空间规划的碳排放约束机制与治理框架*

闫凤英 杨一苇 YAN Fengying, YANG Yiwei

0 引言

工业革命以来，二氧化碳等温室气体在大气层中的浓度显著增加[1]，温室效应不断积累导致全球气候变暖，进一步导致极端天气和自然灾害频发，成为本时代威胁人类生存安全和生态环境稳定的决定性问题。IPCC报告指出，为避免气候变化对人类生存环境造成破坏性改变，必须将全球温度升高限制在工业化前水平以上2℃以内[2]，以此为目标的温室气体减排工作任务艰巨[3]。中国自2006年成为全球第一的碳排放大国[4-5]，2019年碳排放量占全球排放份额的27.9%[6]。中国在全球减排事业和气候变化应对行动中扮演着举足轻重、无可替代的角色。十九大报告首次提出中国要“引导应对气候变化国际合作，成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者”；习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论中宣布，“中国将提高‘国家自主贡献’力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取于2060年前实现碳中和。”探寻具有预防性、低成本、长期效益的碳减排途径是我国实现 “碳达峰、碳中和”承诺的前提与保证。

空间规划是达成区域长远碳约束目标的系统性、根本性途径[7-8]，在实现气候变化目标方面发挥着越来越重要的作用[9-11]。然而，空间规划在我国减排体系中仍然未能获得足够的重视，我国的低碳发展主要依靠清洁能源利用或节能技术减排，以空间规划为代表的减排途径时常被忽略。同时，我国既有的规划体系仍存在针对碳约束目标重视不足[12]、城镇规划技术中控碳方法缺失等问题[13]，具体体现在我国既有的规划体系中没有明确的碳排放约束目标和行动指导[14-19]。造成以上问题的根本原因是未能明确空间规划的碳约束机制以及缺少系统性的治理框架。针对这一不足，本文试图从空间规划所具有的职权出发，辨析空间规划对碳排放的约束机制，并明确空间规划作为一种结构调整式减排手段的具体内涵和实施路径，以期为新时期空间规划在我国发挥其结构调整式减排效用、实现长期的碳排放约束目标提供思路参考与路径支撑。

1 空间规划在我国减排体系中的作用与潜力

1.1 结构调整式减排概念的提出

碳减排在文中指针对拥有明确边界的区域对象，通过一定途径减少其内部与人类活动相关的CO2、CH4等温室气体的排放。“技术进步”是我国当前碳减排的核心途径，大量研究项目和研发工作都集中于建筑、交通、工业、能源等技术领域，使得“技术进步”成为我国碳减排的最强引擎[20]。技术进步式减排指通过技术、方法和材料等内容的创新[21]，设计和制造出高效率、低排放的新工具和新产品，促进物质技术的现代化变革以达到节能减排目标。数据表明，技术进步对我国2017年碳强度的降低（以2005年数据为基准）具有60%的贡献率[22]；技术研发投入每增加1%，我国二氧化碳排放量就减少0.21%[23]。然而，“回弹效应”①和“边际递减效应”②是技术进步难以克服的制约因素。“回弹效应”使得技术使用从行为层面引发了更多的能源需求，以致部分抵消了所节约的能源[24-26]，同时促使了技术的更新迭代以满足新的节能要求。而伴随着技术的不断成熟，技术的“边际递减效应”使得追求技术进步需要投入的经济成本攀升而减排的潜力空间不断缩小[27]。可以预见，技术发展的减排潜力具有限度，以技术进步为首要驱动力的减排体制具有不完备性[28]。

技术进步作为当前中国碳减排的主要驱动因素，侧面反映出我国的碳减排体系注重末端式、过程式的技术领域突破，而缺少系统式、预防式的方法途径。研究分析证明[29]，人类活动的能源需求总量对于碳排放的影响程度高于能耗强度变化对碳排放的影响，即通过技术手段降低能耗强度获得的减排收益，远不及空间规划通过优化城市形态、调整产业结构、改变用地类型等结构性措施减少能源的绝对需求量所带来的减排效果。因此，本文提出结构调整式减排的概念，并将其界定为通过调节一定区域内社会经济系统以及物质资源环境的组织结构和平衡关系，使得社会系统、经济系统和环境系统的运行效率和生态效益得以提升，从而达到碳减排目的。不同于技术进步式减排的末端控制作用，“结构调整”更加注重发挥宏观统筹与谋划作用，着眼于资源、能源的合理配置和结构效益的提升，通过优化系统内各要素之间的平衡关系从而减少系统内总的碳排放水平（图1），具有低成本、高效益的特征。要追求长远的气候共同利益，关注区域的可持续健康发展和碳减排的责任目标，我们必须理解、重视并应用结构调整式减排途径，从根本上系统性、结构性地实现低碳发展方式的转变。

