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低碳城市發展與評價研究

中國國際工程咨詢有限公司江蘇分公司

于涵 趙曉燕 顏俊

摘要:低碳城市發展對于解決能源危機和氣候變化問題至關重要。本文綜述了低碳經濟與低碳城市的內涵，以及國內外低碳城市近年來的發展現狀。從碳減排、碳消納和地區平衡等方面概述了低碳城市發展規劃，總結了現階段低碳城市評估定量體系，指出低碳城市建設的關鍵問題。

關鍵詞:低碳經濟;低碳城市;碳減排;碳消納;評估定量

能源作為人類社會生存發展的重要基礎，攸關國家競爭力和國計民生。化石能源作為最主要的不可再生能源，其產生的酸雨、光化學煙霧和溫室效應等環境危害不容忽視。二氧化碳作為燃燒化石能源產生的最主要廢氣，如果不進行控制，大氣中二氧化碳含量將會增加至工業革命前的兩倍并趨于平緩［1］，這將導致全球溫度升高1.5～4.5℃，在2100年前海平面上升1米。近年來，能源危機和環境問題不斷發生，如何減少對化石能源的依賴、解決環境問題所產生的危害成為當今國際社會面臨的首要問題，低碳發展已成為世界各國的必然選擇，被認為是當前解決能源危機和環境問題的最佳方式。城市作為人類生產生活的主要聚集地，低碳城市建設成為低碳發展不可或缺的重要組成部分。本文主要從低碳城市建設現狀、發展規劃和評價體系等方面闡述近些年低碳城市的發展。

一、低碳經濟與低碳城市

低碳經濟最早源于2003年英國發布《我們的未來:創造低碳經濟》能源白皮書，即用較少的自然資源消耗和污染排放創造出更高的生產價值，利于生活質量和生產標準的提高。低碳經濟作為經濟發展到一定階段的經濟形態，意味著伴隨經濟的持續增長，高污染高能耗落后技術終將被淘汰，讓經濟向低碳高生產力和高能源利用率的方向轉變。實現低碳排放量的高經濟增長，也稱作碳脫鉤［2］，是建設低碳經濟重要的衡量指標。

城市的能源消耗及工業生產直接排放是溫室氣體排放的主要源頭，也是實現“雙碳”目標的側重點。因此，低碳城市的建設將成為我國“十四五”時期及未來更長一段時期內，我國經濟社會發展的重要戰略方向之一。對于低碳城市的內涵，國內已有不少學者給出不同的定義［3－7］。總的來說，低碳城市建設就是通過發展低碳經濟，創新低碳技術，實現全方位低碳生活方式轉變以最大限度減少溫室氣體排放，形成人與自然和諧共處的可持續發展道路。

二、低碳城市建設現狀

(一）國際低碳城市發展現狀

雖然世界各國對于低碳經濟、社會和城市的規劃與建設有著不同的理解，但均對溫室氣體減排工作高度重視。英國、丹麥、美國和日本等國家在低碳發展領域走在了世界的前列。

英國作為國際上早期進行低碳建設的國家之一，在能源白皮書中制定了從環境、能源、生產等方面的減排措施，強調應對氣候變化、保證能源供應和低碳經濟轉型需要國際社會的共同努力與合作;首次提出低碳發展目標，到2050年，英國二氧化碳排放量與1990年相比減少60%，并把碳預算納入國家財政管理［8］。英國政府成立了非贏利組織碳信托基金會，其通過提供技術與基金支持，提升資源利用率，進一步實現二氧化碳減排目標，同時與能源節約基金會合作推進低碳城市項目，支持3個首批低碳示范城市(布里斯托、利茲、曼徹斯特)發展低碳經濟［9］。

