仇保兴:推进以城市碳中和为主体的五大良性变革

文章来源:未知李晓丹2021-11-25 14:53

国际欧亚科学院院士、住房和城乡建设部原副部长、中国城市科学研究会理事长 仇保兴
 
经济观察网 记者 李晓丹  11月25日,国际欧亚科学院院士、住房和城乡建设部原副部长、中国城市科学研究会理事长仇保兴在由经济观察报、经观传媒共同举办的2021宏观经济论坛暨创新峰会上表示,改革开放四十年的成功经验揭示,碳达峰碳中和背景下城市间的GDP单轨竞争可转向GDP与减碳双轨竞争。
 
仇保兴指出,城市碳中和战略的实施可分为工业、农村农业、建筑、交通、废弃物处理(市政)五大模块,实现碳中和的阻力主要来自于工业文明思路锁定,需要多方面的创新,政府自上而下主导的减碳可与行业自下而上主导的减碳形成互补,城市的新发展动力来自于“碳中和”战略的实施。
 
“中国实现碳中和将新增投资150亿元,绝大部分将在城市间分配。”仇保兴说。
 
以下为演讲全文:
 
今天,我跟大家一起讨论一下碳中和与城市发展模式的创新。首先需要讨论的是碳中和的路线图,全国各地现在都在制定各自城市、地区以及行业的碳中和路线图。
 
碳中和路线图如果是比较合格的,或者是优秀的,肯定是具有若干特征的。第一个特征是安全韧性,没有安全就等于没有一切,所以必须要建立安全韧性,路线图所采用的技术必须是安全、韧性、经得起一定风浪的。第二,采用的技术成本是趋降的。第三,技术的可靠性是越高越好,而不是可靠性逐步打折,或者可靠性会退化。第四,这个路线图能够将原有的能源系统,特别是灰色系统逐渐转为绿色系统,使灰色系统和绿色系统能够兼容,这点尤为重要,因为中国的煤发电站数量占到了全球的50%,将这些煤电厂逐步转型到绿色发电设施是非常有必要的。最后,能够实现“进口替代”,中国是最大的石油进口国,也是全世界最大的天然气进口国,通过碳中和路线图可以把能源过度依赖进口的问题解决掉。
 
符合五个特征的路线图,就是比较好的路线图。这些路线图实施有哪些比较好的基础条件?在中国有一个比较好的消息,太阳能光伏发电最近十年来成本下降了近乎十倍,风电也下降了40%以上,而且这个成本还会继续下降。预计未来十年,太阳能光伏发电成本还有一定下降空间,这是非常好的消息。
 
正因为这些新技术的发展,我们才能对碳中和线路图充满希望,但是这里面有一个很重要的问题,我们用什么来作为碳中和的主体,我认为碳中和必须以城市作为主体,理由有四个。
 
第一,城市是人为温室气体排放的主角,因为75%的人为温室气体是由城市排放的,所以“解铃还需系铃人”。
 
第二,中国城市的管理体制和西方不一样,西方的管理体制是城市的建成区有多大,城市的管辖范围就多大。但是中国的城市管辖范围包括了农村、原野以及很多空地。比如说我在杭州当过市长,杭州的城市建城区有1000平方公里,但是杭州的行政管辖范围按1.5万平方公里计算,是建成区市行政管辖范围的15倍。在15倍的管辖范围内可以从容地布置碳汇、可再生能源的生产基地以及能源的消费,拥有这样的基础条件碳中和路线图才可以在广泛的管辖范围内根据地区条件从容制订。
 
第三,改革开放40年,一直是以城市GDP指标作为竞争轨道,这种竞争为经济产生了良性动力和纠错机制。城市就是一个“造富机器”,“造富机器”相互竞争,相互学习,相互进行协作,成为城市发展的主流。但在“十四五”期间我们需要转向双轨竞争,即GDP的竞争和减碳的竞争,用不着重新搞一套绿色GDP,目前长三角城市已经开始发力减碳竞争了,通过相互之间学习,相互之间竞争,相互之间的合作就形成了良性循环,财富增长的同时还可以减碳。
 
