低碳城市发展与评价研究

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于涵 赵晓燕 颜俊

摘要:低碳城市发展对于解决能源危机和气候变化问题至关重要。本文综述了低碳经济与低碳城市的内涵，以及国内外低碳城市近年来的发展现状。从碳减排、碳消纳和地区平衡等方面概述了低碳城市发展规划，总结了现阶段低碳城市评估定量体系，指出低碳城市建设的关键问题。

关键词:低碳经济;低碳城市;碳减排;碳消纳;评估定量

能源作为人类社会生存发展的重要基础，攸关国家竞争力和国计民生。化石能源作为最主要的不可再生能源，其产生的酸雨、光化学烟雾和温室效应等环境危害不容忽视。二氧化碳作为燃烧化石能源产生的最主要废气，如果不进行控制，大气中二氧化碳含量将会增加至工业革命前的两倍并趋于平缓［1］，这将导致全球温度升高1.5～4.5℃，在2100年前海平面上升1米。近年来，能源危机和环境问题不断发生，如何减少对化石能源的依赖、解决环境问题所产生的危害成为当今国际社会面临的首要问题，低碳发展已成为世界各国的必然选择，被认为是当前解决能源危机和环境问题的最佳方式。城市作为人类生产生活的主要聚集地，低碳城市建设成为低碳发展不可或缺的重要组成部分。本文主要从低碳城市建设现状、发展规划和评价体系等方面阐述近些年低碳城市的发展。

一、低碳经济与低碳城市

低碳经济最早源于2003年英国发布《我们的未来:创造低碳经济》能源白皮书，即用较少的自然资源消耗和污染排放创造出更高的生产价值，利于生活质量和生产标准的提高。低碳经济作为经济发展到一定阶段的经济形态，意味着伴随经济的持续增长，高污染高能耗落后技术终将被淘汰，让经济向低碳高生产力和高能源利用率的方向转变。实现低碳排放量的高经济增长，也称作碳脱钩［2］，是建设低碳经济重要的衡量指标。

城市的能源消耗及工业生产直接排放是温室气体排放的主要源头，也是实现“双碳”目标的侧重点。因此，低碳城市的建设将成为我国“十四五”时期及未来更长一段时期内，我国经济社会发展的重要战略方向之一。对于低碳城市的内涵，国内已有不少学者给出不同的定义［3－7］。总的来说，低碳城市建设就是通过发展低碳经济，创新低碳技术，实现全方位低碳生活方式转变以最大限度减少温室气体排放，形成人与自然和谐共处的可持续发展道路。

二、低碳城市建设现状

(一）国际低碳城市发展现状

虽然世界各国对于低碳经济、社会和城市的规划与建设有着不同的理解，但均对温室气体减排工作高度重视。英国、丹麦、美国和日本等国家在低碳发展领域走在了世界的前列。

英国作为国际上早期进行低碳建设的国家之一，在能源白皮书中制定了从环境、能源、生产等方面的减排措施，强调应对气候变化、保证能源供应和低碳经济转型需要国际社会的共同努力与合作;首次提出低碳发展目标，到2050年，英国二氧化碳排放量与1990年相比减少60%，并把碳预算纳入国家财政管理［8］。英国政府成立了非赢利组织碳信托基金会，其通过提供技术与基金支持，提升资源利用率，进一步实现二氧化碳减排目标，同时与能源节约基金会合作推进低碳城市项目，支持3个首批低碳示范城市(布里斯托、利兹、曼彻斯特)发展低碳经济［9］。

2007年，伦敦发布《市长应对气候变化的行动计划》，提出2025年碳排放总量控制在6亿吨的总体目标，分别从存量住宅、商业与公共活动等方面确定了碳减排方案与目标。贝丁顿零碳社区坐落在伦敦近郊的沃灵顿，旨在能源自给自足，在能源供应、采暖系统和公共交通等方面均体现零碳理念，采取的水资源回收利用、低碳建筑、公共交通和太阳能等技术大多具有普适性，是世界低碳社区建设的典范，对世界各国的低碳城市发展具有重要意义［10］。

丹麦作为全球低碳经济的领先者，风力发电系统和公共交通网络系统领先世界各国。据报道，1990年至2007年间，丹麦经济增长56%，而能源消耗只增长3%，二氧化碳排放减少约13%［11］。素有“自行车之城”的哥本哈根不仅拥有覆盖整个市区的自行车道路，同时还拥有世界上最大的海上风力发电厂，是全球低碳城市的代表。2012年，哥本哈根公布《CPH2025气候计划》，主要包括能源消耗与生产等4个方面，立志成为世界上第一个碳中和的首都；积极倡导绿色低碳交通出行，降低建筑能耗，注重风能、生物质能等低碳技术的开发与应用，对于世界各国开发利用清洁能源与低碳技术十分重要。

