摘要：隨著中國目前正面臨高速發展的城鎮化進程，包括城鎮經濟的轉型、雄安新城的崛起、國際減碳的承諾、國內環境的壓力、互聯網和共享經濟模式帶來的變化、特色小鎮的建設等，智慧能源、智慧城市已然成為了城市轉型方向的代名詞。為解決城市發展為能源供給帶來的巨大挑戰，需要從不同角度去取探討智慧能源城市的可行性，本文從需求側角度，闡述了能源規劃的理論和實踐。

• 城鎮化面對的挑戰

中國目前正面臨高速發展的城鎮化進程，包括城鎮經濟的轉型、雄安新城的崛起、國際減碳的承諾、國內環境的壓力、互聯網和共享經濟模式帶來的變化、特色小鎮的建設等。今年，美國總統特朗普宣布美國退出巴黎氣候協議，我國則堅持到2030年左右中國碳排放達到峰值的承諾。盡管我國采取的一系列對能源消費總量、能源消費強度、二氧化碳排放總量和碳排放強度的約束，一定程度上緩解了環境的壓力，但仍然存在去產能的問題。中國傳統的重工業正在面臨去產能，面臨轉型。資源型城市的轉型非常困難，遇到了經濟增長速度下降的問題。互聯網和共享經濟的概念，正在給城市管理和經濟發展帶來了一系列的挑戰。在城鎮能源的建設方面也存在共享的問題，特別是可再生能源。中國特色小鎮的建設正在如火如荼的進行，特色小鎮能源的特點跟我國一線、二線城市都有很大的不同，在建設中要充分考慮小鎮的產業特點和能源消費特點。

• 雄安模式的理念創新

雄安新區作為非首都功能的集中承載地，強調發揮規劃的引領作用，雄安新區模式標志著新城新區依靠質量增長、實現創新發展的階段真正到來。

雄安新區的規劃理念存在很多的創新，從投資圈地規模擴張的粗放發展階段進入價值創新的可持續發展階段。跨越土地財政，成為房地產政策特區。房子回歸住人的本原。以公租房、廉租房為主的建設模式，不允許配建商品房，沒有固定住宅用地。改變戶籍制度對人力資本的扭曲配置，用居住證的方式市場化配置人力資源。產業園開發模式，花園式辦公，是一種兼有居住、商業、公園、休閑娛樂和快速公共交通的混合社區模式。雄安模式是一種高起點的智慧城市，以人為本、健康宜居、新技術（5G、無人駕駛、100%可再生能源、泛在網絡、彈性城市）快速推廣。

• 城市能源供應與消費的特點

能源應用的三大領域主要有產業、建筑、交通。終端消費又可以分為生產性的能耗和消費性能耗。

生產性能耗因為生產活動會創造價值，因此生產性能耗體現在GDP能耗中。隨著先進制造業（即所謂“綠色產業”）和現代服務業的發展，傳統粗放式生產中的工藝設備能耗轉移為環境保障性的建筑能耗；傳統低能效獨家一站式生產模式轉變為高能效全球專業分工的規模化鏈式生產模式，生產能耗轉移為物流能耗。對于生產性能耗而言，節能主要是通過產業結構調整、增加產品附加值、工藝優化等。

消費性能耗，包括公益型公共建筑、行政辦公、服務設施，以及居民生活能耗（包括住宅建筑和交通能耗，所謂Urban Life Energy），不產生GDP，要作為消費能耗考慮。消費性能耗的節能，除了用能主體外，還需要政府部門給予一定的幫助和引導。如普通用戶的住宅、私家車的節能需要政府引導；公車消費、行政建筑耗能需要限制；公共交通的運營，需要國家給予補貼；保障民生的室內環境需要立法；能源貧困家庭需要政府給予關懷；為了應對氣候變化和由此引起的自然災害，需要建設彈性城市，需要保障災害避難場所，如體育館，中小學校，市民會館等堅固的建筑的電力需要。

中央去年城市工作會議之后，對城市規劃管理意見有兩條重要的內容：推廣建筑節能，實現城市節能。

傳統能源供應模式下，能源供應商單一，如電力公司、城市熱力公司等。這種傳統模式下，用戶只有響應的義務，無法選擇能源主體。這是一種垂直化的管理模式。傳統模式的弊端已經愈發嚴重的顯現出來。

互聯網模式下，用戶既是能源的使用者，也是能源的生產者。而電網和熱網成為一個交易對價共享傳輸的平臺。無數賣家和買家通過平臺進行交易。這是互聯網思維下的扁平化管理模式。

• 未來城市能源的特點及帶來的挑戰

未來城市經過經濟結構轉型后，以現代服務業和先進制造業為主，這些產業都是建筑環境依賴型的產業，意味著后工業化時代的能源需求品位正在改變，以低溫低壓低品位能源為主。因此，未來城市對城市能耗總量必須有嚴格的控制，新建區塊全部要做能耗分析。未利用能源、可再生能源應該著重實現規模化集成應用，建設能源互聯網。一些關乎民生的能耗，應當有健全的法律法規及扶持政策予以保障，如南方采暖，中小學健康建筑內的新風系統，能源貧困家庭用能保障。

未來城市能源特點給城市能源系統帶來了不小的挑戰，包括能耗總量的控制，建筑能源利用的不穩定性；集中式熱電廠長距離輸送帶來的品位損失，?損失；城市建筑高密度與可再生能源低密度特點的矛盾；可再生能源生產的波動性；資源的空間分布和用戶的空間分布的不一致性；終端用戶個性化的能源應用和集中式的能源供應；能源的市場化進程與高度壟斷之間的矛盾。