图1 结构调整与技术进步的关系Fig.1 the relationship between structural adjustment and technological advancement

1.2 空间规划是结构调整式减排的引领性手段

空间规划其实质是一种以空间要素为调控主体，以环境组织方式与碳排放的关联机理为调整依据，发挥预防作用的结构调整式减排途径。除了气候、地形这些因素，一个地区的产业结构、空间布局、生态环境对碳排放总量及强度均影响巨大[30-32]。以碳排放约束为目标的空间规划将上述要素进行统筹与优化，使得碳排放形式、数量与强度在一定程度上得以固化，其“锁定效应”③和“统筹功能”对营造低碳的人居环境十分重要。

以空间规划为手段进行碳排放控制的潜力可观：一、从土地利用角度来看，土地资源的集约化利用可补偿或重新固定大于50%的已损失碳[33]。我国研究显示，区域尺度的土地利用结构优化可减少8%~30%左右的碳排放[34]，土地利用结构的影响甚至大于产业结构对碳排放的影响程度[35]；二、从城镇形态角度来看，城镇形态优化可能使得平均出行距离减少10%~25%[36]，进而减少11%~31%左右的温室气体排放[37]。台北的案例研究则显示合理的建筑基底覆盖率控制，可以在提升建设密度的同时减少15%的碳排放[38]；三、从空间规划综合方案角度来看，北京市延庆县的低碳总体规划实践将社会发展目标、用地布局、交通系统、能源供应方式和生态用地种植结构等方面作为低碳优化调整对象，使得规划方案在规划目标年相对于基准情景减少约50%左右的CO2排放[39]。哈尔滨市总体规划则在预规划方案的基础上对城市产业职能、人口密度、空间布局、交通体系、能源系统等方面进行碳排放约束，最终优化方案较预规划方案减少约86%左右的碳排放[40]。

空间规划作为一种结构调整式减排手段，存在广阔的研究与应用前景，并通过结构调整本身的前瞻性、引导性、综合性和统筹性发挥出不可替代的作用，是实现区域碳减排目标的根本性途径。因此，探讨和总结空间规划的碳排放约束机制，充分发挥空间规划碳减排的巨大潜力，是我国低碳发展的当务之急。

2 空间规划的碳排放约束机制

2.1 空间规划、城乡用地与碳排放

空间规划在国内学术界尚没有统一的定义[41]。空间规划首先是一种注重空间地域的规划[42]，再者空间规划是一种调控社会、经济、环境要素而采取的空间政策工具[43]。空间规划的基本职能涉及两个核心方面：一是在法律认可下，为未来的社会生态发展树立愿景；二是通过为各种活动分配空间来控制当地的土地利用变化和空间发展[44]。本文将空间规划界定为通过合理配置与管控不同层次的空间要素，实现并平衡区域在社会、经济和环境多个维度发展目标的一种理性行为和政策工具。

空间规划所调控的空间要素可以视为由不同用途的土地资源及其承载的社会文明形态所共同构成的多层次、综合的城乡用地系统，简称城乡用地④。城乡用地作为关联人类经济发展、社会文明和生态环境的耦合系统，是空间规划发挥对人类经济社会活动统筹、调控功能，运用其规划管控手段的重要空间对象[45]，其不仅为开展空间维度下的碳排放约束研究提供了重要的综合视角[46]，也为探索碳源与碳汇之间的空间关系提供了有效的分析与可视化途径[47]。“分区”“地类”和“地块”是城乡用地系统中的三个基本调控单位。

2.2 空间规划的碳排放约束机制

用途[48-49]、位置、边界[50]和指标是空间规划实施空间治理与管控的四种重要手段。空间规划进行碳排放约束的本质是通过将“用途管控”“位置管控”“边界管控”和“指标管控”这四种手段分别作用于城乡用地的结构、布局、规模和强度等属性的变化，间接起到对与碳排放相关联的社会文明形态与物质空间实体的优化作用，使得区域内的社会效率、经济效益和生态效益得到提升，最终实现对区域系统碳排放效应的控制与优化（图2）。

