第五章 可再生能源城市理論基礎

第一節 可再生能源城市研究

一 可再生能源城市研究綜述

在可再生能源城市建設日益成為熱點的背景下，研究可再生能源城市理論具有重要的理論價值與現實意義。不過，在可再生能源城市理論研究方面，國內外相關研究文獻都不多，主要是一些新聞類文獻，或者分析現狀的研究文獻。

國外代表性的研究文獻有Peter Droege的專著《可再生能源城市：城市革命綜合導論》、國際能源署（IEA）的研究報告《城鎮與可再生能源》、世界未來理事會所著的《100%的可再生能源-超越-城市》等。這些研究涉及可再生能源城市的概念、特征以及主要模式等。

如國際能源署（IEA）所著的《城鎮與可再生能源》，該報告的目標是激發城市利益相關者積極利用可再生能源，分析可再生能源系統如何惠及公眾和企業，幫助各國政府更好地發揮可再生能源的作用，實現能源的可持續利用。該報告的主要內容包括可持續能源供應的概念、可再生能源資源和技術、交通資源和技術、政策選擇、城市案例研究、政策建議等。

由于太陽能的開發利用比較普遍，因此，關于太陽能城市的研究遠比研究其他類型的可再生能源城市的文獻多。

同時，國際上也有大量雖然沒有提及可再生能源城市但同可再生能源城市有關的研究文獻，如城市能源、能源城市、低碳城市、綠色生態城市、可再生能源建筑、可再生能源發電、可再生能源供熱（采暖）與制冷、可再生能源交通、可再生能源技術等方面的研究。事實上，關于新能源與可再生能源的絕大多數研究成果都可以作為研究可再生能源城市理論的參考文獻。

在國際上，城市能源研究的重點領域主要有三個方面：能源效率、可再生能源應用、可持續能源。

在國內，早期在把能源與城市結合時，一般稱為“能源城市”，主要是指能源產量較大的城市。較早研究改革城市燃料結構、解決“三廢”和環境污染問題的學者是“中國人造石油之父”趙宗燠，在其1978年發表的相關論文中，他提出發展清潔能源的概念。但是，現代意義上的“可再生能源城市”概念是在2000年后才逐漸被提及。不過，能源城市方面的文獻也可供可再生能源城市研究參考和借鑒。近年來，在能源城市研究方面，轉型、低碳發展、環境保護等屬于熱點。

2006年后，隨著“新能源建筑示范城市”“新能源汽車示范城市”“國家新能源示范城市”等計劃的提出及相關工作的進展，國內出現了一些新能源與可再生能源城市、太陽能城市等方面的文獻，但這些文獻主要是一些新聞報道，關于可再生能源城市的針對性的研究成果并不多。只有少量研究新能源城市理論的相關文獻，如《基于“6A”理念的新能源城市規劃方法研究》《新能源城市理論體系構建研究》等。也有同新能源城市指標體系有關的研究文獻，如《中國城市新能源發展決策支持指標體系構建及應用》，以及關于新能源示范城市建設、可再生能源城市建設模式、新能源與城市空間結構等方面的文獻。另外，也出現了少量專著，如《氣象與太陽能生態城》《微網與太陽能生態城》等。整體來說，國內有針對性地研究可再生能源城市的文獻較少。

但同時，低碳城市、零碳城市、新能源汽車、可再生能源建筑、生物質天然氣等相關領域的研究成果數量則較多，研究涉及理論、方法、實踐，以及規劃、標準等多個方面。特別是關于可再生能源產業可持續發展方面的研究成果較多（如太陽能、風能部分產業產能過剩研究等），這些研究都可以作為可再生能源城市理論研究的重要基礎。

可再生能源城市作為一個新興概念，缺乏準確的概念界定，在操作層面上也缺乏相應的評價標準，加之相關研究缺乏，目前可再生能源城市的認定、規劃，以及發展、傳播等都比較混亂。如果城市決策者對可再生能源城市的內涵、建設路徑、重要性缺乏必要的認識，在可再生能源城市的建設中就容易出現偏差甚至失誤。因此，加強可再生能源城市理論研究具有理論與實踐的雙重意義。