2007年，倫敦發布《市長應對氣候變化的行動計劃》，提出2025年碳排放總量控制在6億噸的總體目標，分別從存量住宅、商業與公共活動等方面確定了碳減排方案與目標。貝丁頓零碳社區坐落在倫敦近郊的沃靈頓，旨在能源自給自足，在能源供應、采暖系統和公共交通等方面均體現零碳理念，采取的水資源回收利用、低碳建筑、公共交通和太陽能等技術大多具有普適性，是世界低碳社區建設的典范，對世界各國的低碳城市發展具有重要意義［10］。

丹麥作為全球低碳經濟的領先者，風力發電系統和公共交通網絡系統領先世界各國。據報道，1990年至2007年間，丹麥經濟增長56%，而能源消耗只增長3%，二氧化碳排放減少約13%［11］。素有“自行車之城”的哥本哈根不僅擁有覆蓋整個市區的自行車道路，同時還擁有世界上最大的海上風力發電廠，是全球低碳城市的代表。2012年，哥本哈根公布《CPH2025氣候計劃》，主要包括能源消耗與生產等4個方面，立志成為世界上第一個碳中和的首都；積極倡導綠色低碳交通出行，降低建筑能耗，注重風能、生物質能等低碳技術的開發與應用，對于世界各國開發利用清潔能源與低碳技術十分重要。

美國作為世界上溫室氣體排放量最大的國家之一，雖然拒絕批準《京都議定書》違背了全球共同應對環境氣候問題的意愿，但其在改善能源利用技術領域和開發清潔能源方向上并沒有止步不前。2009年，美國眾議院通過溫室氣體減排法案—《美國清潔能源與安全法案》，該法案包含了清潔能源、能源效率等5個部分，引入了歐盟的“總量控制與排放交易”機制，設置了主要碳排放源的排放總額限制，是美國第一部限制溫室氣體排放的法案［12］。紐約作為美國第一大城市，2007年編制了紐約2030規劃，主要從制定法規、機構調整等8個方面采取措施，以期實現2030年二氧化碳排放量比2005年減少30%、約3360萬噸的目標，其低碳城市研究與規劃對世界各大城市的低碳建設均具有借鑒作用［13］。

日本作為亞洲高度工業化的發達國家，由于資源短缺匱乏，能源主要依靠進口，因此十分重視開發新型能源與低碳技術。2004年，日本出臺《面向2050年的日本低碳社會情景研究計劃》;2007年八國峰會上，日本政府提出2050年二氧化碳排放量將比1990年減少70%的目標，是全球第一個宣布建設低碳社會的國家［14］。東京作為日本人口最密集的城市之一，對于低碳社會的建設十分重視。2006年，東京公布“十年后的東京”計劃，拉開了建設低碳社會的序幕，計劃設定了東京 2020 年碳排放量與2000年相比減少25%［15］;2010年發布全球第一個城市碳排放總量控制和交易方案，旨在城市機構中削減二氧化碳的排放。東京低碳社會的建設主要包括集約型城市的建設、清潔能源與低碳技術的利用和開發等方面［15］[16］，對于全球低碳城市建設具有啟示作用。

(二）國內低碳城市發展現狀

雖然我國低碳城市建設起步相對較晚，但我國對溫室氣體減排工作十分重視。2009年11月25日，時任國務院總理的溫家寶在國務院常務會上首次提出中國要到2020年實現單位GDP二氧化碳排放相對于2005年降低40%～45%的目標，將其作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃,并制定相應的國內統計、監測、考核辦法。國務院發布的“十二五”和“十三五”控制溫室氣體排放工作方案，目的是加快推進綠色低碳發展，推動我國溫室氣體減排工作進行。

隨著對低碳認識的不斷加強，我國不同地區紛紛開展低碳城市發展探索，積極推進低碳城市建設。2008年初，世界自然基金會選定上海和保定作為首批低碳試點城市，啟動中國低碳城市發展項目，助力建筑節能、可再生能源和節能產品制造應用等領域，將在北京開展有利于低碳發展的政策研究、項目經驗總結與推廣［3］。

