财富与城市同步发展需两岸规划融入先行,资源变革

当前,全球能源变革正在推进,而城市扮演重要角色。未来,智慧城市建设需要怎样的能源系统?能源如何更好地服务城市发展和居民生活?10月15~16日,由国网城市能源研究院、国际可再生能源署主办的能源与城市协同发展国际研讨会在苏州召开。能源领域的众多专家学者共同探讨城市能源变革新思路、新内容、新技术、新方法——

技术的日益成熟、成本的急剧下降、市场的多元化,使得近些年可再生能源尤其是光伏和陆地风力发电得到了迅猛发展。据国际可再生能源署的统计数据,可再生能源发电装机容量已达到了近24亿千瓦,占全球电力总装机的1/3,满足全世界1/4以上电量的需求。有预测分析,到2050年电力将占终端能源消费的50%以上,其中86%将来自可再生能源。10月1516日,在苏州召开的能源与城市协同发展国际研讨会上,国际可再生能源署创新和技术中心主任陈勇介绍。此次研讨会由国网城市能源研究院、国际可再生能源署联合举办,中国建筑科学院、清华大学等国内专业机构近百位专家围绕城市能源系统规划、城市建筑与交通能源规划、智慧能源与智慧城市、城市可再生能源利用规划等议题表达了各自的观点。

原标题:能源与城市协同发展需二者规划融合先行

城市在推进能源变革中唱主角

科学规划,注重对城市的顶层设计

“技术的日益成熟、成本的急剧下降、市场的多元化,使得近些年可再生能源尤其是光伏和陆地风力发电得到了迅猛发展。据国际可再生能源署(IRENA)的统计数据,可再生能源发电装机容量已达到了近24亿千瓦,占全球电力总装机的1/3,满足全世界1/4以上电量的需求。有预测分析,到2050年电力将占终端能源消费的50%以上,其中86%将来自可再生能源。”10月15—16日,在苏州召开的“能源与城市协同发展国际研讨会”上,国际可再生能源署创新和技术中心主任陈勇介绍。此次研讨会由国网(苏州)城市能源研究院、国际可再生能源署联合举办,中国建筑科学院、清华大学等国内专业机构近百位专家围绕城市能源系统规划、城市建筑与交通能源规划、智慧能源与智慧城市、城市可再生能源利用规划等议题表达了各自的观点。

2018年10月中旬,第三届国际能源变革论坛举行之际,一项于苏州古镇同里建成的创新工程吸引了世界的目光:初具能源互联网特征的同里区域能源枢纽自由交换示范区里,光热发电、虚拟同步机、空气压缩储能、“三合一”电子公路……15项创新示范项目集聚能源领域先进理念与技术,打造了集能源生产、服务、展示、研发、办公等为一体的绿色低碳园区。

放眼全球,很多城市仍然存在着城市规划与能源规划融合程度不深、能源消费综合利用效率不高等问题。国网能源研究院副院长、国网城市能源研究院院长李伟阳表示:为破解城市能源困局,城市能源变革迫切呼唤理念、模式、业态和机制的创新。

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国家电网有限公司构建新型区域能源互联网的这次探索,为推动区域能源优化配置、高效利用和低碳发展做了试验示范,而这仅仅是一个开始。

瑞士联邦材料学与技术研究所城市能源系统实验室博士后研究员Mashael
Yazdanie以瑞士的能源场景作为案例指出:如今,要把传统技术和新技术,以及传统建筑和交通部门结合在一起,分析不同能源系统的耦合,寻找能源供应最优解决方案。

“放眼全球,很多城市仍然存在着城市规划与能源规划融合程度不深、能源消费综合利用效率不高等问题。”国网能源研究院副院长、国网(苏州)城市能源研究院院长李伟阳表示:“为破解城市能源困局,城市能源变革迫切呼唤理念、模式、业态和机制的创新。”

高楼林立,车水马龙,现代城市发展规模不断扩张。城市以占世界一半的人口,消费了世界约三分之二的一次能源,产生了70%与能源相关的碳排放。联合国预测全球城市化水平2025年将升至65%,2050年升至80%……

作为中国第一个低碳经济商务区虹桥商务区,其规划建设具有一定代表性。复旦大学张江研究院高级工程师、上海申旺生态科技有限责任公司执行董事杨光梅介绍道,虹桥低碳商务区在规划研究阶段就聚焦绿色低碳。例如,在南北能源站分别覆盖虹桥商务核心区的南北两区,公共事务中心自建了分布式供能系统。仅这一供能系统的建设就节约了0.9万吨的标准煤,折合发电量相当于2.5万户居民一年的用电量。同时,减排了3.5万吨二氧化碳,相当于种植人工林1.48平方公里,或相当于抵消1万辆中等排量轿车行驶1.5万公里的排放量。