美国作为世界上温室气体排放量最大的国家之一，虽然拒绝批准《京都议定书》违背了全球共同应对环境气候问题的意愿，但其在改善能源利用技术领域和开发清洁能源方向上并没有止步不前。2009年，美国众议院通过温室气体减排法案—《美国清洁能源与安全法案》，该法案包含了清洁能源、能源效率等5个部分，引入了欧盟的“总量控制与排放交易”机制，设置了主要碳排放源的排放总额限制，是美国第一部限制温室气体排放的法案［12］。纽约作为美国第一大城市，2007年编制了纽约2030规划，主要从制定法规、机构调整等8个方面采取措施，以期实现2030年二氧化碳排放量比2005年减少30%、约3360万吨的目标，其低碳城市研究与规划对世界各大城市的低碳建设均具有借鉴作用［13］。

日本作为亚洲高度工业化的发达国家，由于资源短缺匮乏，能源主要依靠进口，因此十分重视开发新型能源与低碳技术。2004年，日本出台《面向2050年的日本低碳社会情景研究计划》;2007年八国峰会上，日本政府提出2050年二氧化碳排放量将比1990年减少70%的目标，是全球第一个宣布建设低碳社会的国家［14］。东京作为日本人口最密集的城市之一，对于低碳社会的建设十分重视。2006年，东京公布“十年后的东京”计划，拉开了建设低碳社会的序幕，计划设定了东京 2020 年碳排放量与2000年相比减少25%［15］;2010年发布全球第一个城市碳排放总量控制和交易方案，旨在城市机构中削减二氧化碳的排放。东京低碳社会的建设主要包括集约型城市的建设、清洁能源与低碳技术的利用和开发等方面［15］[16］，对于全球低碳城市建设具有启示作用。

(二）国内低碳城市发展现状

虽然我国低碳城市建设起步相对较晚，但我国对温室气体减排工作十分重视。2009年11月25日，时任国务院总理的温家宝在国务院常务会上首次提出中国要到2020年实现单位GDP二氧化碳排放相对于2005年降低40%～45%的目标，将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。国务院发布的“十二五”和“十三五”控制温室气体排放工作方案，目的是加快推进绿色低碳发展，推动我国温室气体减排工作进行。

随着对低碳认识的不断加强，我国不同地区纷纷开展低碳城市发展探索，积极推进低碳城市建设。2008年初，世界自然基金会选定上海和保定作为首批低碳试点城市，启动中国低碳城市发展项目，助力建筑节能、可再生能源和节能产品制造应用等领域，将在北京开展有利于低碳发展的政策研究、项目经验总结与推广［3］。

2010年8月，国家发展改革委公布5个低碳省区和8个低碳城市试点工作的通知，通过编制低碳发展规划、制定支持低碳绿色发展的配套政策等5个部分完成低碳试点工作。第一批13个省区和城市低碳试点地处不同地区，发展水平不同，具有很强的地域代表性，既有东部沿海发达地区，也有中部和西部地区以及东北老工业基地，主要是希望试点省市形成独特的发展思路，总结成功经验，在同等地区起到示范带头作用，以便在全国层面上推广。

第一批国家低碳省区和低碳城市试点工作从整体上带动和促进了全国范围的绿色低碳城市的发展，从2012年申报第二批低碳试点省区和城市的通知以来，共有46个省市提出了申请第二批低碳试点，最终公布了第二批29个国家低碳省区和低碳城市。镇江市作为全国第二批低碳城市之一，经过多年的探索与创新，在深入推动低碳城市建设方面形成一系列低碳发展示范经验，在全国首创城市碳排放核算与管理平台，率先提出碳排放峰值目标，探索利用碳峰值形成低碳发展倒逼机制、实施项目碳评估与准入制度和低碳发展目标任务考核评估体制，形成具有特色的低碳城市发展道路。

2017年，国家发展改革委公布第三批45个低碳省区和低碳城市，主要包括明确目标和原则、编制低碳发展规划、建立控制温室气体排放目标考核制度、积极探索创新经验和做法、提高低碳发展管理能力五部分具体任务，目的是形成可复制、可推广的试点阶段性成果，计划于2020年逐步在全国范围内推广试点地区的成功经验;同时确定了各试点省市碳排放峰值目标和重点创新领域，是自下而上分解落实2030年碳减排目标的重要行动。