第四,城市作为主体,行业减碳也是非常重要的,比如能源系统、电力系统、燃气、石油这些系统也有路线图要制定,也有时间表要确定。但是这些行业的碳中和体系是从上到下的,但城市的碳中和体系是由下而上的,这两种体系一个是生成的碳中和体系,一个是构成的碳中和体系,两者之间互补方可增强中国碳中和体系的韧性。
 
城市作为碳中和体系应该怎么划分?有哪几个板块?我认为可以分为工业、碳汇和农村农业、建筑、交通、市政这五个在这五个板块中,可以想象有一些城市已经没有工业了,比如说北京,工业都迁移了,有一些旅游城市,比如丽江也没有工业,主要是旅游业。有一些城市在沙漠地带,像乌鲁木齐基本上就没有什么森林,所以碳汇量就很少。但是所有的城市都有建筑,都有建筑能耗,都有建筑的能源供应,都有交通能耗,也就是交通的碳排放,也都有市政和废弃物的处理。所以说即使城市有千差万别,但是有共性的三个板块就是建筑、交通、市政,这三部分的能耗减碳是完全可以开展相互学习和竞争的。
 
要把“建筑、交通、市政”这三方面的碳排放降下来,很重要的是依靠更多的技术创新和社会治理系统,比如法律、宣传、政策等,把行政手段和技术创新进行有机的组合。如果说采取碳交易碳税、车辆减排是精确减碳的话,碳价格机制或许会带来更多的收益和更小的不确定性。如果电厂生产出来多少电,排放出来多少碳,碳要就地封存,成本是非常高的。现在世界上最大电厂的碳封存系统也关掉了,为什么?封存的整个过程同样需要能源,而且这个能源也产生着碳排放,人们发现不仅成本极高,而且封存的过程中排出的碳比封存的还多,这显然就不合理了。
 
需要强调的是,“海洋碳汇”的潜力是巨大的,例如海洋里面有珊瑚、贝类,它们能够把二氧化碳转化成碳酸钙,这个封存过程中不消耗任何碳,这种封存叫自然封存,如果这种自然封存能够代替工业文明式的封存,效益是非常高的。碳中和技术还在不断创新,新的治理手段也在酝酿中,这些手段和技术决定着财富的分配和城市发展的潜力。
 
在交通方面,交通的模式出现了飞跃性的创新,为什么说飞跃性的创新呢?自古以来交通工具用什么燃料就排放什么样的温室气体,已经成为一个规律。但是现在不一样了,现在燃料要讲究“出身”,你的“出身”不一样,排放的碳也完全不一样,比如说我们经常讲的氢动能,氢气汽车用的燃料氢气如果来自于化石能源的,排放就很高,高到什么程度呢?高到比用汽油、柴油还高出20%以上。但是如果氢气来自于可再生能源,我们称之为绿氢,那么绿氢的碳排放量仅相当于目前燃油车的1/20,但氢气来源不一样,碳排放的差距就可能相差20倍以上,例如通过天然气制成的灰氢。如此一来,生物医疗、甲醇、乙醇、甲烷,“出身”不一样,碳排放是不一样的。第一次在交通模式的创新上要讲究燃料出身证明,而且要跟踪这些出身证明,里面不能掺假,要回溯到整个燃料生产的全流程。这样才能够精确地计量温室气体的排放,过程中有大量的新技术和治理手段投入使用,每项新技术,每项新的治理方法都是造富的新机会。
 
再比方说城市内部的交通,怎么叫好的城市内部交通工具呢?有三个要素,第一碳排放要低,第二占地面积要小,第三PM2.5的贡献要小,这样看来比如说自行车、电动自行车、电动车,或者公交、地铁,这些都是好的交通工具,为什么?因为PM2.5的贡献很小,而且PM2.5基本为0,碳排放很低。除了电动汽车的占地面积大以外,其他的占地面积都比较小。但是摩托车就是比较糟糕的交通工具了,碳排量很大,而且PM2.5的排放比一般的汽车还大,这样的交通工具从倡导绿色出行的角度应该是需要逐步淘汰的。但是很有意思,各个城市都在淘汰电动自行车,却很少人说淘汰摩托车,为什么?对摩托车牌照的发放和管理相关部门是可以要求收费和处罚,但电动车没有,这就是利益机制的作用,这是跟碳中和是截然相反、背道而驰的。
 