瑞士联邦材料学与技术研究所城市能源系统实验室博士后研究员Mashael
Yazdanie以瑞士的能源场景作为案例指出:“如今,要把传统技术和新技术,以及传统建筑和交通部门结合在一起,分析不同能源系统的耦合,寻找能源供应最优解决方案。”

这组来自日前召开的能源与城市协同发展研讨会的数据清楚地昭示着,城市是世界能源消费的主体,随着城市化进程不断推进,未来还将在能源消费中占据更大比重。

在南京大学建筑与城市规划学院博士、副研究员席广亮看来,智慧城市的规划以及建设过程中,不仅要涉及智慧能源系统的开发、智慧交通平台的打造,更要从城市社会发展的角度和社会经济转型的角度来考虑新技术怎样去推动整个社会的变革。

作为中国第一个低碳经济商务区——虹桥商务区,其规划建设具有一定代表性。复旦大学张江研究院高级工程师、上海申旺生态科技有限责任公司执行董事杨光梅介绍道,虹桥低碳商务区在规划研究阶段就聚焦绿色低碳。例如,在南北能源站分别覆盖虹桥商务核心区(一期)的南北两区,公共事务中心自建了分布式供能系统。仅这一供能系统的建设就节约了0.9万吨的标准煤,折合发电量相当于2.5万户居民一年的用电量。同时,减排了3.5万吨二氧化碳,相当于种植人工林1.48平方公里,或相当于抵消1万辆中等排量轿车行驶1.5万公里的排放量。

求变已然成为全球共识,世界各国、各地区都在积极寻求能源变革的有效路径。2014年6月,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,为我国能源变革指明了方向。

让近零能耗建筑和智能交通走进生活

在南京大学建筑与城市规划学院博士、副研究员席广亮看来,智慧城市的规划以及建设过程中,不仅要涉及智慧能源系统的开发、智慧交通平台的打造,更要从城市社会发展的角度和社会经济转型的角度来考虑新技术怎样去推动整个社会的变革。

雾霾、垃圾,以及其他各类城市环境污染不断地提醒我们,城市正面临高能耗与高污染困扰,能源系统和用能方式变革迫在眉睫。

目前,推动建筑迈向近零能耗是全球的发展趋势。中国建筑科学研究院副研究员李怀表示,近零能耗建筑主要通过被动式技术手段,最大幅度降低建筑供暖供冷需求,最大幅度提高能源设备与系统效率,利用可再生能源,优化能源系统运行,以最少的能源消耗,提供舒适的室内环境。与传统建筑相比,近零能耗建筑在建造过程中,需要全专业的协同设计,运行控制与管理对建筑的最终用能表现至关重要,施工需精细化操作,以设计、施工、评价的全过程控制达到气密性要求。

让近零能耗建筑和智能交通走进生活

“能源变革是解决能源危机、保障能源安全、实现经济社会可持续发展、推动人类社会和谐发展的必然选择。”国网能源研究院副院长、国网城市能源院院长李伟阳在会上说。

建筑能效的提高,可以改善人居环境,而城市想发展,交通要先行。近些年,我国在可持续交通领域取得了一定进展。其中,智能化与网联化给交通领域带来了深刻变革。

目前,推动建筑迈向近零能耗是全球的发展趋势。中国建筑科学研究院副研究员李怀表示,近零能耗建筑主要通过被动式技术手段,最大幅度降低建筑供暖供冷需求,最大幅度提高能源设备与系统效率,利用可再生能源,优化能源系统运行,以最少的能源消耗,提供舒适的室内环境。与传统建筑相比,近零能耗建筑在建造过程中,需要全专业的协同设计,运行控制与管理对建筑的最终用能表现至关重要,施工需精细化操作,以设计、施工、评价的全过程控制达到气密性要求。

城市如何更加低碳高效地用能?怎样的能源系统能更好地支撑城市可持续发展?研讨会上,与会专家为能源和城市的协同发展献计献策。

那么,未来城市可持续交通发展将呈现哪些趋势?据清华四川能源互联网研究院特聘研究员李立理预测,道路交通的电动化将全面加速,如汽车从公共交通逐步向私人市场扩展,两轮和三轮电动交通工具进入规范化阶段;从水运交通来看,正逐步实现船舶短途运输电动化、长途运输清洁化;在轨道交通方面,通过电池变革创建新型轨道交通模式、储能与轨道交通系统的结合等,使中小运量的轨道运输在城市和城市群发挥更大作用。

建筑能效的提高,可以改善人居环境,而城市想发展,交通要先行。近些年,我国在可持续交通领域取得了一定进展。其中,智能化与网联化给交通领域带来了深刻变革。

城市已经成为能源变革的主战场,未来城市能源如何供给和消费将决定全球能源体系能否成功向低碳、清洁、可持续方向转型。而城市规划与能源规划融合程度不深、能源消费综合利用效率不高、本地可再生能源综合开发利用不足等,是当前全球城市面临的普遍问题。与会专家提出,城市发展以及城市能源变革迫切呼唤理念、模式、业态和机制的创新,助力破解能源困局。