2010年8月，國家發展改革委公布5個低碳省區和8個低碳城市試點工作的通知，通過編制低碳發展規劃、制定支持低碳綠色發展的配套政策等5個部分完成低碳試點工作。第一批13個省區和城市低碳試點地處不同地區，發展水平不同，具有很強的地域代表性，既有東部沿海發達地區，也有中部和西部地區以及東北老工業基地，主要是希望試點省市形成獨特的發展思路，總結成功經驗，在同等地區起到示范帶頭作用，以便在全國層面上推廣。

第一批國家低碳省區和低碳城市試點工作從整體上帶動和促進了全國范圍的綠色低碳城市的發展，從2012年申報第二批低碳試點省區和城市的通知以來，共有46個省市提出了申請第二批低碳試點，最終公布了第二批29個國家低碳省區和低碳城市。鎮江市作為全國第二批低碳城市之一，經過多年的探索與創新，在深入推動低碳城市建設方面形成一系列低碳發展示范經驗，在全國首創城市碳排放核算與管理平臺，率先提出碳排放峰值目標，探索利用碳峰值形成低碳發展倒逼機制、實施項目碳評估與準入制度和低碳發展目標任務考核評估體制，形成具有特色的低碳城市發展道路。

2017年，國家發展改革委公布第三批45個低碳省區和低碳城市，主要包括明確目標和原則、編制低碳發展規劃、建立控制溫室氣體排放目標考核制度、積極探索創新經驗和做法、提高低碳發展管理能力五部分具體任務，目的是形成可復制、可推廣的試點階段性成果，計劃于2020年逐步在全國范圍內推廣試點地區的成功經驗;同時確定了各試點省市碳排放峰值目標和重點創新領域，是自下而上分解落實2030年碳減排目標的重要行動。

三、低碳城市發展規劃

2010年，英國查塔姆研究所、中國社會科學院、國家發展改革委能源研究所、吉林大學、第三代環境主義組織共同起草吉林市低碳發展計劃，這是我國首次提出低碳城市發展計劃。現階段，我國各地區經濟發展不平衡，發展水平差異很大。在低碳城市建設規劃時，不應該以犧牲經濟發展換取低碳排放和其他生態環境效益，應該充分發揮各地優勢，在生產力發展的同時，實現各個產業及人類社會生活的低碳化，主要包括碳減排、碳消納和地區碳平衡工作。

(一）碳減排工作

1.法律法規政策

法律作為制度頂層設計是推進節能、構建低碳城市的重要方面，從1997年出臺，到2018年頒布第二次修正的《中華人民共和國節約能源法》，將節能工作主要分成工業、建筑、交通運輸、公共機構、重點用能單位幾部分來控制能源消耗，限制高污染高耗能產業。

我國先后開展了低碳省區和低碳城市共三批的低碳試點工作。各試點低碳省區和城市先后出臺相應的低碳城市規劃方案，發展可再生能源類型，提供金融政策支持，全面考慮城市自身優勢，選擇合適節能技術路線，避免因低碳節能技術不夠成熟、導致生產成本增加造成企業更新節能技術的內動力不足，建立一套選用低碳工藝的財稅補償政策以幫助建立低碳經濟發展的長效機制［17］。

2.新型能源技術

黨的十九屆四中全會明確要求“推進能源革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。在我國能源消費以燃煤為主的體系下，除了采用可再生能源和核能等清潔能源，從根源上減少碳排放，還應開發新型能源技術。新型能源技術不僅包括以新材料和新技術為基礎，對非常規性能源，如風能、核能、太陽能等能源的研發利用，同時還包括利用新技術手段對傳統常規能源，如煤、石油和天然氣等能源的開發與變革。