三、低碳城市发展规划

2010年，英国查塔姆研究所、中国社会科学院、国家发展改革委能源研究所、吉林大学、第三代环境主义组织共同起草吉林市低碳发展计划，这是我国首次提出低碳城市发展计划。现阶段，我国各地区经济发展不平衡，发展水平差异很大。在低碳城市建设规划时，不应该以牺牲经济发展换取低碳排放和其他生态环境效益，应该充分发挥各地优势，在生产力发展的同时，实现各个产业及人类社会生活的低碳化，主要包括碳减排、碳消纳和地区碳平衡工作。

(一）碳减排工作

1.法律法规政策

法律作为制度顶层设计是推进节能、构建低碳城市的重要方面，从1997年出台，到2018年颁布第二次修正的《中华人民共和国节约能源法》，将节能工作主要分成工业、建筑、交通运输、公共机构、重点用能单位几部分来控制能源消耗，限制高污染高耗能产业。

我国先后开展了低碳省区和低碳城市共三批的低碳试点工作。各试点低碳省区和城市先后出台相应的低碳城市规划方案，发展可再生能源类型，提供金融政策支持，全面考虑城市自身优势，选择合适节能技术路线，避免因低碳节能技术不够成熟、导致生产成本增加造成企业更新节能技术的内动力不足，建立一套选用低碳工艺的财税补偿政策以帮助建立低碳经济发展的长效机制［17］。

2.新型能源技术

党的十九届四中全会明确要求“推进能源革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。在我国能源消费以燃煤为主的体系下，除了采用可再生能源和核能等清洁能源，从根源上减少碳排放，还应开发新型能源技术。新型能源技术不仅包括以新材料和新技术为基础，对非常规性能源，如风能、核能、太阳能等能源的研发利用，同时还包括利用新技术手段对传统常规能源，如煤、石油和天然气等能源的开发与变革。

3.低碳工业

工业是城市的最大碳源，应视为实现城市低碳化发展的重点。对于传统工业而言，工业的低碳化发展应基于流程型、离散型制造的不同特点，须明确钢铁、石化化工、有色金属、建材等主要行业的碳排放生产工序或子行业，进而提出降碳路径；对于钢铁、水泥、平板玻璃、电解铝等行业应严格落实相关的产能置换政策，对尿素、磷铵、电石等行业新增产能需要进行重点严控；工业能源替代方面主要方向为煤改气、煤改电，对以煤、石油焦、渣油、重油等为燃料的锅炉和工业窑炉，则采用清洁低碳能源替代[18]。通过流程降碳、工艺降碳、原料替代，实现生产过程降碳。工业的低碳化发展离不开新兴产业的布局与低碳技术的推广应用。如新能源汽车、绿色智能船舶、绿色环保、高端装备、能源电子等战略性新兴产业的布局，氢能技术创新及多元利用也是城市低碳化发展的原生动力。

4.低碳建筑

在建筑业方面，绿色建筑和节能建筑的提出符合低碳城市的发展方向。建筑能耗主要存在于照明、空调、采暖、电梯、设备等方面［19］。在建筑使用过程中充分考虑自然采光、自然通风、储热蓄热等被动式措施以减少建筑能耗。2022年4月1日开始实施的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(简称《规范》)对提升建筑品质、促进建筑行业高质量发展和绿色发展具有重要作用。《规范》将建筑碳排放计算作为强制要求，可再生能源利用要求细化，新建建筑节能设计水平进一步提升，平均设计能耗水平在现行节能设计国家标准和行业标准的基础上分别降低30%和20%。《规范》的发布对低碳建筑发展评价具有重要意义。

5.低碳交通

随着经济的快速发展，城市内部机动车数量与日俱增，减少机动车污染物和碳排放引起广泛注意。在低碳城市规划设计时，应充分考虑居住区附近公共交通的便利程度。以北京为例，北京市平均通勤距离为11～13.2千米，通勤耗时49～56分钟，这样远距离的通勤必然带来相应的机动车或者公共交通的碳排放［20］。根据数据模型计算，北京市2015年由交通产生的碳排放高达1167.227万吨，小型汽车占比72%。如果完全实现低碳交通，排放量在2030年预计可以降低到376.541万吨［21］。所以做好步行、自行车、电动助力车等方式与公共交通的衔接，让更多人减少驾车出行，是城市规划减少碳排放的重要组成部分。

6.低碳生活

低碳生活就是在不降低生活质量的前提下，通过改变一些生活方式，充分利用高科技以及清洁能源，减少煤、石油、天然气等化石燃料的耗用，减少能耗，降低二氧化碳排放量。生活的低碳化也是从个体端减少碳排放措施之一，贯穿着人们的衣食住行。如购物袋的重复利用、购买当地果蔬等低碳消费，生活节水节电、尽量选择公共交通工具绿色出行等低碳生活习惯和方式。