未来让更多的可再生能源为城市服务

那么,未来城市可持续交通发展将呈现哪些趋势?据清华四川能源互联网研究院特聘研究员李立理预测,道路交通的电动化将全面加速,如汽车从公共交通逐步向私人市场扩展,两轮和三轮电动交通工具进入规范化阶段;从水运交通来看,正逐步实现船舶短途运输电动化、长途运输清洁化;在轨道交通方面,通过电池变革创建新型轨道交通模式、储能与轨道交通系统的结合等,使中小运量的轨道运输在城市和城市群发挥更大作用。

智慧能源系统支撑智慧城市发展

城市的绿色低碳发展,除了减少用能,如何清洁用能也是摆在眼前的现实问题。据了解,在十三五非化石能源3个百分点增幅中,地热三分天下有其一,在未来能源结构调整中贡献巨大。预计到2020年,我国地热供暖、制冷、发电等,每年可实现替代标准煤7000万吨。发展地热产业,已在业界逐渐达成共识。

未来让更多的可再生能源为城市服务

5G、AI、大数据、泛在电力物联网、智能楼宇……在当下城市建设中,它们代表着最先进的信息技术和能源模式,推动着智慧城市的发展。

我国地热能源资源类型丰富、分布广泛。截至2018年年底,全国地热供暖制冷面积约7.8亿平方米,位列世界第一。在国家地热能中心高级工程师、中石化新星公司新能源研究院地热评价所所长唐果看来,未来应加大对地热能利用的探索,根据品位对口,梯级利用的用能思想,实现地热发电、建筑高效供热制冷、工农业生产和温泉沐浴的梯级利用,大幅度提高地热能的转化与利用。

城市的绿色低碳发展,除了减少用能,如何清洁用能也是摆在眼前的现实问题。据了解,在“十三五”非化石能源3个百分点增幅中,地热“三分天下有其一”,在未来能源结构调整中贡献巨大。预计到2020年,我国地热供暖、制冷、发电等,每年可实现替代标准煤7000万吨。发展地热产业,已在业界逐渐达成共识。

从2012年开始,国家陆续在全国300多个城市启动了几批智慧城市试点工作,近年来成效逐步显现。

与此同时,被誉为黄金电力的太阳能,作为永不枯竭的资源,深受大家青睐。谈及光伏发电城市应用中的商业模式,阿特斯新能源控股有限公司商务总监黄宏展说:当前光伏发电技术日渐成熟,发电成本趋于平价甚至低价,不仅可以自发自用,还可以隔墙售电,效益十分可观。在未来城市应用中商业模式越来越成熟,更多的蓝海将会浮现在高楼大厦之中。

我国地热能源资源类型丰富、分布广泛。截至2018年年底,全国地热供暖制冷面积约7.8亿平方米,位列世界第一。在国家地热能中心高级工程师、中石化新星公司新能源研究院地热评价所所长唐果看来,未来应加大对地热能利用的探索,根据“品位对口,梯级利用”的用能思想,实现地热发电、建筑高效供热制冷、工农业生产和温泉沐浴的梯级利用,大幅度提高地热能的转化与利用。

南京大学建筑与城市规划学院博士、副研究员席广亮说,当前,智慧城市建设由传统的信息化要素建设和智能系统开发,转向新型智慧城市建设,强调通过智能化新技术支撑城市治理的现代化。“今后更需关注的是如何满足居民需求,智慧能源包括智慧电网,都需要为城市提供更好的支撑。”他强调。

与此同时,被誉为“黄金电力”的太阳能,作为永不枯竭的资源,深受大家青睐。谈及光伏发电城市应用中的商业模式,阿特斯新能源控股有限公司商务总监黄宏展说:“当前光伏发电技术日渐成熟,发电成本趋于平价甚至低价,不仅可以自发自用,还可以隔墙售电,效益十分可观。在未来城市应用中商业模式越来越成熟,更多的‘蓝海’将会浮现在高楼大厦之中。”

未来,更加智慧的城市,究竟需要怎样的能源系统?

