低碳城市系统模型3

李金兵 唐方方

(1.北京大学国家发展研究院,北京100871;2.山东大学政治学与公共管理学院,山东济南250100;3.西南财经大学实验经济学实验室,四川成都610074)

2007年来国际环境组织、各地政府与学术界开始关注低碳城市的理论与概念[1]。我国多位学者对低碳城市从多个视角进行了定义:夏堡认为低碳城市就是在低碳消费,建立资源节约型、环境友好型社会,建设一个良性的可持续的能源生态体系[2];付允等学者认为低碳城市应当以清洁发展、高效发展、低碳发展和可持续发展为目标,发展低碳经济,改变大量生产、大量消费和大量废弃的社会经济运行模式,同时改变生活方式、优化能源结构、节能减排、循环利用,最大限度减少温室气体排放[3];庄贵阳定义的低碳城市是“城市经济以低碳产业和低碳化生产为主导模式,市民以低碳生活为理念和行为特征、政府以低碳社会为建设蓝图的城市。低碳城市发展旨在通过经济发展模式、消费理念和生活方式的转变,在保证生活质量不断提高的前提下,实现有助于减少碳排放的城市建设模式和社会发展方式[4]”。以上学者的定义多偏重于理论,笔者从理论结合实践的视角认为低碳城市是指以低碳经济为发展战略,企业坚持低碳生产方式、公民坚持低碳生活方式、政府坚持推出以低碳社会为理念的城市建设的政策,能源技术与结构是低碳城市建设基础、低碳交通与低碳建筑是低碳城市建设的当前基本内容、低碳技术创新是低碳城市建设的支持,全体市民低碳思维是低碳城市建设的关键。

本研究在低碳城市的研究基础上提出了构建低碳城市系统,低碳城市系统的提出可以从宏观上把握建设可持续发展城市的方向,从中观上把握各个低碳子系统环节的运行机制,从微观上探索可持续发展城市各个低碳细节实现的方法。

1 低碳城市的研究分类

国内外学者对低碳城市理论的内涵与外延做了积极有效用的探索研究,取得了多视角的成果:

1.1 已涉及的视角

(1)低碳经济视角。吴正德提出建设低碳城市是发展低碳经济的重中之重[5];辛章平等认为我国先发展起来的城市有能力、有责任也有必要采取行动转轨到低碳经济这种新的经济运行模式上去,率新建成低碳城市,给后进的城市提供示范和方向[6];黄滔认为低碳城市是循环经济的重要空间载体,发展循环经济最终也是要实现城市的清洁发展、高校发展、低碳发展和可持续发展[7];冯会会等研究者认为低碳城市在我国还处于实践阶段,而循环经济已经趋于成熟,二者的目标是一致的,循环经济有助于实现碳减排,是实现低碳城市建设的主要手段和重要路径[8]。

(2)能源视角。能源是城市系统生存发展的命脉,是城市系统的输入,只有能源低碳化,低碳城市发展战略才成为可能。龙惟定等认为中国人口众多、土地资源稀缺,低碳城市形态必然是紧凑型的高密度、高容积率和高层的模式,而适应这种城市形态的城市能源系统必然是使用低碳能源、分散产能和减少需求的模式,并分别在城市、社区和终端用户3个层面实现[9];张维功等从低碳城市系统热能源视角认为供热热源规划应符合低碳城市的发展要求,热源规划的主要原则是大力发展绿色能源和清洁能源,改善供热能源结构,提升城市能源和供热领域可持续发展水平[10];马学禄认为在低碳城市建设在能源方面要大力发展清洁可再生能源产业,大力发展清洁技术,倡导各种可再生能源[11];刘怡君等认为快速城市化必然带动城市能源消费量的增加,城市的未来应以低碳模式为发展方向,将国家能源消费结构的变化与城市燃料供应的改善紧密结合起来,最大限度地提高各类城市的气化水平和高质量燃料供应,注重新一代纤维素乙醇和氢燃料等车用燃料生产技术,清洁煤、核能、太阳能和风能等先进发电技术,先进节能技术,碳捕获和封存,可再生能源等新技术的研究与开发[12]。

