搜索

演讲人：

      仇保兴，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，学者型官员，主要关注中国城镇化发展与生态城市建设。

一、理想碳中和路线图五特征

什么才是好的碳中和路线图？我认为好的路线图应具备五个特征：一是安全韧性，即系统建立以后，经得起外界的冲击；二是成本趋降性，使该路线图具备普适性；三是技术可靠性；四是灰绿系统兼容，平稳过渡，例如可以把燃煤电厂进行绿色改造，使原来的灰色系统和绿色系统兼容，或者将原有的煤发电厂作为应急电厂；五是进口替代性。如果满足这五个特性，那么中国城市的碳中和路线图，就能建立在行之有效的基础上。

图1 各类可再生能源发电技术成本下降程度

二、实施以城市为主体的碳达峰、碳中和战略的四点理由

选择以城市为主体的碳达峰碳中和战略有四点理由：第一，城市本身就是人为温室气体排放的主角，根据联合国统计，城市所排放的温室气体占到人为温室气体总排放量的75%左右。第二，我国的城镇行政管理范围包括农村和原野，西方城市管辖范围只局限于城市建成区。广阔的管辖范围有利于因地制宜布局可再生能源、碳汇以及城市和农村可再生能源生产基地。第三，改革开放40年来，以城市为主体的经济发展动力来自于城市之间的竞争与相互学习，未来应该转向城市经济发展GDP与减碳的双轨竞争。第四，以城市为主体的碳中和线路图是从下而上生成的，该体系可与电力系统和石化系统从上而下构成的碳中和体系互补，保证全国碳中和体系的韧性、多元性和安全性。

图2 都市圈各市碳排放峰值推演示意图

数据来源：《中国碳核算数据库》、《长三角地区碳源碳汇的多尺度时空格局演变研究》、各市统计年鉴

目前，以城市为主体的双碳战略实施仍存在不足。现有的国际标准是C40组织在十几年前就制定的《城市温室气体核算国际标准》，该标准现在看来并不合理：第一，固定源能源内容杂乱；第二，供给侧与消费侧不分；第三，企业责任和市民行为减碳分不清楚；第四，现代化建筑可将产能和消费结合在一起，原标准无法合理核算。以城市为主体的双碳战略的实施可分成“工业、碳汇和农村农业、建筑、交通、市政废弃物处理”五个模块。

将未来碳中和的新技术和新政策归纳起来分析，横轴是不确定性，纵轴是收益（如图3）。例如，碳税或者碳交易收益和确定性都很高，可优先推荐；光伏、风电随着成本的下降，收益不断地上升，确定性持续改良。相反的，采取强制命令、关闸拉电等行政手段不确定性高且收益很差。在碳封存问题上，生物学家提出用海洋生物贝类、珊瑚和陆地的贝类进行碳封存，吸收二氧化碳并转化为它的壳体，该方法不仅可靠性强，且封存过程碳排放为零。这些大量新技术还在等待研发实施，所以双碳需要创新需要双创推动。因此，城市之间的竞争能够大大提升低碳新技术应用的合理性和投资效益，防止错误路径锁定。当前，我们正进入数字时代，数字技术的应用就可以很大程度帮助减碳，使得减碳的过程做到可检测、可公示、可追溯，为碳交易奠定下基础。

图3 碳中和新技术与新政策归纳图

三、城市碳中和的四大模块

（一）碳汇

碳汇方法过高估计了森林储碳的能力。单位木材蓄积量储碳能力有限，我国每年通过森林新增的储碳能力只有3.6亿吨左右，不足我国每年总排放量106亿吨的零头。因此，通过树林蓄积量提高减碳效果希望渺茫。在我国西北地区大量的盐碱地、草原、沙漠是不能种树的，但可以铺太阳能板。如果按照减碳量来算，每亩太阳能板所减少的二氧化碳排放相当于15.4亩的林地。国家林业局给出，广东地区的林地碳汇量是1.2吨，而北方地区例如河南则是0.6吨，相较于每年排放的二氧化碳量，依靠种树来减碳，封存的二氧化碳量只能占到总排放量的百分之几。

但城市内种树具有综合减碳效应，不过种树也有负面清单：例如老树移植、异地远距离运送种植、非专业植树等都并不减碳，或者在年降雨量少于500毫米的地方植树也都是高碳行为，因为这种地区树木正常生长肯定需要人为浇灌，人为浇灌的过程中产生的碳排放相较于林地的自然碳汇可能还多些，有些得不偿失。需要指出的是，不同品种、不同树龄的树林，产生的碳汇量都不一样。碳四类植物由于它的光合作用比一般碳三类植物高约一倍，例如玉米、高粱等，这些植物用同样的水灌溉，但在成长的过程中吸收的碳远超其它植物。