为什么中国要推行电动汽车,有人怀疑电动汽车用的电还是煤发电的,碳排放仍然是很高的,但是大家可以看到如果电动汽车用的是煤发的电,比起汽油、柴油的汽车来讲碳排放还是降低了20%。如果电动汽车用的是可再生能源的电,排放就归零了,所以说电动汽车不管怎样都能够降低碳排放,降到20%-0之间,我们还是要推行电动汽车。正因为如此,全世界都已经作出了自己的承诺,都列出了什么时候停止燃油车的生产,挪威做得最早,计划在2025年的时候就停止生产和销售燃油车,全部要电力化,或者是氢能源,这点对城市所有的造车企业都是前所未有的冲击,也是前所未有的机会。
 
第三,建筑模式的创新。建筑是所有的人都必须拥有的,要么是买来的,要么是租的,建筑的碳排放一直是被低估的,国际能源组织曾经对世界建筑进行了碳排放的估算,认为建筑的碳排放从全生命周期来讲是占全社会碳排放38%左右。但是在中国经过详细计算,我们建筑的全生命周期碳排放,居然占到了全社会的碳排放的48%,为什么会比国际的平均值还要高得多呢?是因为世界上百分之六七十的建筑是木材,木材是一种碳中性的建筑材料。但是在中国80%以上的建筑材料是用钢筋水泥,、钢筋水泥是不具备木材的“碳中性”的。
 
中国建筑的节能是整个碳中和体系中的最需要攻克的,从当前建筑运行相关的二氧化碳排放状况来看,我国公共建筑的总面积占比最小,但是耗能强度最大,单位面积公共建筑的碳排放约是日本的一倍;北方采暖建筑总面积不大,但每平米二氧化碳排放约为36公斤。现在还有很多南方城市都在计划实行集中供暖,如不谨慎考虑,这将会明显增加这些城市的碳排放。因为北方地区采暖每平方米建筑约排放这么多二氧化碳,主要是因为按平方米计费引发的浪费,如果在南方地区例如武汉、成都等实施集中供热,这显然属于高碳行为。
 
有许多人可能在离开家庭的时候会记得把电灯等用电设施关掉,但是暖气片是不会关的,因为暖气片是按平方米计价的,这也是我们所忽视的,事实上如果关了暖气片,节能的效果将比关电灯等用电设备要大出十倍。
 
另外,可以看到绿色建筑是全球流行的新的应对碳中和的建筑体制。绿色建筑有两个专有名词——第一个是全生命周期节能、减碳、节水、节采,室内环境比较好的建筑;第二个专有名词——绿色建筑是气侯适应型的建筑,即建筑的能源系统和围护结构能够随着气候的变化而自行调节,使建筑的用能模式发生适应性变化。。例如绿色建筑可以在夏天需要制冷时,将室内空气中的热储存在地下,到冬天时再把热量重新提取出来进行取暖,这两者在长江流域是可以实现平衡的,一个建筑能够对外界进行适应性的自我调整,这就叫做气侯适应型建筑。而且建筑的窗户是随着阳光的变化而自动进行变化,能够遮阳、吸收阳光,这些成本都是非常低的。建筑的节能如果从气侯适应性的角度来看,可以获得低成本的,但是高质量的节能建筑。
 
建筑发展到未来,利用越来越便宜的可再生能源,越来越便宜的光伏,就可以实现正能建筑。什么是正能建筑呢?所有的建筑都需要消耗能量,但是正能建筑利用光伏等可再生能源产生的能量比建筑本身消耗的能量还多,这时候就变成了正能建筑。一个城市如果所有的建筑大部分都是正能建筑,那么建筑将不再仅仅只是耗能单位,也可以成为产能单位。
 
正能建筑的屋顶经过了特殊设计,比一般的屋顶要大,朝阳的立面装满了太阳能光伏板,有些光伏做得越来越薄就像薄膜可以贴在墙上,贴在玻璃上,将来甚至可能做成涂料一样,涂上就可以发电,那个时候所有建筑的墙面都可以作为发电的单元。
 
更重要的是,现在电动车越来越多了,根据规划到2030年,中国可能有1亿到3亿辆的电动自行车,每辆电动自行车可以储60-90度电,1亿量就是90亿度电,可以储存在这里,可以帮助电网进行调峰,而且所有的电动车车主可以用峰谷电和一般的电价直接进行灵活的切换,获得额外的利益,这是一种新的通过电的储存来获得财富的新机会,是一个非常重要的大变革。
 