(3)城市规划视角。赵刚认为低碳建设须规划先行,要将低碳发展的理念融入产业和民生之中,要将低碳城市纳入“十二五”规划,成为推动经济转型和社会发展的重要载体[13];候波等认为为实现温室气候排放目标,建立低碳城市规划体系将成为这一新理念的标志,也将是发展低碳城市,实现减排目标的必由之路,低碳城市规划是发展低碳城市的基本战略、有效策略和可靠保障[14];叶祖达认为城市规划在建设低碳经济中有重要的角色,作为可以影响城市发展的土地、资源、建筑、交通等范畴的专业,对城市化过程中合理资源分配和使用都有协调和调整的能力,应对气候变化,城市规划必需有两大城市规划策略:“减缓”和“适应”[15];张泉等对国内外低碳城市的理论研究和规划建设实践进行了回顾和总结,提出低碳城市规划主要应关注城市形态、土地利用、产业发展、能源利用、交通模式、城市建筑等方面,并针对低碳城市与生态城市的关系、低碳城市规划的定位、理论基础以及低碳城市评价指标体系等方面进行了初步探讨[16];顾朝林认为低碳城市规划理论与方法主要在于:构建适合中国国情的低碳城市规划研究的理论框架,揭示中国低碳城市规划建设、低碳城市生活方式、低碳城市运行系统之间的耦合关系,解释低碳城市、低碳社会与全球气候变化之间的科学问题联接[17];陈群元等认为低碳城市建设可通过规划手段降低能源消耗、优化能源结构、增强碳汇能力[18]。

(4)低碳交通视角。交通系统是低碳城市的运营速度的体现,频繁交通堵塞会造成极大的能源浪费。陈洁行等针对杭州的低碳城市交通发展从公交优先,健康出行,环保交通工具与新能源动力应用,政治高污染黄标车与交通对城市空气污染等五个方面进行了研究,给出了相对性的策略[19];余凌曲等从轨道交通视角提出发展城市轨道交通将大幅降低城市排放强度,将有效提升城市交通效率,将促进城市低碳经济发展[20];崔耀杰从快速公交视角提出从城市的交通出发,从交通模式上彻底改变以小汽车为主的交通模式,提倡快速公共交通,是城市在低排放的快速公共交通模式下发展,形成新的低碳城市发展模式[21]。

(5)其他低碳视角。李靖等在低碳技术视角认为推广低碳城市应用技术,其节能减排效果显著,重点着眼于中长期战略技术的储备,整合市场现有的低碳技术,加以迅速推广和应用。蒋有绪等从碳汇视角认为增加城市的森林碳汇是城市减排的重要补充,发展城市森林或者创建森林城市应是发展低碳城市的重要组成部分,也是可以先行的重要一步[23];赵宏宇等从研究“碳足迹”的计量方法和影响因素出发,确定低碳城市规划的工作重点应放在城市用地与交通间的联系上,以此来培养城市人的低碳出行习惯和生活方式,从而有效减少城市生活中的“碳足迹”[24];戴星翼从低碳建筑视角认为城市系统建设大拆大建通常是高碳的,豆腐渣工程必定是高碳的,重复开挖的道路必然是高碳的,只有消除了此类现象的城市建筑,才有资格进入低碳城市的行列[25]。

1.2 需补充的视角

国内外学者分别从经济、能源、城市规划、城市交通、技术、碳足迹、碳汇与城市建筑等多视角来研究低碳城市系统,已经取得一定的成果,但是研究成果存在多个视角上一定的不足,这些视角是低碳城市建设不可缺少的部分。

(1)低碳生产视角。企业生产方式经历传统生产方式、末端治理生产方式与精益生产方式,以往生产方式的进化都是为了帮助企业追求利润最大化,但是低碳城市系统发展方式要求企业生产必须履行企业社会责任,与社会和自然和谐共生发展,以实现人类的可持续发展,为了实现此目标,笔者从供应流视角提出了低碳生产方式,把某条供应流采中用低碳生产方式的企业群作为一个系统来研究,低碳生产方式要求低碳生产系统内的各企业不仅要求企业内部生产制造运营低碳化,而且要求企业参与供应流企业群的低碳化运作。

(2)低碳生活视角。从超市开始收取塑料袋的费用开始,低碳生活概念开始进入市民的视线,但是这个只是低碳生活的冰山一角。在现实市民生活中,非低碳生活方式几乎没有撼动,要推动市民生活系统低碳化,在未来的研究中,首先应该在低碳思想教化上下足功夫,运用立体媒体等信息传导工具,把低碳的理念真正植入每位市民的思维中,落实在市民生活方式上;其次借鉴市场机制制定政策,使得市民生活采用低碳方式,能够直接收到经济效益回报,从经济上调动市民主动性与推动市民生活低碳化;最后要多学习国外先进的低碳生活理念与方式,根据中国民族性特点加以吸收改良后推广到全国。