图2 空间规划对碳排放的约束机制示意图Fig.2 constraint mechanism of spatial planning on carbon emission

2.2.1 “边界管控”与用地规模优化

边界管控手段通过划定“三线”⑤，决定了城镇建设用地、农业耕地和林地的规模与范围。用地规模以用地面积的变化作为衡量。从碳排放量的角度，城镇建设用地的水平扩张是区域CO2排放增加最直接的驱动因素[51]，城市规划区总面积每增加1%，CO2排放总量会增加1.8%[52]。城镇建设用地规模的水平扩张会带来人口总量和经济总量的增加[53]，并造成社会经济基础设施（例如学校）分配的不平等[54]。前两者被认为是一个地区碳排放总量的直接驱动因素，后者导致了与居民出行相关的碳排放[55]。从碳汇量的角度，林地和耕地规模基本决定了一个地区的碳汇总量。耕地的减少和林地的破坏也会导致区域整体碳固存能力的降低[56]。因此，“边界管控”通过控制三类空间的面积，对碳排放总量的上限起到约束作用，而“功能分区”是“边界管控”的基本调控单位。

2.2.2 “用途管控”与用地结构优化

空间用途管控⑥通过规范不同区域的许可活动在空间上分配了不同的土地用途[57]，决定了不同的使用功能，不同使用功能的比例关系构成了用地结构⑦。在规模一定的前提下，土地作为产业发展的空间载体，用地结构的合理化一定程度上能够塑造土地所承载的产业结构的合理性[58]。产业结构的调整可以一定程度上改善以化石能源为主的能源结构，能源结构同样是碳排放总量和强度的主要驱动因素[59]。除了产业结构与能源结构，土地利用结构的变化影响与碳排放相关的人类活动发生结构性变化，改变碳排放源与汇的空间格局，最终对一定空间内的碳排放强度（单位用地面积的碳排放量）产生显著影响[60-61]。“地类”是“用途管控”的基本调控单位。

2.2.3 “位置管控”与用地布局⑧优化

空间规划通过位置管控决定各类用地的布局、形式，以及人口的数量和分布，从而影响区域内与交通出行相关的活动效率，进而影响交通能耗需求和碳排放总量。促进高人口密度、紧凑型、混合用途以及职住平衡的城市发展被广泛视为减少交通碳排放的有效策略[62-65]。通勤碳排放一般占普通家庭出行排放的50%以上[66]，因而职住平衡是最重要的城市功能布局关系之一。研究认为[67-69]，在空间内集中就业、分散人口并实现良好的地铁通达性有利于降低与通勤交通相关的CO2排放。非通勤碳排放主要和城市设施、绿地等公共空间的位置和布局有关。居住在商业、公共服务设施密度高，或者土地混合使用社区中的居民们，由非通勤交通产生CO2排放较少[70]。可见，土地利用布局（居住区、服务设施、就业点、绿地）和城市形态（密度、空间紧凑度、人口密度、土地利用混合等）能够提升与碳排放相关的活动运行的效率并减少能耗需求。“地块”是“位置管控”的基本调控单位。

2.2.4 “指标管控”与用地强度优化

指标管控针对土地利用的最小责任单元— —地块的开发强度和开发模式进行控制。地块上建筑物的功能、建设量以及布局方式一同塑造着用地范围内的空间三维形态以及人类活动特征[71-73]，进而对地块的碳排放强度产生影响。实证研究发现[47]，微观尺度的碳排放主要取决于土地利用的特定功能与人类活动的微观特征，而居住类用地的碳排放还与用地范围内的建筑物布局和高度等形态特征相关，如由独立房屋组成的分散的住宅用地模式通常比高层的紧凑社区消耗更多的能源[74-75]。有研究进一步指出，住区的容积率与碳排放存在倒“U”型曲线，临界值约为1.65，容积率在临界值以下时对碳排放有促进作用，在临界值以上则有抑制作用[76]。当容积率一定时，建筑高度对碳排放也有不同影响，建筑层数越高，体型系数越小，建筑节能效果越好[35]。总之，在地块内保持单栋建筑高容积率、低基底覆盖率的开发模式可以促进土地利用效率和总体节能效果的提升。“地块”也是“指标管控”的基本调控单位。