3.低碳工業

工業是城市的最大碳源，應視為實現城市低碳化發展的重點。對于傳統工業而言，工業的低碳化發展應基于流程型、離散型制造的不同特點，須明確鋼鐵、石化化工、有色金屬、建材等主要行業的碳排放生產工序或子行業，進而提出降碳路徑；對于鋼鐵、水泥、平板玻璃、電解鋁等行業應嚴格落實相關的產能置換政策，對尿素、磷銨、電石等行業新增產能需要進行重點嚴控；工業能源替代方面主要方向為煤改氣、煤改電，對以煤、石油焦、渣油、重油等為燃料的鍋爐和工業窯爐，則采用清潔低碳能源替代[18]。通過流程降碳、工藝降碳、原料替代，實現生產過程降碳。工業的低碳化發展離不開新興產業的布局與低碳技術的推廣應用。如新能源汽車、綠色智能船舶、綠色環保、高端裝備、能源電子等戰略性新興產業的布局，氫能技術創新及多元利用也是城市低碳化發展的原生動力。

4.低碳建筑

在建筑業方面，綠色建筑和節能建筑的提出符合低碳城市的發展方向。建筑能耗主要存在于照明、空調、采暖、電梯、設備等方面［19］。在建筑使用過程中充分考慮自然采光、自然通風、儲熱蓄熱等被動式措施以減少建筑能耗。2022年4月1日開始實施的《建筑節能與可再生能源利用通用規范》(簡稱《規范》)對提升建筑品質、促進建筑行業高質量發展和綠色發展具有重要作用。《規范》將建筑碳排放計算作為強制要求，可再生能源利用要求細化，新建建筑節能設計水平進一步提升，平均設計能耗水平在現行節能設計國家標準和行業標準的基礎上分別降低30%和20%。《規范》的發布對低碳建筑發展評價具有重要意義。

5.低碳交通

隨著經濟的快速發展，城市內部機動車數量與日俱增，減少機動車污染物和碳排放引起廣泛注意。在低碳城市規劃設計時，應充分考慮居住區附近公共交通的便利程度。以北京為例，北京市平均通勤距離為11～13.2千米，通勤耗時49～56分鐘，這樣遠距離的通勤必然帶來相應的機動車或者公共交通的碳排放［20］。根據數據模型計算，北京市2015年由交通產生的碳排放高達1167.227萬噸，小型汽車占比72%。如果完全實現低碳交通，排放量在2030年預計可以降低到376.541萬噸［21］。所以做好步行、自行車、電動助力車等方式與公共交通的銜接，讓更多人減少駕車出行，是城市規劃減少碳排放的重要組成部分。

6.低碳生活

低碳生活就是在不降低生活質量的前提下，通過改變一些生活方式，充分利用高科技以及清潔能源，減少煤、石油、天然氣等化石燃料的耗用，減少能耗，降低二氧化碳排放量。生活的低碳化也是從個體端減少碳排放措施之一，貫穿著人們的衣食住行。如購物袋的重復利用、購買當地果蔬等低碳消費，生活節水節電、盡量選擇公共交通工具綠色出行等低碳生活習慣和方式。

(二)碳消納和地區平衡工作

碳消納和地區平衡工作是低碳城市建設的重要方面。現階段，碳消納一方面是依靠綠色植物的光合作用，進行無機碳固定。美國航天局衛星數據表明，2000年至2017年，全球約1/4的新增綠化面積來自我國，貢獻比例居全球首位，其中42%來自植樹造林;另一方面是具有工業化前景的碳捕捉和儲存技術，目前在油氣開采提高采收率方面已有示范工程。

為了補償森林覆蓋率高的城市產生的生態效益，平衡一些無法通過節能減排技術手段改變碳排放狀況的地區，我國探索實行了一條碳匯市場交易的路線。2011年，國家發展改革委《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》同意北京市、天津市等開展碳排放權交易試點。2017年，又印發《全國碳排放權交易市場建設方案(發電行業)》，在碳排量最大的電力行業先行試點進行碳排放交易市場的建設。由企業出資，向森林資源豐富的地區購買碳排放指標，對森林資源豐富的貧困地區具有精準扶貧作用。

