1 低碳發(fā)展要求世界和中國一次能源構(gòu)成重大轉(zhuǎn)型

 

  氣候變化已成為世界各國面臨的最緊迫問題之一。2009 年12 月的哥本哈根會議以世界192 個國家的聲音，肯定了會議前夕國際能源署( IEA) 提出的“450 情景方案”的3 個具體目標(biāo)中的2 個，即全球平均氣溫不應(yīng)比工業(yè)化開始前高出2 ℃，這要求全球排放量減，到1990 年( 209 億tCO2當(dāng)量) 的50%。為此發(fā)達國家應(yīng)當(dāng)減少至少80% 的溫室氣體排放量，發(fā)展中國家的溫室氣體排放量應(yīng)當(dāng)比“通常情況下”低15% ～ 30%。至于第3 個目標(biāo)，即碳排放的峰值年和減排到1990 年排放量的50% 的時限，以及發(fā)達國家以資金和技術(shù)支持發(fā)展中國家減排的具體安排，留待2010 年年末的墨西哥會議解決。能耗、一次能源構(gòu)成和應(yīng)用碳捕獲和封存( Carbon Capture and Sequestation，CCS) 技術(shù)三者與CO2排放之間的制約關(guān)系，并推算出了在上述減排目標(biāo)和進程下世界能耗和一次能源構(gòu)成變化的走勢。

 

  未來的10 ～ 20 年，即2020 ～ 2025 年，將是世界一次能源構(gòu)成的轉(zhuǎn)折點。可再生能源與石油( 曲線Ⅰ和Ⅳ) 在一次能源構(gòu)成中的排位互換;而煤和天然氣( 曲線Ⅱ和Ⅲ) 的走勢高低將取決于煤的CCS技術(shù)的經(jīng)濟指標(biāo)與非常規(guī)天然氣開采成本和規(guī)模兩者之間的博弈。圖1 中最右端的能源構(gòu)成是在IEA提出的2050 年總能耗約225 億tce / a 的情況之下，可再生能源、天然氣、煤和石油4 種能源的構(gòu)成比與目前剛好逆轉(zhuǎn)，且大部分的煤通過CCS 利用，對應(yīng)的CO2排放量能夠控制在108 億t / a 的情景。至于2010 年年末的墨西哥坎昆會議中對長期目標(biāo)時間點的共識是否是2050 年，還是推遲到2060 年，并不會改變圖中各曲線變化的趨勢，只不過各條曲線的斜率變化都將放緩而已。

 

  在目前世界能源轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展的格局中，中國處于最特殊的地位。這是由下列幾個因素決定的:中國是世界人口第一大國，由于煤的消耗占一次能源近的70% ，CO2排放不僅總量最多，人均也已超過世界平均值，但是人均GDP 還很低，屬于發(fā)展中國家。這決定了中國繼續(xù)完成工業(yè)化和城鎮(zhèn)化只能走低碳發(fā)展之路。未來10 ～ 20 年中國的總能耗還會增加，CO2排放也將經(jīng)歷一個先增再減的過程，2 個峰值年都可能出現(xiàn)在2023 ～ 2030 年之間。但在達到峰值年之后，中國的碳減排將與世界同行.

 

  核能與可再生能源以5% 的年率持續(xù)增長，10 年后中國非常豐富的非常規(guī)天然氣資源得以大規(guī)模開發(fā)，煤的CCS 利用比例2020 年以后的30 年間從10% 提高到60% ，石油因資源的有限性和CCS 利用的規(guī)模限制將在2020 年左右達到峰值后逐步減少。

 

  2 城市一次能源到終端利用( 工業(yè)、商住和交通) 的新格局

 

  2. 1 低碳時代一次能源在城市用能中的格局

 