(3)低碳建筑视角。城市建筑是在碳排放中占50%以上的份额,远远高于交通、工业生产与市民生活,在低碳城市系统中重视程度权重仅仅次于低碳能源,但是目前相关的科研较少,笔者认为从未来的研究趋势有以下几点:低碳建筑设计技术的研发与设计思维的推广,首先相关建筑产业要有危机感,传统高碳技术已经与低碳城市发展背道而驰了,要在建筑思维上嵌入低碳的概念,把低碳落实到建筑的全部细节;低碳建筑的材料创新,每单位的建筑体都是由若干单位的建筑材料组合而成,建筑材料的低碳化推进低碳建筑系统的低碳,建筑材料不仅要低碳化,而且还要向着改善环境帮助自然自我净化的方向发展;建筑劳动力的低碳规范施工,过去与现在的建筑建造的过程中往往充满高碳的野蛮施工,造成极大的浪费,使得人力、物力与资源的无功效消耗;现有建筑体的低碳化升级,现有的建筑大多隔热功能欠缺,可以采用自然资源有如稻草与木材等合成新型材料去返修现有的建筑,将有效控制升级后的建筑减少对热与能源的需求。

2 低碳城市系统模型研究

2.1 低碳城市系统模型构建

笔者认同经济学家唐方方教授的观点:低碳城市建设是系统工程,城市的低碳化不只是节能减排及循环经济这么简单[26]。低碳城市研究与规划必须采用系统论的思想,低碳城市系统研究是一个全新的研究视角,在此试图在此视角上做拓展性研究。以达到提高城市竞争力、提高城市可持续发展能力,保证城市健康、快速发展的条件下最大限度减少温室气体的排放的目的。

低碳城市系统(LCS,Low2Carbon City System)是指LCS内各个子系统与要素按照人工设计的、预先规划的规则或设计好的方向运作,以实现或完成LCS内各个子系统与要素单独不能完成的以城市为单位的人类群体采用低碳的生存方式与经济、社会、自然和谐可持续发展的目标。低碳城市系统建设,重点是低碳,目的是发展,低碳约束将制约城市发展方向的选择,决定城市向低温室气体排放的方向发展。

从系统的特征研究低碳城市系统是把某一个城市作为一个复杂系统,低碳能源系统是LCS的输入,低碳排放系统是LCS的输出,LCS内的子系统群之间两两耦合,低碳技术系统和低碳政策系统能对LCS的输入输出起到正反馈作用,通过低碳城市系统实现以城市为单位的人类群体采用低碳的生存方式与经济、社会与自然和谐可持续发展与延续。

前一节分析了低碳城市的经济、能源、城市规划、城市交通、技术创新、城市建筑、低碳生产与低碳生活等视角。这些构成了低碳城市系统的子系统与要素,根据这些子系统构建了低碳城市系统模型图见图1所示:

图1 低碳城市系统模型图Fig.1 Model of low2carbon city system

如低碳城市系统模型图1所示,LCS有一定的结构,是由许多子系统所组成的不可分割的整体。这些子系统相互关联、相互作用与相互制约,他们之间有着相对稳定的耦合方式、组织秩序以及失控关系的内在表现形式。低碳城市系统是一类非线性反馈系统、具有开放性和多样性的特征,低碳城市系统的发展过程是自然生态系统的演替和城市有组织的经济、能源、城市规划、城市交通、技术创新、城市建筑、生产与生活等子系统活动的相互耦合过程,其中任何一个子系统发生变化都可能对其它子系统产生短期或长期的影响。低碳城市系统演化的一般规律,具有动态性、突变性和不可逆性,其结构具有分形特征。

2.2 低碳城市系统模型构建的必要性

低碳城市系统是城市发展的必由之路。虽然各个城市发展的特征不同,但是在环境的大背景下,任何城市发展都无可忽视环境恶化,都可以抽象为如图1所示的城市功能子系统模块。那么,将低碳理念对我国城市系统建设进行指导,走集约化道路,实现城市的可持续发展,是处于高速城市化发展的内在需求。

低碳城市系统是指导城市可持续发展的重要发展模式。面对我国城市的建设存在一定程度不足的现状,需要多元化的理论指导和实践经验借鉴,而低碳发展理念具有很强的实践性,它涉及的内容非常广泛,包括城市增长的控制、资源利用、城市生产、城市交通、城市建筑、技术水平、居民生活等。低碳理念对城市建设有着非常直观的指导和借鉴作用。通过对国内外建设低碳城市经验的总结,结合中国城市实际而构建的低碳城市系统,以尝试适合中国的低碳城市发展模式。

3 低碳城市系统的发展建议

低碳城市系统是一个复杂巨系统,有着系统运作的一切规律,了解低碳城市系统的碳流的方向、规模以及系统内部机理与影响因素,采取切实有效的低碳政策措施,减少碳排放,促进低碳发展,对实现人类与自然和谐可持续发展、减缓全球极端气候具有重要意义。