（二）交通

从交通的角度来讲，不同“出身”的燃料减碳效益完全不一样。例如氢能汽车中如果氢气产自于化石能源，其实不如直接用汽油柴油，因为制造氢气过程排放的二氧化碳比直接用汽油柴油和甲烷要高许多。这也是灰氢和绿氢的碳排放相差巨大的原因。同样，生物甲烷来自于有机废弃物，从液体肥料中以及从玉米里提炼出来的甲烷在全生命周期内的产生的碳排放相差2倍。不同“出身”的燃料含碳量不同，包括生物柴油、乙醇等等，因此只有明确“出身”才能搞清楚含碳量。

图4 使用不同燃料的乘用车的温室气体排放量比较

从城市内部交通看，自行车、电动自行车都非常重要。城市内部交通有三个约束条件，一是碳排放量，二是占有空间，三是PM2.5排放量。摩托车、燃油汽车、使用灰电电动车这三者总体上碳排放比较大。此外，摩托车不仅二氧化碳排放大，而且pm2.5排放量还高于一般汽车，燃烧不完全且噪音大，所以各城市应该是禁摩，而非禁电动自行车。尽管当前大量电动车所使用电为煤发电，但整体减排效益也可比燃油车提高20%。因此，电动车要替代燃油车不管从什么角度来看都是合理的。世界各国经纷纷出台停止生产和交易燃油车的时间表，其中挪威最快在2025年停止生产和销售一切燃油车。中国目前走在前面，不过具体的发展目标还要进一步确定。

图5 全球停止生产燃油车时间表

（三）建筑

从每年建筑的全生命周期碳排放来看，中国的碳排放高于全世界的平均值，这是因为我国建筑80%以上是用钢筋水泥材料，而全球一半以上建筑是木结构。从建筑运行的碳排放看，单位碳排放量最大的是公共建筑。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为四大类型建筑中占比最小，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占比第二，但每平米每年二氧化碳排放约为36公斤。如果我国建筑能够达到日本的公共建筑减碳水平，我们就可以削减1/3的二氧化碳；如果北方供暖节能达到波兰的水平，即按平方米计价变成按实际供热量计价，也可以削减1/3二氧化碳排放。

图6 建筑运行相关二氧化碳排放状况

推广气候适应性的建筑非常重要，中国绝大部分地方都四季分明，绿色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。另外，可以在建筑上大量应用太阳能光伏板使其成为正能建筑，即产生能量大于消耗能量。太阳能光伏板价格趋低，未来可能会薄成一张薄膜贴在建筑表层上，这样建筑顶部和朝阳面都可以发电。需要强调的是，建筑脱碳潜力最大部分将来自社区“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。建筑发展到高级阶段时可以考虑采用“鱼菜共生系统”。10年前荷兰在一个研究所的顶部建立玻璃房，玻璃房内每年可以生产40吨蔬菜，20吨的鱼，其中大部分的菜转换为鱼饲料，而鱼的排泄物成为蔬菜的肥料，形成鱼菜共生。采取24小时紫外LED灯照射促进蔬菜生长，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”体系学习借鉴。

图7 绿色建筑——气候适应性建筑示意图

（四）废弃物处理及市政

城市有非常强大的生产者和消费者，但是缺乏自然的降解者，废弃物处理需要大量的能源消耗和二氧化碳排放，因此重新回到微循环是减碳的重要手段。首先，我们提出城市矿山的概念。全球80%以上的可工业化利用矿产资源都已变成了城市的废物或者建筑。如果所有的材料都能考虑回收利用，许多矿产资源（如铁矿）就可以重新利用从而达到钢铁产业减碳50%。再者，工业文明思路下的大规模集中污水处理并不合算，应该用集装箱式的分布式污水处理厂，就近就地循环利用。京津地区的水是南水北调而来，属高碳水，更应合理利用。如果采用户内中水处理，把生活废水储存后用来冲水马桶，能整体节水30到35%，这对节水减碳有很大意义。

图8 模块化户内中水集成系统

城市内部的绿化也具有显著的综合减碳效应。城市内部绿化对于碳汇的作用其实很少，但这类绿化一旦合理布局就会产生间接而且巨大的综合减碳作用，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，从而产生“环境减碳”，因此对于未来建筑新趋势，立体园林建筑将是重要的发展方向。

四、展望