  低碳發(fā)展要求世界和中國的一次能源消費格局在30 ～ 40 年間完成如圖1 所示的重大轉(zhuǎn)型。煤最終必須在捕獲和封存CO2的條件下( CCS) 才能利用;由于CCS 技術(shù)的經(jīng)濟規(guī)模所限，使它必然退出城市終端用能市場，轉(zhuǎn)向發(fā)電和煤氣化多聯(lián)產(chǎn)為主( 后者即是帶冷熱電聯(lián)供的現(xiàn)代煤化工Multi-Producted Coal Chemistry /Combined Cold，Heat andPower，MCC /CCHP) ，部分用于制水泥和煉鐵( 煤或合成氣直接還原煉鐵將替代傳統(tǒng)的焦炭/ 高爐)。

 

  可再生能源將大部分用于電力生產(chǎn)，部分直接用于低品位、低能量密度的建筑用能和化工原料。天然氣超過石油成為主要的工業(yè)和民用燃料。

 

  2. 2 未來10 ～ 20 年城市能源需求的挑戰(zhàn)按照表1 的估算，中國的總能耗/ 人均能耗將分別由2005 年的22. 2 億tce / 人和1. 7 tce / ( 人·a) 增加到2020 年的41 億tce / 人和2. 93 tce / ( 人·a)。

 

  顯然在這個完成工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的歷史時期內(nèi)，增加的能耗主要是在城市工業(yè)、建筑和交通3 大領(lǐng)域。

 

  由天津市供熱辦的數(shù)據(jù)可知，該市集中供熱負(fù)荷將由目前的200 萬m2 增加到2013 年的2 400 萬m2和2020 年的5 500 萬m2。由國家發(fā)改委能源所的數(shù)據(jù)可知，珠三角城市建筑面積在2030 年將達到160 億m2 ，接近目前的4 倍。目前廣東空調(diào)耗電已占電網(wǎng)夏季高峰負(fù)荷的50% ，如此大幅度增長的供能需求增長，按照現(xiàn)在的利用模式和能效，是不可承受的。

 

  2. 3 CHP 和DES /CCHP 在能源終端利用中的地位

 

  至少在21 世紀(jì)中葉之前，氣候變化所要求的能源轉(zhuǎn)型還容許使用一半的化石能源。迄今為止，在中國占總能耗80% ～ 85% 的工業(yè)和商住建筑能耗中，大部分都是低品位的熱能。例如，占中國能耗近40% 的過程工業(yè)，終端能耗熱/ 電比在5 以上，大部分在400 ℃以下;建筑能耗的80% 的溫位與環(huán)境溫度只差10 ～ 30 ℃。按照熱力學(xué)第二定律，化石能源化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電力的效率不可能為100% ，必定有一部分以較低溫位的熱量的形式傳遞到環(huán)境。熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP) 正是運用這個規(guī)律，同時產(chǎn)電和熱，提高了能源轉(zhuǎn)換效率。但是傳統(tǒng)CHP 的熱電比取決于特定的技術(shù)，不能適應(yīng)各種終端用戶變化的需求。

 

  發(fā)達國家近30 年來建筑物能效大大提高，一是圍護結(jié)構(gòu)熱工性能有所改進，二是采用分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)( Distributed Energy System /Combined Cold，Heat and Power，DES /CCHP) 集成各種熱機、熱泵、吸收制冷和可再生能源技術(shù)，實現(xiàn)化石能源“吃干榨凈”的高效利用。前者使住宅單位面積能耗逐年降低，僅為中國的50% ，后者使公共建筑一次能源的終端利用效率提高到70% 以上?？梢哉f，只要人類還使用化石能源和生物質(zhì)能，CHP 和DES /CCHP就是科學(xué)用能的必由之路，永遠不會過時。發(fā)達國家正在繼續(xù)和加深研究這些措施，并成為他們完成減排指標(biāo)的重要途徑。丹麥全國DES /CCHP 產(chǎn)生的電力已經(jīng)超過50% ，美國2000 年已定下2020 年達到29% 的目標(biāo)，而中國CHP 裝機雖占10% ，產(chǎn)電量則遠低于此，發(fā)展空間還很大。