3 空间规划实施碳排放约束的治理框架

基于空间规划的结构调整式减排路径是在明确空间规划的碳减排潜力、理解空间规划对碳排放控制机制的基础上，将碳排放约束思维运用于空间规划分析和方案制定的过程中，对一定区域内的碳排放活动进行主动干预的过程。比较于传统的空间规划，碳排放约束下的空间规划更加注重在规划初期明确规划碳减排的责任主体，在规划制定过程中进行碳排放效应的评估，最终在一定的碳排放约束目标下制定碳约束方案。本文从“确立碳管控主体”“核算碳排放效应”以及“制定碳约束方案”三方面，构建起在空间规划阶段进行碳排放约束的治理框架（图3）。

图3 空间规划的碳排放约束框架Fig.3 carbon emission constraint framework in spatial planning

3.1 确立碳管控主体

空间规划的碳管控主体指碳排放约束调控的空间对象。中国目前已经划分了以政府部门为主导，以不同行政边界为减排单元的多级责任制度[77]，最小的减排单元对应市/ 县级行政边界。在市/县级行政边界以内，由于各类碳排放源和吸收汇总与一定的城乡用地相关联，因此对应不同的调控目标，可以构建“分区管控”—“地类管控”—“地块管控”多级碳管控责任体系，体现空间规划的主导效应、层级管控效应，以及主体功能管控、差异化管控和精细化管控理念。

一、分区管控。以城市化、农业和生态安全功能为着眼点划分的生态、城镇和农业三类空间形成了主体功能管控理念下的“分区主体”[78]。“分区”管控强调尊重并平衡不同分区主体在调节区域碳平衡过程中扮演的不同角色，以保护生态空间、控制城镇空间为主导思想发挥对碳排放的治理作用。

二、地类管控。地表覆盖特征与土地使用方式的差别构成了不同的用地分类，从而导致不同地类在碳排放强度上的显著差异[47]。“地类”管控分别对区域中划定的“三线”内部不同的用地类型加以管控，其本质是在明确地类碳排放强度特征的前提下，进行用地的数量结构优化。

三、地块管控。“地块”是空间规划中最小的碳管控责任主体。“地块”管控体现出空间规划将人口、经济、能源及空间等多维要素统筹进行一体化管控的能力。同时，地块的区位性为分析各类碳源的空间分布及其相互作用提供了重要的研究基础。

3.2 核算碳排放效应

利用碳排放定量分析技术核算碳管控主体的碳排放效应，是构建空间规划碳约束机制的关键。“分区”“地类”和“地块”三类碳管控主体的碳排放效应可以归述为用地碳效应。用地碳效应指“受人类社会干预以实现生产、生态或社会功能的土地向大气中释放产生碳的过程、活动和机制”[79]，以用地碳排放强度（单位用地面积的碳排放量，tCO2e/hm2）表示。如果用地碳排放强度为正值，且由与用地所对应的静态碳排放源产生，则表现为静态碳排放效应；如果用地碳排放强度为负值，则表现为碳汇效应，往往对应着城镇绿地、生态林地与水域空间；道路用地对应的是由不同类型用地之间的空间关系导致的交通碳排放，体现为动态碳排放效应。

对于“分区管控”，用地碳效应分析可以为三类空间的规模调整提供依据；对“地类管控”，用地碳效应评估为用地结构的调控提供基础；而对“地块管控”，用地碳效应评估则能够帮助制定合理的用地强度管控指标，如果将动态碳排放归并至具体的地块时，地块单元将参与到用地空间布局的优化过程中。此外，利用用地碳排放效应核算，可以进一步评估一个规划方案总体及其任意功能分区内的碳排放表征量指标，即碳排放总量、人均碳排放量、单位GDP碳排放和碳排放结构。前三者用来衡量区域与碳排放约束目标相比的减排压力和减排空间，而碳排放结构特征可以用来识别规划范围内可能造成碳排放的主要因素。

3.3 制定碳约束方案

以“确立碳管控主体”“核算碳排放效应”为支撑，空间规划通过“用地规模控制”“用地结构优化”“用地布局优化”和“用地强度控制”四种具体的途径，制定不同规划层级下的碳排放约束方案。

一、用地规模控制。以“三区三线”的划定工作为规划载体，利用空间规划的边界管控手段进行用地规模控制，主要针对城镇建设用地的规模和边界进行管控，同时保证生态保护红线内的碳汇总量合理。