因此建筑脱碳潜力在于社区“微能源”系统。将风能、太阳能光伏与建筑进行一体化设计,同时利用电梯的下降势能和城市生物质发电,利用社区的分布式能源微电网以及电动车储能组成微能源系统。电力富余的时候,可以把电卖给电网,不足时候向电网购电,平时把电储存在电动车中。借助这个微能源系统,可以有效调节电网波动。例如在峰谷的时候,用电动汽车进行充电;当峰顶时,可以借用电动车所储电能反馈电网一部分电力,对电网用能进行调节。如果外部突发停电,社区也可以借助各家各户的电动车电能作为临时能源供应。
 
国外已经开展了大量研究,绿色建筑的高级阶段可以发展为“鱼菜共生”系统,使日常食物能够在建筑内实现并就近供应。鱼菜共生是一种新型的复合生态体系,它把水产养殖与水耕栽培两种原本完全不同的农耕技术,通过巧妙的生态系统设计,达到在建筑内科学的协同共生,从而实现养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。采取24小时灯光照射促进蔬菜生长,而且水的利用率可以达到90%以上。在这个案例中,楼顶单位面积的蔬菜产量是大田里的50倍左右,非常高效,很值得中国以城市为主导的“碳中和”体系学习。
 
需要指出的是,建筑应该有“负面清单”,城市不应该推行低密度发展,在南方地区推行按建筑平方米计价的集中供暖属于高碳行为,同时应避免“四联供”供能系统和玻璃幕墙的滥用。有数据表明,作为以玻璃幕墙为主的上海火车南站,其能源消耗造成的碳排放要比一般的混凝土建筑高出一倍,而如果该建筑建在广东,则会高出三倍,但是如果是建在北京、哈尔滨等地区造成的碳排放又会比一般建筑减少,所以在建筑节能设计方面,应着重考虑当地气候采取因地制宜的办法。另外,不提倡扩大使用中央空调来调节室内温度,中央空调由于其集中供能常常处于“大马拉小车”的状态,人均耗能是普通分体空调的好几倍。除以以外,不能在农村倡导消灭土坯房,农村抗震夯土农房实际上属于气候适应性建筑,土坯对热量的储蓄能力是钢筋混凝土的一倍以上,可以实现室内温度的自动调节,并且对于农村的夯土房如今早已有国家标准。
 
在市政创新方面,城市与自然对立的表现就在于生产、消费、降解三者的失衡,必须要逐步实现资源使用低碳化,对废弃物进行就近降解再循环。但是我国现在流行做法是对废弃物进行通过长途运输,然后集中处理,这种被称之为“静脉产业”的做法仍旧属于工业文明的处理方式。大自然对废弃物是“处处微循环”,工业文明的处理方法是“处处长循环”。这方面科学减碳就必须使各种废弃物就近循环使用。
 
建筑的钢材、水泥钢筋都是单方面消耗的,如果建筑采用的是耐候钢,或者甚至用不锈钢建造的,这样100年、甚至200年以后,由于材料基本上没有生锈,就能实现百分百回收利用,这样的话我们可以把建筑的材料能耗降到很低,因为所有的材料都是可以回收利用的,更重要的我们可以帮助钢铁行业来减碳,因为钢铁行业消耗的能源从铁矿石生产,一直到铁矿石的运输、铁矿石的粗炼、到钢材的精炼,整个过程中间消耗巨量的能源。如果直接用废钢材进行回收利用,就可以把碳排放减掉一半以上。更重要的是,如果所有的建材都是回收利用的,能源供应、材料供应就可以建立在内循环的基础上,中国就可以做到不依赖国外进口铁矿石,这一点是国家安全,而且是双碳战略的重要部分。
 