 

  2. 4 終端用能模式的轉(zhuǎn)型和效率提高的途徑

 

  按照國際市場天然氣的價格，中國城市終端用天然氣和煤的等熱值比價約為2. 5 ～ 3 倍。簡單地用天然氣替代煤用于城市供暖和工業(yè)鍋爐，單位面積供暖費用和蒸汽價格都將至少增加1 倍。這是居民和工業(yè)企業(yè)都無法承受的。同時，這也使天然氣下游市場難以按照市場機制進行開拓。另一方面，按照這種傳統(tǒng)模式以氣代煤，能效提高有限，CO2減排也只有40% ～ 50% ，不能適應(yīng)中國節(jié)能減排的目標(biāo)要求。這是擺在當(dāng)前中國城市用能面前的一道難題。

 

  與發(fā)達國家相比，中國的國情特點如下:一是城鎮(zhèn)化要求繼續(xù)新建大量新城鎮(zhèn)和住區(qū);二是城市工業(yè)區(qū)、商業(yè)中心和居住區(qū)的布局及模式與西方國家大不相同。這就使得中國能夠、而且必須在借鑒西方國家DES /CCHP 經(jīng)驗和技術(shù)的基礎(chǔ)上，依照具體國情，自主創(chuàng)新，創(chuàng)立中國自己的城市終端用能模式和DES 系統(tǒng)。在政府主導(dǎo)的經(jīng)濟體制下實現(xiàn)跨越式發(fā)展:伴隨工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進展，使多數(shù)工業(yè)園區(qū)80% 的供暖、空調(diào)、熱水能耗和占14% 的用電能耗可以盡可能地用天然氣DES /CCHP 加可再生能源集約化高效聯(lián)供，不足部分由電網(wǎng)提供。

 

  迄今為止，絕大部分交通能源依賴石油產(chǎn)品的局面將隨著科技的加速進步而根本改變。占中國柴油耗量近半的中、重型卡車、部分公交車將改用高效、廉價、低排放的LNG;智能電網(wǎng)所推進的插電式汽車將替代大部分小型轎車的燃油;第二代生物燃油將提供大部分航空燃料;非糧乙醇和煤基二甲醚將取代部分仍作為車用燃料的汽、柴油;太陽能制氫氣/燃料電池車也將在20 年后實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。上述交通替代能源科技以及高鐵、城市公共交通的發(fā)展所帶來的經(jīng)濟、能效和CO2排放方面的優(yōu)勢，必將在今后20 ～ 40 年替代絕大部分汽、柴油。這樣就可以使耗量逐漸減少的石油與帶CCS 的煤氣化和生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)一道，主要用于有機化工原料。

 

  3 新格局下城市能源供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)、運營和監(jiān)管機制

 

  3. 1 發(fā)電、供熱、制冷能源轉(zhuǎn)換聯(lián)產(chǎn)———終端供應(yīng)組合呼喚集成創(chuàng)新

 

  必須指出的是，CCHP 決不是反對者簡單理解的0. 2 MPa 抽汽加熱120 ℃ 熱水供暖，蒸汽吸收制冷供7 /12 ℃冷凍水這樣概念化的組合。它是基于科學(xué)用能，即“高熱高用、低熱低用，溫度對口、梯級利用”的思想，嚴(yán)格按照熱力學(xué)第二定律和經(jīng)濟學(xué)理論，采用系統(tǒng)工程方法，在對各種冷熱電用戶8650 h / a 負(fù)荷統(tǒng)計、分析的基礎(chǔ)上，采用各種燃?xì)庾鞴?a href="http://www.rijz.cn/t/發(fā)電技術(shù).html" >發(fā)電技術(shù)、各種制冷技術(shù)、熱泵技術(shù)、再生能源利用技術(shù)，以及強化傳熱技術(shù)，集成建模和優(yōu)化求解而得到的，在經(jīng)濟效益、能效、CO2減排3 個方面都比較好的組合方案，是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)與各種能源轉(zhuǎn)換、傳遞科學(xué)和技術(shù)的集成。某些CCHP 項目效果不顯著，是源于過于簡單化的理解和主觀的組合所致。