(二)碳消纳和地区平衡工作

碳消纳和地区平衡工作是低碳城市建设的重要方面。现阶段，碳消纳一方面是依靠绿色植物的光合作用，进行无机碳固定。美国航天局卫星数据表明，2000年至2017年，全球约1/4的新增绿化面积来自我国，贡献比例居全球首位，其中42%来自植树造林;另一方面是具有工业化前景的碳捕捉和储存技术，目前在油气开采提高采收率方面已有示范工程。

为了补偿森林覆盖率高的城市产生的生态效益，平衡一些无法通过节能减排技术手段改变碳排放状况的地区，我国探索实行了一条碳汇市场交易的路线。2011年，国家发展改革委《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》同意北京市、天津市等开展碳排放权交易试点。2017年，又印发《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，在碳排量最大的电力行业先行试点进行碳排放交易市场的建设。由企业出资，向森林资源丰富的地区购买碳排放指标，对森林资源丰富的贫困地区具有精准扶贫作用。

四、低碳城市定量评价

用一套合理的数据量化低碳城市建设情况是低碳经济形成的重要环节，也是制定低碳城市发展战略的重要参考。对一个城市的经济、环境、建筑等进行系统化分析后，才能强化优势，补齐短板，从而解决低碳发展过程中遇到的问题，建设全面协调的低碳城市。对低碳城市评价体系大都基于几个共同理论:可持续发展理论、低碳经济理论、环境库兹涅茨假说、生态足迹理论、脱钩理论、循环经济理论等［22］。

(一）低碳城市评价体系

2010年，中国社科院参照驱动－状态－响应(Driving Force－State－Ｒesponse，DSR)模型公布我国第一个低碳城市评估标准体系，该体系以低碳经济发展为驱动因素，低碳发展为状态，低碳发展的政策作为响应，形成驱动力－状态－响应模式，建立低碳产出、低碳消费、低碳资源和低碳政策4个一级指标、12个二级指标的低碳经济发展水平的衡量指标体系。杨艳芳等［23］建立起以低碳城市为目标层的北京市低碳城市发展评价体系，确定了低碳生产、低碳消费、低碳环境、低碳城市规划四个准则层的权重，结果表明，2004年和2009年北京市分别得分67分和83分，出现逐年递增的向好趋势。

Zhou等［24］选取了全球范围内36个城市，使用驱动力－压力－状态－影响－响应(Driving－Forces－Pressure－State－Impact－Response,DPSＲ)模型对低碳城市建设进行了评价。结果表明:虽然美国的一些低碳计划在评估中获得了较高的分数，但温室气体排放量却高于本次研究的许多国家，欧盟国家则是通过节能战略政策减少温室气体的排放，而我国要实现国家低碳城市发展的目标，还需要完善政府政策制度和公共认知。张丽君等［25］采用DPSIＲ分析模型，建立涵盖27个指标评价的低碳城市评价体系，结果表明全国288个地级以上城市总体处于相对高碳水平，低碳城市具有东中西“梯度化”分异的区域特点。

杜栋等［26］提出了基于数据包络分析(Data Envelopment Analysis，DEA)模型的投入－产出评价体系，将资金、政策、技术视为投入指标，选取总体、生产和生活产出三部分为产出，投入类指标反映低碳城市的努力程度，产出类指标反映低碳城市的建设水平，该模型不仅有清晰的输入－输出关系，不用主观定权，改善以往评价体系忽略了投入－产出关系的缺陷。

(二）低碳城市发展评价指标权重的确定

通过赋予各指标具体量化值，可以展现指标在低碳城市发展评价体系的相对重要性与影响程度，量化评价低碳城市。现阶段指标权重赋值主要方法包括德尔菲法、层次分析法、主成分分析法和熵权法等方法。

1.德尔菲法

德尔菲法是将问题分为几轮问题，围绕同一个问题进行专家打分，通过整理答案，重复问题并讨论，直至达成共识。由于选择专家的社会科学知识素养和研究偏好会影响实验结果，此方法主观性较强。Bailey等［27］使用这种方法对衡量布里斯托的低碳城市建设的指标权重进行了评价，但是仅对部分指标做出了初步结果，没有分析完整指标。