四、低碳城市定量評價

用一套合理的數據量化低碳城市建設情況是低碳經濟形成的重要環節，也是制定低碳城市發展戰略的重要參考。對一個城市的經濟、環境、建筑等進行系統化分析后，才能強化優勢，補齊短板，從而解決低碳發展過程中遇到的問題，建設全面協調的低碳城市。對低碳城市評價體系大都基于幾個共同理論:可持續發展理論、低碳經濟理論、環境庫茲涅茨假說、生態足跡理論、脫鉤理論、循環經濟理論等［22］。

(一）低碳城市評價體系

2010年，中國社科院參照驅動－狀態－響應(Driving Force－State－Ｒesponse，DSR)模型公布我國第一個低碳城市評估標準體系，該體系以低碳經濟發展為驅動因素，低碳發展為狀態，低碳發展的政策作為響應，形成驅動力－狀態－響應模式，建立低碳產出、低碳消費、低碳資源和低碳政策4個一級指標、12個二級指標的低碳經濟發展水平的衡量指標體系。楊艷芳等［23］建立起以低碳城市為目標層的北京市低碳城市發展評價體系，確定了低碳生產、低碳消費、低碳環境、低碳城市規劃四個準則層的權重，結果表明，2004年和2009年北京市分別得分67分和83分，出現逐年遞增的向好趨勢。

Zhou等［24］選取了全球范圍內36個城市，使用驅動力－壓力－狀態－影響－響應(Driving－Forces－Pressure－State－Impact－Response,DPSＲ)模型對低碳城市建設進行了評價。結果表明:雖然美國的一些低碳計劃在評估中獲得了較高的分數，但溫室氣體排放量卻高于本次研究的許多國家，歐盟國家則是通過節能戰略政策減少溫室氣體的排放，而我國要實現國家低碳城市發展的目標，還需要完善政府政策制度和公共認知。張麗君等［25］采用DPSIＲ分析模型，建立涵蓋27個指標評價的低碳城市評價體系，結果表明全國288個地級以上城市總體處于相對高碳水平，低碳城市具有東中西“梯度化”分異的區域特點。

杜棟等［26］提出了基于數據包絡分析(Data Envelopment Analysis，DEA)模型的投入－產出評價體系，將資金、政策、技術視為投入指標，選取總體、生產和生活產出三部分為產出，投入類指標反映低碳城市的努力程度，產出類指標反映低碳城市的建設水平，該模型不僅有清晰的輸入－輸出關系，不用主觀定權，改善以往評價體系忽略了投入－產出關系的缺陷。

(二）低碳城市發展評價指標權重的確定

通過賦予各指標具體量化值，可以展現指標在低碳城市發展評價體系的相對重要性與影響程度，量化評價低碳城市。現階段指標權重賦值主要方法包括德爾菲法、層次分析法、主成分分析法和熵權法等方法。

1.德爾菲法

德爾菲法是將問題分為幾輪問題，圍繞同一個問題進行專家打分，通過整理答案，重復問題并討論，直至達成共識。由于選擇專家的社會科學知識素養和研究偏好會影響實驗結果，此方法主觀性較強。Bailey等［27］使用這種方法對衡量布里斯托的低碳城市建設的指標權重進行了評價，但是僅對部分指標做出了初步結果，沒有分析完整指標。

2.層次分析法

層次分析法是將目標系統分解為多個目標或準則，進而將多個目標分解為若干層次，通過最底層指標層對準則層子系統的重要性賦予各指標和子系統相應權重，是現階段確定低碳城市發展指標權重使用最為廣泛的方法之一。Yang等［28］應用層次分析法對湖南省14個地級市的低碳城市發展進行評價。該評價體系不僅具有層次分析法的各種優點，而且保持了評價指標原有的定量值，使評價結果更加科學、客觀、公正，對促進城市可持續發展具有重要意義。陳瑤［29］從低碳經濟、低碳社會等四個方面出發，設定22項指標，利用層次分析法來確定各指標權重，算出2008—2013年南京市城市低碳發展水平綜合得分由0.4361上升至0.5759。