 

  目前許多北方大城市迫于環(huán)境和CO2減排壓力，正在大規(guī)模淘汰燃煤的CHP 供暖和工業(yè)供熱機組;有些城市正在走大規(guī)模地源或海水源熱泵路線;因地質(zhì)條件有限或沒有打井位置的中心區(qū)，只能以天然氣聯(lián)合循環(huán)機組為基礎(chǔ)，尋找其它的熱泵熱源。

 

  由此，一批中國特色的天然氣CCHP 創(chuàng)新系統(tǒng)將脫穎而出。除此之外，需要考慮的問題是非供暖期怎么辦? 如何開發(fā)常年的生活熱水供應(yīng)市場? 如何開拓公共建筑夏季供冷的用戶? 對于中國南、北方的不同城市，情況大不相同。如果說燃煤CHP 供熱機組還常常虧損的話，以比煤貴2 ～ 3 倍的天然氣為熱源按常規(guī)CHP 供暖，沒有集成技術(shù)的突破和機制的創(chuàng)新，經(jīng)濟上是完全不可行的。

 

  此外，隨寒流來去供暖期熱負(fù)荷也有成倍的波動，同時熱負(fù)荷隨城區(qū)建設(shè)的逐步擴大而增長。這就要求系統(tǒng)必須有一定的柔性和前瞻性，不僅可以適應(yīng)四季、晝夜等氣候條件的變化，也應(yīng)考慮到能源價格等市場條件的變化和園區(qū)規(guī)模的擴展，甚至新的成熟技術(shù)的應(yīng)用。幾十個工程規(guī)劃的經(jīng)驗表明，由于氣候條件、負(fù)荷的時間變化和空間分布、附近可用的余熱和再生能源的情況有所不同，每一個項目的規(guī)劃方案都是不一樣的。例如，一個項目采用35℃左右的汽輪機冷凝潛熱循環(huán)冷卻水，在能源站內(nèi)用不同的廢熱或低溫余熱加熱到45 ～ 50 ℃，連續(xù)輸送到分散在用戶負(fù)荷中心的熱水站儲罐，再根據(jù)實際情況，分別采用當(dāng)?shù)乜捎玫?、最便宜的方式，將其加熱?5 ℃左右，供隨時使用。這些方式主要包括熱水型蒸汽吸收制冷，即梯級利用70 ℃左右的溫排水、蒸汽吸收熱泵、電壓縮熱泵、太陽能集熱器、小( 微) 型CCHP 的余熱等。包括管網(wǎng)、儲罐等投資折舊在內(nèi)，熱水成本只是天然氣家用熱水器成本的一半。

 

  工業(yè)的CCHP 項目還必須建立在采用能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)規(guī)劃和改進能源利用的總體方案的基礎(chǔ)上。一個過程工業(yè)企業(yè)，首先必須優(yōu)化工藝和總流程，降低工藝總用能，然后再采用換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化匹配、低溫熱系統(tǒng)優(yōu)化利用、余熱升級利用等技術(shù)提高能量回收循環(huán)利用率。這樣，需要通過CHP 或CCHP 由一次能源轉(zhuǎn)換的冷、熱、電負(fù)荷將會大大減少。國務(wù)院把能量系統(tǒng)優(yōu)化列為“十一五”國家重大節(jié)能工程的真正意義就在于此。

 

  3. 2 中國城市規(guī)?；茉醇晒?yīng)系統(tǒng)的類型中國地域廣闊，各城市的氣候和產(chǎn)業(yè)特點千差萬別，DES /CCHP 大致可有下列幾種類型。