(1)低碳城市系统的战略思维建立。“低碳”的词汇已遍布城市系统的大街小巷,如何将低碳从一个词汇落到实处,成了低碳城市发展科研的关键。这就要求低碳城市系统在治理城市时,必须通过多种媒体的有效宣传,制定符合城市系统实际情况的促进政策,使得全体市民形成低碳共识并与市民的收入支出链接:低碳行为是精神文明,根式物质文明。

(2)系统观视角规划低碳城市系统建设。单一视角研究低碳城市系统只能解决某一个子系统的良性发展,但是子系统群之间是一个竞合的整体,其中任何一个子系统发生变化都可能对其它子系统产生正面或负面的影响,低碳城市系统是一个有机整体,所以子系统或要素必须协调发展,才能使得整个系统良性运作,就必须以一个整体系统的视角来研究规划低碳城市系统建设,使得子系统或要素群与整个系统方向一致,合力最大化。

(3)方式结构低碳子系统群的耦合策略。低碳城市系统的子系统或要素群之间的竞合关系是系统的特性,不能规避,在低碳城市系统治理中,必须根据国家政策与发展规划进行碳耗总量控制,借助市场机制在区域范围内有效竞合配置,加大技术创新投入,增加新技术产业革新,使得碳耗持续下降。

(4)加大低碳技术创新投入,促进低碳资源的多样性与“良性排放”。从低碳城市系统模型可以直观的看出,低碳技术系统会对基础低碳、支撑低碳与方式结构低碳形成作用力:加大技术创新可以促进传统化石能源的使用效用与替代能源的进一步使用与推广;加大技术创新可以改变排放方式与排放污染负效用,使得排放不但不污染环境而且还会促进自然的自我净化能力;加大技术创新可以促进方式结构低碳领域内的各个子系统的碳耗与竞合方式,使得子系统群高校友好发展,整体碳耗最小化。

(编辑:王爱萍)

References)

[1]戴亦欣.中国低碳城市发展的必要性和治理模式分析[J].中国人口·资源与环境,2009,19(3):12-18.[Dai Yixin.The Necessity and Governance Model of Developing Low Carbon City in China[J].China Population Resources and Environment,2009,19(3):12-18.]

[3]付允,汪云林,李丁.低碳城市的发展路径研究[J].科学对社会的影响,2008,(2):5-10.[Fu Yun,Wang Yunlin,Li Ding.Study on the Developing of Low2carbon City[J].Impact of Science on Society,2008,(2):5-10.]

[4]庄贵阳.低碳经济引领世界经济发展方向[J].世界环境,2008,(2):34-36.[Zhuang Guiyang.Low Carbon Economy Is Guiding the Direction of the World Economic Development[J].World Environment,2008,(2):34-36.]

[5]陶永亮.低碳城市是发展低碳经济的重中之重[N].中国建设报,2010-03-18(5).[Tao Yongliang.Low2carbon City is the Most Important Affair in Developing Low2carbon Economy[N].China Construction,2010-03-18(5).]

[6]辛章平,张银太.低碳经济与低碳城市[J].城市发展研究,2008,15(4):98-102.[Xin Zhangping,Zhang Taiyin.Low Carbon Economy and Low Carbon City[J].Urban Studies,2008,15(4):98-102.]

[7]黄滔.发展循环经济建设低碳城市[J].中国经贸导刊,2010,(6):36-37.[Huang Tao.Developing Recycle Economy and Constructing Low Carbon City[J].China Economic&Trade Herald,2010,(6):36-37.]

[8]冯会会,苗红,薛冰,等.循环经济:低碳城市建设的路径与手段[J].再生资源与循环经济,2009,11(2):17-20.[Feng Huihui,Miao Hong,Xue Bing,et al.Circular Economy:Path and Means to Low2carbon City[J].Renewable Resources and Recycling Economy.2009,11(2):17-20.]

[9]龙惟定,白玮,梁浩,等.低碳城市的城市形态和能源愿景[J].建筑科学,2010,(2):13-18.[Long Weiding,Bai Wei,Liang Hao,et al.Urban Form and Energy Vision in Low2carbon Cities[J].Building Science,2010,(2):13-18.]

[10]张维功,焦磊.低碳城市与供热热源规划[C].2009城市发展与规划国际论坛文集,2009:253-255.[Zhang Weigong,Jiao Lei.Low2 carbon City and Energy Supply[C].2009 International Forum on Urban Development and Planning Collection,2009:253-255.]