2.层次分析法

层次分析法是将目标系统分解为多个目标或准则，进而将多个目标分解为若干层次，通过最底层指标层对准则层子系统的重要性赋予各指标和子系统相应权重，是现阶段确定低碳城市发展指标权重使用最为广泛的方法之一。Yang等［28］应用层次分析法对湖南省14个地级市的低碳城市发展进行评价。该评价体系不仅具有层次分析法的各种优点，而且保持了评价指标原有的定量值，使评价结果更加科学、客观、公正，对促进城市可持续发展具有重要意义。陈瑶［29］从低碳经济、低碳社会等四个方面出发，设定22项指标，利用层次分析法来确定各指标权重，算出2008—2013年南京市城市低碳发展水平综合得分由0.4361上升至0.5759。

3.主成分分析法

主成分分析法是利用降维的思想，避免变量重叠，简化数据结构，旨在把多指标转化为少数几个主成分指标，得到更加科学客观有效的数据信息。朱保昌［30］通过主成分分析法对安徽省低碳城市的低碳经济等5个指标层中的16个指标，进行了主成分分析，确定了各主成分得分及综合得分，其中合肥市低碳各层面均位列前茅。

4.熵权法

熵权法是根据指标的具体取值，利用信息熵计算和修正得到各指标权重，因此是一种相对客观的赋权方法。王磊等［31］采用熵权法确定天津市低碳城市的各项指标计算权重，结果表明:天津市低碳发展水平呈整体上升趋势，绩效指数从2008年的0.2298增加到2015年的0.7265。

除上述指标赋权的方法外，在进行低碳城市发展评价体系的建立时，研究人员还通过主观判断与客观方法相结合的组合赋权法进行指标赋权，达到既不忽视评价指标的主观定性分析，也不过分依赖统计或数学的定量方法的目的。刘联辉［32］运用层次分析与主成分分析法确定各级指标的权重与评价分值，构建了广东省江门市低碳发展水平评价指标体系。李云燕等［33］使用层次分析法和熵权法相结合，通过经济、社会等4个系统18个指标变量，结果证明北京的低碳化程度最高，综合评价指数从2009年的0.778增长到2013年的0.839。

五、低碳城市建设的关键问题

我国是世界上最大的发展中国家，有学者认为中国现阶段已进入“后工业化时代”［34］，即服务业在经济增长中所占的比例越来越大。即便如此，第二产业在我国经济发展体系中仍占据着不可替代的位置。从宏观经济来看，经济基础比较好的城市具有很强的内在动力，有利于低碳城市政策的推动。考虑我国现今的基本国情，结合各省份与城市的自身条件，我国建设低碳城市不能盲目跟风建设，应因地制宜地对国外经验进行吸收与借鉴，做到以下几点:

1.清晰的低碳城市规划定位

由于我国各区域间自然条件和经济基础等因素，各省份和城市的经济发展状况相差较大，因此各试点在进行低碳建设时，应结合自身自然条件、资源 禀赋和经济发展水平，充分发挥主动性和创造性，优化区域能源结构，最大程度实现清洁能源优化配置，在加大减少高能耗高碳排放产业力度的同时，大胆创建新型低碳发展产业，积极有效地推进现有低碳优势产业，稳步深化产业结构转型，因地制宜地探索出符合自身条件的发展模式。在能源结构、产业结构调整的同时也不可忽视低碳建筑、低碳交通等方面带来的效益。

2.有效的温室气体数据统计、管理体系和监督机制

在低碳城市建设的过程中，各省份与城市温室气体排放的统计与监督工作至关重要。编制低碳发展规划，制定温室气体排放清单，科学准确预算低碳城市碳排放总量，细化城市各部门碳排放量，切实构建碳排放收集系统和数据管理平台，建立综合发展绩效评估考核机制和低碳城市示范工程，完善低碳城市规划建设的制度与法律法规，落实好政府部门的监管工作和监督机制。

3.良好的公民低碳生活意识与理念

近年来，我国经济发展稳中向好，人民生活质量显著改善，因此在保证人民生活质量不断提高的前提下，应积极宣传低碳生活，开展低碳示范活动，普及低碳生活文化和低碳理念，倡导低碳公共交通出行，合理引导低碳绿色消费。

六、结语

我国作为世界人口大国，近年来城镇化进程十分迅速。如何保持快速推进城镇化的同时，减少其在能源供应和环境保护等方面产生的影响，成为我国当今社会发展的重要课题。建设低碳城市是应对能源危机与气候变化的根本途径，是推进环境友好型社会与生态文明建设的必然选择，是加快转变我国经济发展方式的迫切要求，对我国可持续发展具有重要意义。

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注：原文载自《现代化工》2021年第7期，本次发表有较大改动。文中图片来源于网络。