 

  1) 北方集中供暖為主型。如3. 1 節(jié)所述，首先必須滿足大部分城市居民冬季供暖的需求。進而考慮非供暖期如何開拓冷用戶和熱水用戶，延長機組設(shè)備利用時間和提高天然氣轉(zhuǎn)換效率; 如何將地、水、工業(yè)廢熱等各種低溫熱源和可再生能源相結(jié)合來適應(yīng)四季不同的供能服務(wù)。

 

  2) 南方區(qū)域供冷為主型。以滿足城市商業(yè)、行政中心區(qū)公共建筑集中供冷需求為主，規(guī)劃天然氣能源轉(zhuǎn)換機組的規(guī)模和類型;同時向附近住區(qū)居民提供生活熱水，以充分利用能源轉(zhuǎn)換價值鏈末端的極低品位余熱，提高能源利用效率。

 

  3) 大型過程工業(yè)( 園區(qū))。過程工業(yè)多以熱加工為主，不論南、北方，主要熱用戶是工業(yè)用蒸汽，規(guī)模從數(shù)十t / h 到數(shù)百t / h 不等，而且多半是24 h 連續(xù)用汽。這類項目可采用2 ～ 3 臺6B 級或9E 級燃?xì)廨啓C+ 余熱鍋爐為基本配置的聯(lián)合循環(huán)機組為基礎(chǔ)，配以抽凝和背壓式汽輪機組，能夠使能源轉(zhuǎn)換效率達到70% 以上。

 

  4) 大型聯(lián)合循環(huán)調(diào)峰機組———離散制造業(yè)園區(qū)。本文4 節(jié)中給出了具體實例。

 

  5) 現(xiàn)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)園區(qū)。有2 種基本類型,過程工業(yè)園區(qū)的負(fù)荷以蒸汽為主，用量從數(shù)十t / h到數(shù)百t / h 不等;離散制造業(yè)園區(qū)以耗電和空調(diào)制冷負(fù)荷為主。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)園區(qū)的特點也是商業(yè)建筑、住區(qū)與工業(yè)園區(qū)毗鄰或交錯，聯(lián)供蒸汽、熱、冷的負(fù)荷有利于提高能源轉(zhuǎn)換和終端供應(yīng)效率。

 

  6) 大城市規(guī)劃新區(qū)。布局規(guī)劃有2 種不同類型:一是整個城市統(tǒng)籌布局，大工業(yè)區(qū)、住區(qū)和CBD各自集中，相互隔離，三類區(qū)域供能需求不同，較難實現(xiàn)集成聯(lián)供;另一種是分多個區(qū)塊或中心城區(qū)加衛(wèi)星城區(qū)( 副中心區(qū)) 規(guī)劃布局，在每個區(qū)塊內(nèi)規(guī)劃工業(yè)區(qū)、住區(qū)和CBD，這樣的功能區(qū)較小、相互之間的距離近，有可能集成聯(lián)供。

 

  7) 新規(guī)劃的中小城鎮(zhèn)。在幾km2 范圍內(nèi)，根據(jù)氣候條件和自身負(fù)荷特點，可規(guī)劃1 個或幾個集約化的冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)。

 

  8) 獨立的公共建筑群。南方現(xiàn)有城市中心沒有條件規(guī)劃大型DES，但可以規(guī)劃公共建筑群小型DES /CCHP，如醫(yī)院、學(xué)校、機關(guān)或密集的酒店和商廈集群。其特點是同時有空調(diào)冷水和熱水需求，負(fù)荷在1 ～ 5 MW 左右。

 

  9)現(xiàn)有分散電源點聯(lián)合循環(huán)機組的改造。以廣東為例，已建的30 多臺9E 聯(lián)合循環(huán)機組汽輪機都是純凝的。按照附近城鎮(zhèn)各類冷、熱、蒸汽的具體需求負(fù)荷，可部分改造為抽凝和背壓機，可以大大提高能源效率和運營的經(jīng)濟效益。