二、用地结构优化。以用地平衡表和用地布局图作为规划载体，以不同地类的碳排放效应以及人均用地标准作为双控条件，通过设定合理的调整区间对用地平衡进行优化，在满足发展需求的前提下，适度减少单位用地面积碳排放量高的土地类型面积，增加单位用地碳排放量低、碳吸收量高的土地类型面积，达到从整体上减排增汇的目的。

三、用地布局优化。以用地布局规划优化方案为载体，调整不同类型用地之间的相互位置关系，起到提升区域交通效率、增加碳汇生态效益的作用。布局优化通过控制产生交通碳排放的某几类用地之间的结构关系，如职住结构，工业、设施点布局等，形成职住平衡格局，复合功能格局等，达到提升交通效率、减少交通碳排放的目的；用地的布局优化还应适当考虑碳汇与碳源的空间布局关系，形成碳源汇临近格局，以达到增加碳汇生态效益、促进碳平衡的作用。

四、用地强度控制。以规划指标设定为载体，针对具体的规划地块实施管控。根据地块类型的不同，指标管控的内容也有所不同。对于居住地块，应当合理掌控家庭数、容积率、建筑高度等指标要素；非居住地块可以针对用地上与碳排放相关的活动量以及清洁能源使用等方面进行指标控制，如清洁能源使用率、产业碳循环率等；对农业耕地，可以通过耕地化肥施用量等指标进行土地斑块的碳排放约束。

4 结语

以空间规划为核心的结构调整式减排是实现区域碳减排目标的引领性、综合性和根本性途径，碳排放控制无疑应成为空间规划制定过程中的必要约束条件。本文提出基于空间规划的碳排放约束治理框架，是一个针对不同地域、多尺度空间规划的共性问题，所给出的普遍适用的路径方法。需要认识到，碳排放约束下的空间规划的理论与实践研究尚处于探索阶段，该框架的技术深化还需要长期的研究与总结。

在进一步的研究中有必要着重对以下方面展开探索。

一、用地碳排放效应评估的成果工具研究。用地碳排放效应评估是空间规划实施碳排放约束目标下方案优化的核心方略。针对不同的规划情景和需求，厘清不同评估方法各自的优势与适用范围，结合新的数据环境和技术手段，发展针对用地碳排放效应评估的综合方法，是用地碳排放效应评估的发展方向。同时，结合实证研究，开发可应用于不同地域规划过程的用地碳排放效应评估的成果工具，具有积极的实践意义。

二、规划要素与碳排放的关联机理研究。本文以空间规划—城乡用地—碳排放效应为核心视角解析了空间规划对碳排放的约束机制，但是要做到精准的规划优化调控，需要更多基础性的机理研究来进一步揭示用地要素多向维度的变化与碳排放之间的定量关系和关联机理。

三、治理框架与规划体系的衔接与融合。基于空间规划的结构调整式减排作为一种定性、定量与定位相结合的系统调控手段，既是对传统规划的变革，也与传统规划密切融合。随着国土空间规划体系的建立健全，有必要探索碳排放约束目标在新规划体制下的具体衔接与融合模式，为真正实践以空间规划为引领的结构调整式减排途径提供制度与政策保障。

注释:

① 回弹效应：指技术进步在提高能效、节约能耗的同时也促进了经济的快速增长，引发对能源更多的需求，以致部分抵消了所节约的能源，回弹效应介于9%~75%之间。

② 边际递减效应：可以理解为当技术发展到达一定临界值后，每增加一个单位的技术投入，所得到的技术效用的提升会逐渐减少，这也意味着每多减排一单位的二氧化碳所要付出的技术投入成本会逐渐增加。由于中国在前期的减排路径中重视技术进步，目前许多技术领域的发展都趋于成熟，因此很多技术领域面临的边际递减效应十分显著。

③ 锁定效应：指空间规划一旦完成建设,就决定了区域内的建筑物和基础设施整个寿命期内的能源消耗水平和碳排放水平。

④ 城乡用地：本文中指包括建设用地、农用地和生态保育地在内的区域全要素用地空间。

⑤ 三线：即城镇开发边界、永久基本农田保护红线以及生态保护红线三条控制线。

⑥ 空间用途管控：本文指以用地分类为核心的用途类型管控。

⑦ 用地结构：本文中指用地的数量结构，即各种用地类型之间的比例平衡关系。

⑧ 用地布局：指在各种要素的综合影响下,不同区域不同时间用地类型在空间上的分布状态，是从定位的角度研究用地发展。

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图1-3: 作者绘制