南瑞集团南瑞研究院产业研究中心副主任、总工程师周捷提出的建议是——发展智慧能源及其管理平台。智慧能源以电网为基础,以物联网、大数据、云计算等信息技术为支撑,综合运用先进的电力电子技术和智能管理技术,以大量由分布式能量采集、储存装置等构成的新型电力网络为链接枢纽,将电力、石油、天然气的能源节点互联,实现能量流的全面调控、优化、共享以及虚拟交互。

在此方面,国家电网公司大力推进“三型两网”建设,正是对建设智慧交互能源系统的有力探索。

国网能源研究院数字经济所主任工程师贾德香介绍,目前公司已建成两级部署十大应用系统,全面覆盖企业运营、电网运行和客户服务等业务领域及各层级应用。公司正积极推进终端标准统一、电力无线专网、企业中台等工作,基础支撑能力不断完善。依托数据与业务融合发展,公司不断推动电网运营、客户服务、电力交易等领域的智能化发展,近年来在电力数据征信、电动汽车车联网、新能源大数据平台等方面都开展了有益探索。公司还不断探索以电力数据服务政府决策和民生发展,挖掘电力数据决策支撑价值,目前已在一些场景中实现了常态化支撑。

力争打造中国城市能源转型典范城市的苏州,正在开展配电物联网示范区建设,推动泛在电力物联网与坚强智能电网有机融合。苏州供电分公司高级工程师董晓峰介绍,该示范工程以实现“分层分区运行、总体协调互动”的未来电网建设运营模式为总体思路,划分配电物联网典型应用场景五大类25个,探索全息感知、平台融合、分区自治、跨区协同的能源互联网体系架构,提升配网运行管理水平、设备运维检修效率和客户增值服务能力。配电物联网建设后,示范区可1秒内锁定故障位置;年户均停电时间缩短至5分钟;30秒内自动隔离高压故障并恢复供电;供电可靠性从99.984%提高到99.999%;用户用能习惯优化,户均年节省电费达100元。

多领域挖掘城市高效用能潜力

如今城市中各类建筑、交通工具,乃至家家户户每天产生的垃圾……这些我们习以为常的事物,却能在助力城市整体高效用能上“大做文章”。

“随着经济转型和城镇化进一步发展,建筑能耗在我国总体能源消耗中的占比将进一步上升。推动建筑迈向近零能耗是全球的发展趋势。”中国建筑科学研究院副研究员李怀在研讨会上表示。她阐释道,近零能耗建筑主要是通过被动式技术手段,最大幅度提高能源设备与系统效率,利用可再生能源,优化能源系统运行,以最少的能源消耗提供舒适的室内环境。

“当前,分布式能源系统数量不断增加,我们需要对城市中可再生能源分布系统的潜力进行评估,根据不同性质的建筑寻找成本和环境之间的最优解,关键是做到供需平衡。”国际可再生能源署创新和技术中心专家朱丽恩·马肯特博士介绍了可再生能源如何在城市建筑上优化利用。在国内,上海虹桥低碳商务区功能系统、上海电力大学临港校区新能源智能微电网等,都是近年来在建筑节能方面的典型探索。

进入本世纪,随着技术的成熟、成本的下降、市场的多元化,可再生能源尤其是光伏发电和风力发电迅猛发展。据国际可再生能源署统计,可再生能源发电装机容量已达到近24亿千瓦,占全球电力总装机的三分之一,满足世界四分之一以上的电量需求。2050年,电力将占终端能源消费的50%以上,其86%将来自可再生能源。

如今可再生能源在城市中的身影不仅仅是越来越普及的光伏路灯、建筑上的分布式发电设备,还有电动汽车、船舶岸电等。智慧能源系统正与智能网联交通工具、智慧交通系统结合,使交通系统更低碳环保。

“未来道路交通的电动化将全面加速;水运交通方面,通过改善船舶受电能力要求、岸电设施建设等实现船舶短途运输电动化、长途运输清洁化;轨道交通方面,通过电池变革创建新型轨道交通模式、储能与轨道交通系统的结合等,使中小运量的轨道运输发挥更大作用。”清华四川能源互联网研究院特聘研究员李立理分析道。

此外,地热能开发、垃圾发电等能源生产方式也在崭露头角,为城市清洁高效用能带来更大探索空间。

“发展地热产业,在能源结构调整、应对大气变化、大气污染治理三方面贡献突出。”国家地热能中心高级工程师、中石化新星公司新能源研究院地热评价所所长唐果说。2018年7月,国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,提出按照“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤、宜热则热”原则推进北方地区清洁取暖。地热供暖得到了充分重视。

当前,在国内经济发达地区和一些大城市,垃圾焚烧发电正在普及。中国航空规划设计研究总院有限公司市政工程设计研究院副院长陈晓峰介绍,相对于传统的卫生填埋和堆肥处理方式,垃圾焚烧经济效益更优,市场化程度高,具有较大发展空间。

截至去年年底,全国垃圾焚烧发电企业共152家,浙江、江苏、山东、广东四省垃圾焚烧产能超过3万吨/日。

未来,随着城市能源变革的全面推进,城市将会拥有更加智慧、低碳、高效的能源系统,也将变得更加现代化、智能化,天更蓝、水更清。

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