[11]马学禄.低碳城市建设的能源战略[J].城市住宅,2009,(12):74-75.[Ma Xuelu.The Energy Strategies of Low2carbon City Construction[J].Urban Building,2009,(12):74-75.]

[12]刘怡君,付允,汪云林.国家低碳城市发展战略问题[J].建设科技,2009,(8):44-45.[Liu Yijun,Fu Yun,Wang Yunlin.The Strategiesof Low2carbon City Development[J].Construction Science,2009,(8):44-45.]

[13]赵刚.低碳城市建设须规划先行[J].经济,2010,66(6):41-43.[Zhao Gang.Planning is the First Step in the Low2carbon City Construction[J].Economy,2010,66(6):41-43.]

[14]候波,焦琰.浅析建立低碳城市规划体系的意义[J].价值工程,2010,(4):185.[Hou Bo,Jiao Dan.On the Significance of the Establishment of the Low2carbon Urban Planning System[J].Value Engineering,2010,(4):185.]

[15]叶祖达.发展低碳城市之:反思规划决策流程[J].生态城市规划,2009,176(7):6-10.[Ye Zuda.Considering the Flow of Low2 carbon City Plan System[J].Value Engineering,2009,176(7):6-10.]

[16]张泉,叶兴平,陈国伟.低碳城市规划:一个新的视野[J].城市规划,2010,34(2):13-18.[Zhang Quan,Ye Xingping,Chen Guowei.Low2carbon Urban Planning:A New Vision[J].City Plan,2010,34(2):13-18.]

[17]顾朝林.低碳城市规划发展模式[J].城乡建设,2009,(11):71-72.[Gu Zhaolin.Development Model of Low2carbon Urban Planning[J].Urban and Rural Development,2009,(11):71-72.]

[18]陈群元,喻定权.我国建设低碳城市的规划构想[J].现代城市研究,2009,(11):17-19.[Chen Qunyuan,Yu Dingquan.Planning Idea of Constructing Low Carbon Cities in China[J].Modern Urban Research,2009,(11):17-19.]

[19]陈洁行,沈悦林,龚勤,等.杭州的低碳城市交通实践与发展对策[J].城市发展研究,2009,16(12):19-22.[Chen Jiexing,Shen Yuelin,Gong Qin,et al.Low2carbon City of Hangzhou:Transportation Practice and Development Countermeasure[J].Urban Development Reserch,2009,16(12):19-22.]

[20]余凌曲,张建森.轨道交通对低碳城市建设的作用[J].开放导报 ,2009,(10):26-30.[Yu Lingqu,Zhang Jiansen.On Rail Transitπs Role in Low Carbon Urbanization[J].China Opening Herald,2009,(10):26-30.]

[21]崔耀杰.基于快速公共交通发展下的低碳城市发展模式研究[J].中国人口,2009,19:11-16.[Cui Yaojie.Study on the Low2 carbon City Development Mode Based on Fast Public Traffic[J].China Population,2009,19:11-16.]

[22]李靖,戴慎志.低碳城市技术在城市规划中应用初探[C].2009城市发展与规划国际论坛文集,2009:367-369.[Li Jing,Dai Shenzhi.Study on the Technology in Low2carbon City Planning[C].2009 International Forum on Urban Development and Planning Collection,2009:367-369.]

[23]蒋有绪,张炜银.谈谈森林城市和低碳城市[J].中国城市林业,2010,(8):4-7.[Jiang Youxu,Zhang Weiyin.On Forest City and Low2 carbon City[J].Journal of Chinese Urban Forestry,2010,(8):4-7.]

[24]赵宏宇,郭湘闽,褚筠.“碳足迹”视角下的低碳城市规划[J].规划师论坛,2010,26(5):9-15.[Zhao Hongyu,Guo Xiangzhu,Zhu Jun.Low2Carbon Urban Planning from the Perspective of“Carbon Footprint”[J].Planner,2010,26(5):9-15.]

[25]戴星翼.谁有资格进入低碳城市行列[EB/OL].[2010/7/31].http://finance.sina.com.cn/roll/20100720/.shtml.[Dai Xingyi.Who is Eligible to Enter the Ranks of Low2carbon Cities.[EB/OL].[2010/7/31].http://finance.sina.com.cn/roll/20100720/.shtml.]

[26]唐方方.应当在低碳与发展之间找到平衡[EB/OL].[2010/8/9].http://finance.sina.com.cn/hy/20100606/09348068118.shtml.[Tang Fangfang.Finding the Balance between Low2carbon and Development.[EB/OL].[2010/8/9].http://finance.sina.com.cn/hy/20100606/09348068118.shtml.]