從39.1％到51.3％，過去十年城市化率的巨大飛躍，讓中國在城市發(fā)展過程中既經(jīng)歷了成功之喜，也遭遇了問題之傷。城市化是一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中的關(guān)鍵階段，相較于其他發(fā)展階段，城市化發(fā)展階段是經(jīng)濟(jì)及能源需求增長最快的一個(gè)階段。
在2012年中國節(jié)能與低碳發(fā)展論壇城市節(jié)能分論壇上，同濟(jì)大學(xué)中德工程學(xué)院副教授范蕊指出，作為高耗能集中地的城市，有必要在低碳區(qū)域能源發(fā)展方面作出規(guī)劃，使能源總線結(jié)構(gòu)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一。
城市化加速能源需求
“快速城市化將造就11個(gè)人口逾6000萬的超大城市群。眾多人口涌入城市，建筑、交通、工業(yè)、物流等行業(yè)的碳排放將使城市成為高耗能集中地?！狈度镏赋?。另外，城市碳排放來源還包括土地資源利用和能源消耗。在土地資源利用中，城市的高速發(fā)展破壞了大量原來被作為碳匯的植被，也使得原來能夠成為碳中和的農(nóng)田無法復(fù)原。一般而言，現(xiàn)代服務(wù)業(yè)越發(fā)達(dá)，城市建筑能耗在總能耗中的比例越高；經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，城市交通能耗所占比例也越高。
范蕊總結(jié)了中國城市的能耗特點(diǎn)：“第一，幾乎所有城市都以傳統(tǒng)制造業(yè)能耗為主。第二，多數(shù)城市以燃煤為主要能源。第三，以汽車為主導(dǎo)的規(guī)劃理念使交通能耗劇增。第四，建筑能耗總體水平不高，但低能耗和低環(huán)境品質(zhì)并存，能源浪費(fèi)和能源貧困并存，大處浪費(fèi)和小處節(jié)約并存。第五，城市生活能耗需求巨大?！?/span>
三大能源層構(gòu)筑低碳城市能源系統(tǒng)
記者了解到，低碳城市的能源供應(yīng)系統(tǒng)包括城市層面的大能源、社區(qū)層面的區(qū)域能源和終端層面的虛擬能源。
具體來說，城市層面的大能源供應(yīng)要實(shí)現(xiàn)低碳化，需國家的宏觀規(guī)劃和統(tǒng)籌，在能源結(jié)構(gòu)上提高低碳和無碳能源的比例。社區(qū)層面的區(qū)域能源系統(tǒng)指經(jīng)轉(zhuǎn)換后的二次能源供應(yīng)（如分布式電力、供熱、供冷等），具有基礎(chǔ)設(shè)施屬性。而對(duì)于終端層面的虛擬能源，可采取三項(xiàng)節(jié)能措施：一是在設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備采購、系統(tǒng)調(diào)試等方面執(zhí)行更嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；二是建立科學(xué)的管理機(jī)制，采用先進(jìn)的ICT（信息、通信、技術(shù)）；三是行為節(jié)能，能源系統(tǒng)的最終用戶是人，要在所有人群中倡導(dǎo)科學(xué)、理性和負(fù)責(zé)任的能源消費(fèi)觀念。
范蕊還認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)低碳城市的目標(biāo)，首先要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從高能耗、高碳排放產(chǎn)業(yè)向低能耗、高附加值產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變；其次是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高無碳能源、低碳能源（生物質(zhì)能源）和清潔能源的比例；最后是提高傳統(tǒng)能源的利用效率，發(fā)展熱泵技術(shù)、煤的清潔燃燒技術(shù)等。低碳區(qū)域能源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是區(qū)域?qū)用嫔系呢?fù)荷計(jì)算及負(fù)荷預(yù)測、輸送管網(wǎng)和設(shè)備配置的優(yōu)化以及運(yùn)行策略的優(yōu)化。
能源總線結(jié)構(gòu)可成城市基礎(chǔ)設(shè)施
談及區(qū)域建筑能源系統(tǒng)，范蕊表示，為了規(guī)?；C合應(yīng)用可再生能源和未利用能源，需要在區(qū)域?qū)用嫔霞兴邢到y(tǒng)，因此能源總線結(jié)構(gòu)就顯得非常重要，如同電腦中的總線，所有信息交換都通過它進(jìn)行。
范蕊表示，低碳區(qū)域能源系統(tǒng)并不是傳統(tǒng)意義上的區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)，而是一個(gè)基于可再生能源、未利用能源和分布式能源的系統(tǒng)。低碳區(qū)域能源系統(tǒng)應(yīng)該是一種分散供能、集中用能的集散式系統(tǒng)，以充分發(fā)揮低碳能源的優(yōu)勢，提高低碳能源的利用效率。中國正處于快速城市化的碳排放上升期，在新的成片開發(fā)項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合綜合資源規(guī)劃方法，改變過去單純以增加資源供給來滿足日益增長的需求的思維定勢。
她進(jìn)一步指出，能源總線結(jié)構(gòu)將來自于低品位可再生能源或未利用能源（如地表水、地下水、空氣、土壤）的熱源／熱匯水，通過管網(wǎng)輸送到用戶。在用戶端，來自總線的熱源／熱匯經(jīng)換熱后回到源頭。能源總線可以是單源，也可以是多源，其將區(qū)域內(nèi)的可利用資源集成，形成環(huán)網(wǎng)。用戶可以是整個(gè)建筑，可以是建筑的每一層樓，也可以是每個(gè)住宅套房，甚至可以是每個(gè)房間（如酒店客房，用水環(huán)熱泵的系統(tǒng)）。
在范蕊看來，能源總線結(jié)構(gòu)除了可以集成應(yīng)用低品位的未利用能源（如淺層地?zé)崮埽?，為末端機(jī)組提供優(yōu)質(zhì)的熱源和熱匯，減緩城市“熱島效應(yīng)”外，還可以運(yùn)用于公共建筑中，以便于節(jié)能系統(tǒng)的分項(xiàng)計(jì)量和深層運(yùn)行?！捌鋵?shí)能源總線結(jié)構(gòu)可以成為城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，成為城市級(jí)分布式水環(huán)熱泵系統(tǒng)?！狈度镎J(rèn)為。