3.主成分分析法

主成分分析法是利用降維的思想，避免變量重疊，簡化數據結構，旨在把多指標轉化為少數幾個主成分指標，得到更加科學客觀有效的數據信息。朱保昌［30］通過主成分分析法對安徽省低碳城市的低碳經濟等5個指標層中的16個指標，進行了主成分分析，確定了各主成分得分及綜合得分，其中合肥市低碳各層面均位列前茅。

4.熵權法

熵權法是根據指標的具體取值，利用信息熵計算和修正得到各指標權重，因此是一種相對客觀的賦權方法。王磊等［31］采用熵權法確定天津市低碳城市的各項指標計算權重，結果表明:天津市低碳發展水平呈整體上升趨勢，績效指數從2008年的0.2298增加到2015年的0.7265。

除上述指標賦權的方法外，在進行低碳城市發展評價體系的建立時，研究人員還通過主觀判斷與客觀方法相結合的組合賦權法進行指標賦權，達到既不忽視評價指標的主觀定性分析，也不過分依賴統計或數學的定量方法的目的。劉聯輝［32］運用層次分析與主成分分析法確定各級指標的權重與評價分值，構建了廣東省江門市低碳發展水平評價指標體系。李云燕等［33］使用層次分析法和熵權法相結合，通過經濟、社會等4個系統18個指標變量，結果證明北京的低碳化程度最高，綜合評價指數從2009年的0.778增長到2013年的0.839。

五、低碳城市建設的關鍵問題

我國是世界上最大的發展中國家，有學者認為中國現階段已進入“后工業化時代”［34］，即服務業在經濟增長中所占的比例越來越大。即便如此，第二產業在我國經濟發展體系中仍占據著不可替代的位置。從宏觀經濟來看，經濟基礎比較好的城市具有很強的內在動力，有利于低碳城市政策的推動。考慮我國現今的基本國情，結合各省份與城市的自身條件，我國建設低碳城市不能盲目跟風建設，應因地制宜地對國外經驗進行吸收與借鑒，做到以下幾點:

1.清晰的低碳城市規劃定位

由于我國各區域間自然條件和經濟基礎等因素，各省份和城市的經濟發展狀況相差較大，因此各試點在進行低碳建設時，應結合自身自然條件、資源 稟賦和經濟發展水平，充分發揮主動性和創造性，優化區域能源結構，最大程度實現清潔能源優化配置，在加大減少高能耗高碳排放產業力度的同時，大膽創建新型低碳發展產業，積極有效地推進現有低碳優勢產業，穩步深化產業結構轉型，因地制宜地探索出符合自身條件的發展模式。在能源結構、產業結構調整的同時也不可忽視低碳建筑、低碳交通等方面帶來的效益。

2.有效的溫室氣體數據統計、管理體系和監督機制

在低碳城市建設的過程中，各省份與城市溫室氣體排放的統計與監督工作至關重要。編制低碳發展規劃，制定溫室氣體排放清單，科學準確預算低碳城市碳排放總量，細化城市各部門碳排放量，切實構建碳排放收集系統和數據管理平臺，建立綜合發展績效評估考核機制和低碳城市示范工程，完善低碳城市規劃建設的制度與法律法規，落實好政府部門的監管工作和監督機制。

3.良好的公民低碳生活意識與理念

近年來，我國經濟發展穩中向好，人民生活質量顯著改善，因此在保證人民生活質量不斷提高的前提下，應積極宣傳低碳生活，開展低碳示范活動，普及低碳生活文化和低碳理念，倡導低碳公共交通出行，合理引導低碳綠色消費。

六、結語

我國作為世界人口大國，近年來城鎮化進程十分迅速。如何保持快速推進城鎮化的同時，減少其在能源供應和環境保護等方面產生的影響，成為我國當今社會發展的重要課題。建設低碳城市是應對能源危機與氣候變化的根本途徑，是推進環境友好型社會與生態文明建設的必然選擇，是加快轉變我國經濟發展方式的迫切要求，對我國可持續發展具有重要意義。

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注：原文載自《現代化工》2021年第7期，本次發表有較大改動。文中圖片來源于網絡。