 

  3. 3 城市能源供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)、運營和監(jiān)管機制上述各種類型能源供應(yīng)系統(tǒng)的簡單描述已經(jīng)勾畫了出一個新的高科技服務(wù)行業(yè)的雛形。這不是一個孤立的行業(yè)，而是同城區(qū)工業(yè)、商住、交通規(guī)劃和布局密切交織在一起的。因此其發(fā)展有自己的規(guī)律性要求。

 

  1) 必須由政府牽頭，在城市發(fā)展總體規(guī)劃格局下，統(tǒng)一規(guī)劃、布局，否則完全無法建設(shè)。

 

  2) 能源供應(yīng)服務(wù)屬于公用事業(yè)，牽涉千家萬戶民生，但又不是要害部門，無需由政府包辦或國有企業(yè)壟斷。OECD 國家30 年的經(jīng)驗表明，由電力、燃?xì)夂湍茉捶?wù)等利益相關(guān)方按照市場機制組合且允許包括多種所有制的股份公司作為投資建設(shè)和運營的主體，有利于平衡各方利益、抵御各種風(fēng)險。

 

  3) 政府在統(tǒng)一規(guī)劃下，主持投資建設(shè)的項目業(yè)主招標(biāo)，適當(dāng)給以融資支持、稅收優(yōu)惠，提供良好的投資運營和技術(shù)、設(shè)備等各方面的支持是十分必要的。

 

  4)能源供應(yīng)服務(wù)公司在一個區(qū)域內(nèi)具有市場

 

  的獨占性。因此各種能源供應(yīng)服務(wù)價格需由政府部門監(jiān)管，必要時應(yīng)舉行公眾聽證會，平衡各方利益。

 

  目前一些地方的一些企業(yè)以“搶灘登陸”的心態(tài)，期望從地方政府手中獲取區(qū)域排他性燃?xì)馓卦S經(jīng)營權(quán)，從而獲得地區(qū)能源供應(yīng)的壟斷經(jīng)營權(quán)和定價權(quán)，以獲取超額的利潤。這不僅會侵害用戶的利益，而且也給能源供應(yīng)服務(wù)行業(yè)的健康發(fā)展帶來了負(fù)面的影響。必須意識到，城市能源供應(yīng)服務(wù)企業(yè)屬于帶有公益性質(zhì)的、長期穩(wěn)定、低風(fēng)險、低收益的行業(yè)。政府的支持、優(yōu)惠和監(jiān)管是保障其公益性，維護廣大用戶利益、促進行業(yè)發(fā)展、擴大就業(yè)、社會穩(wěn)定的基石。企業(yè)片面追求利潤、不盡社會責(zé)任，或政府方支持和監(jiān)管缺位，都是不能容許的。

 

  4 新格局下城市能源規(guī)劃如何制定

 

  低碳經(jīng)濟是前所未有的新事物，新能源格局下的城市第二代能源供應(yīng)系統(tǒng)如何規(guī)劃也是一個嶄新的課題。從時間和空間兩方面來分析，都需要拓展視野、高屋建瓴，要求在工作方法和機制上有所創(chuàng)新。

 

  1) 經(jīng)濟社會發(fā)展目標(biāo)和約束條件

 

  今后10 ～ 20 年，國家經(jīng)濟社會發(fā)展目標(biāo)和生態(tài)、CO2減排等約束條件都已基本確定。在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，一個城市的發(fā)展規(guī)劃將不僅僅體現(xiàn)為GDP 的總量和人均年增長數(shù)據(jù)，而必將有城市化率、能源強度ε、碳強度κ，以及總能耗、總排放量等各項指標(biāo)的約限。換句話說，城市的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃必須給出類如表1 中列出的、與國家發(fā)展規(guī)劃相應(yīng)的數(shù)據(jù)，描繪出城市在生態(tài)約束下的科學(xué)發(fā)展格局。