• 智慧城市和智慧能源城市

智慧城市的定義很多，最重要的三個要素，一是Know，通過互聯網和大數據的手段了解城市內外發生的一切；二是Response，對了解到的變化及時作出響應；三是Determine，依靠ICT（Information CommunicationsTechnology）技術，找到最合理最節能最省資源最有效的解決方法。

智慧能源城市是智慧城市的核心，智慧能源城市的建筑要求達到最高的節能標準；盡量依靠當地的資源滿足能源需求；所有的能源用戶都要成為產銷者，消費的同時也生產能源；有好的能源管理系統，智能電網，智慧家居，實現能源的供需管理；依托物聯網和大數據來做出負荷預測、產能售能預測、分時段價格機制；通過頂層規劃和PPP等經濟模式實現能源基礎設施的運行和資源協調。

智慧能源城市主要通過（1）建設超低能耗建筑/零能耗建筑。針對超低能耗建筑不同國家有著不同的標準。（2）在一定邊界控制范圍內實現區域內的能源自治，且區域擁有合理的產業結構。（3）構建分布式能源和能源互聯網；（4）建設智慧的能源管理系統；（5）實現100%可再生能源城市來實現。

需求側能源規劃理論與實踐

• 供應側能源規劃存在的問題

供應側能源規劃主要是城市供電、供熱和供氣規劃，各自孤立地考慮需求，造成高估負荷和負荷的重復計算。產能過剩和能源資源的浪費。重能源生產、輕能源管理。生產/轉換/消費三大環節以及能源消費的產業/交通/建筑三大領域的橫向缺乏協調，縱向缺乏聯動。需求側的節能和可再生能源利用是分散的、或者是用戶的個體行為。由此，建筑節能只能算算、可再生能源只能看看。高度壟斷的供應側與日益互聯網化的需求側之間形成矛盾。

2014俄羅斯索契冬奧會是典型的供應側能源規劃。為滿足冬奧會能源需求新增的360MW(兆瓦）， 2012年建成了一個天然氣聯合循環熱電聯產的阿德勒斯卡亞熱電廠。但冬奧結束后，這一能源系統出現了產能過剩，運行時間不足等問題。

• 需求側能源規劃根本原則

需求側能源規劃與供應側能源規劃的根本區別在于規劃原則的區別。供應側能源規劃遵循可靠性原則，負荷預測中是峰值負荷疊加+同時使用系數+冗余量；而需求側能源規劃遵循綜合能源規劃（IRP）原則，將用戶端節能視為替代能源。需求側能源規劃是從底到頂，從用戶的能源需求出發考慮。用戶既是能源的生產者，也是消費者，多種能源相互之間存在轉化關系。

需求側能源規劃分為城區綜合能源規劃（綠色經濟）、城區建筑能源規劃（綠色建筑）、城區能源系統規劃（綠色能源）。目前國家規劃標準體系中還沒有與需求側能源規劃相對應的法規，但這項工作正在穩步推進中。

• 需求側能源規劃的實踐

倫敦2012年奧運會采用了需求側能源規劃方法進行規劃，收到了很好的節能減排效果。首先，訂立了以2006年建筑規范為基準線，到2013年要實現減少二氧化碳排放50%的目標（最后實現47%）。根據這個目標提出3項措施：①要求所有場館在2006年標準基礎上再節能15%；②整個奧林匹克園區通過提高熱電冷聯供系統的能量轉換和輸配效率，至少減少20%的二氧化碳排放；③整個奧林匹克園區安裝現場可再生能源發電系統，至少相當于20%的二氧化碳排放（最后未能完全實現）。為此，相關部門編寫設計導則、將目標列入招標書和設計任務書、組織多次相關方的研討會和報告會。要求設計單位完成設計任務后，按照導則規定的統一的模型和計算方法交出項目的碳減排報告。在終端節能基礎上規劃2個能源中心，共3臺3.3MW的燃氣發動機，熱電冷聯供主體育場采用可拆卸的裝配式鋼結構，在開閉幕式時可容納8萬人，奧運會后改造成為倫敦一家英超俱樂部的主場，可容納3萬觀眾。能源中心由政府授予40年特許經營權，交由民營公司投資、建設、運營、管理。

• 需求側能源規劃關鍵步驟

包括六個關鍵步驟：

（1）規劃目標和關鍵性能指標設定；

（2）可利用的資源分析

（3）負荷和需求預測

（4）氣候設計、規劃節能

（5）構建能源微網

（6）經濟性、能效、碳足跡分析

• 基于第三代分布式能源的區域能源系統

所謂第三代分布式能源的區域能源系統是包括多能源品種（可再生能源和清潔能源）發電、多種形式能源（熱、電、冷、熱水）輸出、每一幢建筑既產能也用能、形成多個產能節點、通過能源互聯網共享資源（能源微網模式）、貼近用戶的系統。第三代分布式能源的主要技術包括小于1MW的太陽能光伏、小于500KW（千瓦）的小型風力發電、固定式燃料電池、小于6MW的天然氣發電機組、小于6MW的柴油發電機組、設備設置的靈活性、基于互聯網的能源管理。

• 總結

城區需求側能源規劃是節能理念和節能技術在城市和城區層面上的集成。并不是說，只有在城區需要安裝區域供冷供熱（DHC）系統時才需要能源規劃，城區需求側能源規劃是城市節能和智慧能源城市之必需，它必將進入城市規劃體系，成為重要的專項規劃。

有興趣的朋友，可以參閱《低碳城市區域建筑能源規劃》、《低碳生態城市規劃編制總體規劃與控制性詳細規劃》和《城區需求側能源規劃和能源微網技術》等幾本書。

轉載申明： 本文轉載自同濟規劃TJUPDI

稿件來源：上海同濟城市規劃設計研究院·學術交流辦