和管理壓力,楊洪興著重強(qiáng)調(diào)了以抽水蓄能電站建設(shè)為代表的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。但楊洪興同時(shí)指出,盡管氫能正成為能源的儲(chǔ)運(yùn)、使用的新興手段,但目前氫能儲(chǔ)能技術(shù)高成本、安全性不足、商業(yè)化程度不完善,仍處于比較初期的階段。

此外,楊洪興指出,不同超大特大城市可以根據(jù)其自然條件的優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)不同的可再生能源,如用潮汐能、地?zé)崮芄┡桶l(fā)電,使用地源熱泵降低采暖和空調(diào)耗能,因地制宜探索適合不同城市發(fā)展的具體碳中和路徑。

“節(jié)流是實(shí)現(xiàn)碳中和路徑中的另一關(guān)鍵,特別是內(nèi)地大城市中的工業(yè)用電?!盜RENA的路線(xiàn)圖中對(duì)工業(yè)部門(mén)提高能效的技術(shù)著墨很多,并著重強(qiáng)調(diào)了建筑與交通部門(mén)的電氣化。楊洪興也指出,目前內(nèi)地工業(yè)產(chǎn)品的單位能耗比先進(jìn)國(guó)家的數(shù)值相比高得多,提高能源利用率是當(dāng)務(wù)之急。

“小型智慧能源管理系統(tǒng)已經(jīng)在很多研究團(tuán)隊(duì)、企業(yè)中有一定的探索,但大規(guī)模的智慧能源管理系統(tǒng)需要更大的平臺(tái)合作、數(shù)據(jù)支撐與相當(dāng)?shù)脑囼?yàn)?!?楊洪興認(rèn)為,雖然有多項(xiàng)能效提高的技術(shù)可選,但內(nèi)地對(duì)于能耗數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期采集、系統(tǒng)維護(hù)的不足和氣象等數(shù)據(jù)不能完全開(kāi)放使用可能會(huì)對(duì)相關(guān)計(jì)劃的落實(shí)、效果評(píng)估帶來(lái)一定難度,對(duì)于智慧能源管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)給予充分的重視。