 

  不能像以往那樣，僅憑GDP 目標(biāo)、一次能源消耗和能源彈性系數(shù)的歷史數(shù)據(jù)外推出未來各年份的能源需求總量就萬事大吉。文獻研究了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能效、一次能源構(gòu)成對能源強度ε、碳強度κ，以及總能耗、總排放量等的影響關(guān)系。顯然，低碳經(jīng)濟時代的城市能源規(guī)劃必須做到這樣的深度。

 

  2) 目標(biāo)約束下城市發(fā)展規(guī)劃初稿的制定

 

  首先可以根據(jù)城市在地區(qū)中的定位，擬定發(fā)展規(guī)劃的初稿，包括一、二、三各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模、比率和內(nèi)容，工業(yè)、商住、交通3 大耗能領(lǐng)域的空間布局以及按時間發(fā)展的進度。城市功能區(qū)的空間布局規(guī)劃對于能源規(guī)劃有著決定性的影響。如上所述，如西方許多城市，工業(yè)區(qū)、住區(qū)和CBD 在空間上相互分開的統(tǒng)一布局必然帶來工作日大流量、長距離的人流交通負(fù)荷。3 種功能區(qū)的能源需求也各不相同，必須分別規(guī)劃。分多個區(qū)塊、在每個區(qū)塊內(nèi)規(guī)劃布置工業(yè)區(qū)、住區(qū)和CBD 有可能實現(xiàn)冷熱電需求互補，提高能效?？傊?，城市發(fā)展和建設(shè)布局規(guī)劃初稿是進一步制訂能源供應(yīng)規(guī)劃的基礎(chǔ)。

 

  3) 工業(yè)、商住、交通能源規(guī)劃的細(xì)化

 

  有了工業(yè)、商住、交通和空間布局的初步規(guī)劃，就可以進一步細(xì)化制訂能源利用的具體規(guī)劃方案了。以盡可能提高規(guī)?；奶烊粴釪ES /CCHP 能源供應(yīng)系統(tǒng)在城區(qū)的覆蓋率為指針，依照具體情況，參照3. 2 節(jié)中9 種類型能源供應(yīng)系統(tǒng)來制訂具體方案。不排除因考慮能源供應(yīng)的優(yōu)化而反饋調(diào)整功能區(qū)布局的可能。

 

  深圳市光明新區(qū)是一個有一定典型意義的例子。這個在原有2 個鎮(zhèn)的基礎(chǔ)上新規(guī)劃的156 km2、100 萬人口的城區(qū)，以高科技離散制造工業(yè)園區(qū)為目標(biāo)，新設(shè)了1 個3 × 9F 天然氣調(diào)峰機組的電力布局需要，規(guī)劃了1 個以該電站為主體的DES /CCHP能源供應(yīng)系統(tǒng)，兼有向工業(yè)廠房和CBD 供冷，向居民供應(yīng)生活熱水的優(yōu)勢，可使發(fā)電成本顯著降低，天然氣能源利用效率提高到了75% 以上。

 

  南方遠離居民區(qū)的純CBD 或離散制造業(yè)工業(yè)區(qū)，僅有空調(diào)制冷負(fù)荷，沒有熱水負(fù)荷，低品位余熱沒有適宜用戶，就難以達到更高的能效。單純以普通市民住區(qū)為對象規(guī)劃區(qū)域供冷，按目前的生活水平和經(jīng)濟能力，也還難以實現(xiàn)。北方城市則不然，氣候條件要求集中供熱覆蓋所有的居民住宅，必須以此為供能規(guī)劃目標(biāo)。但夏季空調(diào)負(fù)荷則只有商業(yè)和公共建筑的需求，蒸汽需求則取決于過程工業(yè)的布局安排。集約化的DES /CCHP 系統(tǒng)設(shè)置與城市功能區(qū)規(guī)劃布局之間有可能需要多次反饋、協(xié)調(diào)，這就是中國國情所要求的集成創(chuàng)新。