其次,中水多级多次回收再利用是减少供排水碳排放的重要途径。城镇住宅和生产单位污水,目前都是通过污水管网收集长距离输送到污水处理厂进行集中处理,这是一种工业化处理的方式,碳排放强度很高。值得推广的新模式是用分散式的集装箱式再生水处理器,这种方式不仅能够实现水的“微循环”,而且更节能、节地、节省投资。这种新的创新模式可以使污水在集装箱内进行1级B和1级A的处理,1级B处理的水未经脱磷除氮,所以这类水可以作为市政绿化用水,水中的氮磷等物质正是植物成长所需的养分,而经1级A处理的水则能够直接达到纯净水标准,这类水可以直接接入自来水管网,并且水质比远距离调水还好,碳排放更少,这样不仅实现了水的内部循环,而且也增强了城市的供水系统韧性。第二个节水的办法是户内“中水回用”。利用户内中水集成系统可以将洗脸盆、洗衣机、淋浴产生的废水集中储存在一个装置内自动进行过滤消毒,消毒后就成为抽水马桶、拖布池的用水。有人曾做过简单的计算,如北京市及周边约一千万户居民都用上这套建议的“户内中水”,每年约可节约南水北调对北京的世纪供水量(每年约6亿吨)。前者的碳排放显然要比几千公里调水要低得多。
 
再比方说如果采用海绵城市,把雨水进行搜集利用,雨水渗透到地下水,城市可以做到像海绵一样吸收雨水,小雨搜集利用起来,不是随便地排掉。在国外,不同等级的海绵,减碳的能力是不一样的,而且减下来的碳是可以拿到碳交易市场进行交易的。虽然海绵城市不论是设计、施工、运行等环节都需要花钱,但是可以通过碳交易市场增加财富,这种机制在美国等发达国家已经实施。
 
我们经常讲城市的绿化非常重要,城市的绿化不在于每一棵树能封存多少碳,更重要的是由这些绿化所产生的综合减碳效应成果显著。这是因为树木种植在城市内部可以有效降低热岛效应,减少人们在夏季对空调的依赖,在北京夏季有绿化范围和无绿化范围的温差可以达到8摄氏度。行道树木和小型园林中的乔木能够通过水蒸发和遮阳效应达到明显的环境降温作用,能够促使民众减少使用空调,从而间接地实现了节能减碳。
 
但是,要这种模式发挥作用,就需要把传统的绿地模式进行创新,传统的绿地模式往往非常大,大到几个平方公里,这样的绿地其实是不容易让人享受的,如果把绿地变成小块,而且用高大的行道树联系起来,形成网络后就可以达到树冠的面积占到城市的空间面积40%左右,从而把热岛效应大大降低,这样城市可以做到大规模的减少空调使用。也正是基于这种创新模式,立体园林建筑成为近几十年出现的建筑新模式,这种建筑可以使每户人家拥有20-50平方米的菜地花园。这些阳台菜园可以种花种菜,具有5大综合减碳效果,一是减少热岛效应,使夏天的空调有效减少,可以节省30-55%能源消耗。二是,因植物量很大,可以使小区绿化率提高到160%。三是可充分利用多余的中水和雨水在阳台园地实现水循环利用。四是将厨余垃圾简易处理后成为花草菜的肥料。五是微型园林有助居住者身心健康。
 
可以做个小结,通过以上的这些技术和手段,把2020年到2060年这之间的达峰和碳中和分成三个阶段,每个阶段采取不同的策略、不同的技术,我们可以从下而上来形成以城市碳中和为主体的良性变革。
 
第一,是双碳战略实际上是需要双创来推动的,因为70%以上的减碳要使用技术,鼓励企业创新,而且这也是涌现无数的大企业、新企业、高效益企业。
 
第二,中国实现碳中和要增加投资,将会超过150万亿元,这就意味着我们是第二次的财富分配机会,这些新的财富绝大多数要在城市和新创的企业之间获得分配,因为财富是创造出来的,投资也是企业来投的,这是财富第二次创造和分配非常好的机会。
 
第三,实现这样的碳中和是有阻力的,阻力来自于工业文明思路的锁定,因为传统的工业文明是需要大规模、集中、中心控制,但是碳中和需要小型化、分布式,跟前面是完全不一样的,就地循环,多级循环,这就需要用思路的创新、技术的创新、体制的创新来满足这样的需要。
 
第四,城市的减碳是从下而上,有众多的企业家参与,无数的创新行为产生,比如说通过顶层设实现互补,这种互补融合越强,整体的能源安全就越好。
 
第五,减碳是城市新的发展动力,大部分将会来自于碳中和战略的实施和碳中和战略实施过程中技术创新和经济体制的创新,这两方面的创新为城市带来了新的财富和新的发展机会。
 
谢谢。

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