 

  交通能源規(guī)劃需要落實到功能區(qū)塊空間布局所要求的交通方案，包括市內(nèi)優(yōu)先發(fā)展的軌道交通———接駁巴士/BRT 銜接的規(guī)劃;各類中、重型卡車，公交車采用LNGV 的產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)規(guī)劃;小轎車逐步轉(zhuǎn)向插電式汽車、混合動力車或DME、摻加甲醇或非糧乙醇汽油的規(guī)劃;以及長遠的氫氣燃料電池車的規(guī)劃。

 

  有了上述細(xì)化的規(guī)劃工作，就可以相當(dāng)準(zhǔn)確地估算出各區(qū)塊和全市工業(yè)、商住用能對天然氣和電力供應(yīng)的需求總量和空間分布，交通用電、LNG 和其它燃料的數(shù)量，以及各能源消耗按年度增長、變化的趨勢。

 

  4) 立足于能源規(guī)劃的城市發(fā)展規(guī)劃

 

  落實到每個區(qū)塊的、與功能區(qū)規(guī)劃融為一體的多個DES /CCHP 系統(tǒng)規(guī)劃所包含的冷、熱水，以及蒸汽管線( 網(wǎng)) 的網(wǎng)絡(luò)和路由，必須與城區(qū)道路和綠化規(guī)劃協(xié)同配合。原來各自獨立規(guī)劃的高、低壓供電網(wǎng)絡(luò)、商住炊事用低壓天然氣管網(wǎng)，在冷熱電聯(lián)供的能源系統(tǒng)規(guī)劃下，自然也會大不相同。這就給城市規(guī)劃道路和配套的共同管溝奠立了基礎(chǔ)。

 

  更重要的是，細(xì)化的能源規(guī)劃能夠給出城市對天然氣、石油、煤、可再生能源的需求逐年增長數(shù)據(jù)，據(jù)此便可以推算各類能耗是否能夠滿足國家下達的各項指標(biāo)。城市中心雖然不再燃煤，但市郊燃煤電廠和外部電網(wǎng)供入的電力都是要追溯到實際消耗的一次能源和碳排放量的。規(guī)劃之中還必須列入相應(yīng)的燃煤電廠、市內(nèi)現(xiàn)代煤化工、煉焦和水泥企業(yè)燃煤排放的CO2通過CCS 技術(shù)捕獲和封存的逐年進展數(shù)據(jù)，這是控制碳排放指標(biāo)所必須的。

 

  文獻給出了由產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能效和一次能源構(gòu)成估算能源消耗和能源彈性系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。

 

  人們通常誤以為節(jié)能降耗取決于風(fēng)機、水泵、家電等耗能設(shè)備或產(chǎn)品的效率，或建筑物墻體等的保溫性能。上述分析表明，無論是在國家層面，還是對于一個城市，節(jié)能減排，即單位GDP 耗能和排碳，或能源強度ε 和碳強度κ 降低等指標(biāo)的落實，根本上取決于制訂經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃與制訂一次能源到終端利用規(guī)劃的密切配合與協(xié)同。其間的關(guān)系是清楚的、可分析推算的、可控制的。市政府只把指標(biāo)分解下壓到區(qū)、縣、企業(yè)一級是無濟于事的。反之，通過2 個規(guī)劃的協(xié)同制訂，落實工業(yè)、商住和交通領(lǐng)域能量系統(tǒng)優(yōu)化以及冷熱電聯(lián)供技術(shù)和機制的創(chuàng)新和升級，就完全有可能實現(xiàn)低碳、高能效的經(jīng)濟、社會科學(xué)發(fā)展目標(biāo)。