二 國內外可再生能源城市研究對比分析

國內外在可再生能源城市建設方面的重點，也直接反映在研究上。因此，分析國內外可再生能源城市研究的異同，需要結合可再生能源城市建設來分析。

在可再生能源城市建設方面，國內外有一些相同點，如都重視技術的創新與擴散，重視發揮政策的引導作用，在可再生能源競爭力不足的背景下重視政府的支持，重視在城市中推廣可再生能源建筑、新能源汽車，重視綠色電力的開發與應用等。這些相同點也直接反應在研究上，國內外都重視這些領域的應用與理論研究。

但同時，由于世界各國在可再生能源城市建設方面也存在一些差異，因此研究的重點也有一些區別。這里主要對比分析中國與歐美國家特別是與歐洲國家在可再生能源城市建設及研究方面的區別。

主要差異體現在以下幾個方面。

1．歐美國家主要關注可再生能源城市研究，而國內更多地關注新能源城市研究

歐洲一些國家由于開始排斥核能，因此，更多地研究可再生能源城市。美國研究界更多地關注可再生能源電力城市、太陽能城市等。日本則更多地研究生物質能城鎮。

在國內，由于城市能耗較大，單純的可再生能源難以滿足大多數城市的能源需求，因此，國內更多的提法是“新能源城市”，對于新能源城市的研究也多于可再生能源城市（見圖5-1）。

2．歐洲國家更多地關注100%可再生能源城市建設與研究，國內尚處在新能源應用示范城市建設與研究階段

對于可再生能源城市實現程度的訴求不同，也會導致研究重點的差異。目前，國內正處在積極推動可再生能源建筑應用示范城市、新能源汽車推廣應用示范城市等各類新能源與可再生能源應用示范城市建設階段，因此，相關理論研究也主要關注如何建設新能源與可再生能源應用示范城市。

而歐洲國家近年來開始關注100%可再生能源問題，因此，對于100%可再生能源城市的研究遠遠多于全球其他區域。

近年來，歐美國家發布了一些關于100%可再生能源城市的研究報告，如世界未來理事會（World Future Council）2010年發布的研究報告——《100%的可再生能源-超越-城市》。同時，也有眾多的關于100%可再生能源方面的研究報告，雖說這些報告不是針對城市，但也可供參考，如世界自然基金會（WWF）2011年發布的研究報告The Energy Report：100 Percent Renewable Energy by 2050、歐洲新能源協會（EREC）2010年公布的RE-thinking 2050報告等。

其中，有代表性的研究成果是世界未來理事會在2010年發布的研究報告——《100%的可再生能源-超越-城市》，該報告詳細介紹了100%可再生能源城市的基本原理、面臨的挑戰。

國際上專門研究100%可再生能源城市的論文與專著數量不多，但有大量研究可再生能源城市、零碳城市、100%可再生能源等相關方面的論文與專著，內容涉及100%可再生能源領域的理論、方法與經驗等。其中，影響較大的是Mark Z. Jacobson和Mark A. Delucchi發表在2009年11月出版的Scientific American上的A Path to Sustainable Energy by 2030一文。

研究100%可再生能源城市的網站主要有“http://www.go100percent.org/cms/”“http://www.100percentrenewables.eu/”等，這些網站介紹了大量典型城市案例。

2011年6月11日，在聯合國氣候變化大會上，專門提出了“100%可再生能源城市治理”（Governancefor100%Renewable Energy Cities）議題，討論了一些相關內容，如怎樣才能在城市實現100%的可再生能源、不同機構分別起什么樣的作用、在推動100%可再生能源目標實踐中需要采用什么樣的政策等。

中國對于100%可再生能源城市的研究較為缺乏，現在研究主要是介紹國外100%可再生能源城市建設實踐的新聞，相關研究及專著的翻譯很少，如余岳峰等人發表在2009年第4期《上海節能》上的《丹麥腓特烈松市能源城100%可再生能源城——未來城市可再生能源之路》一文，趙繼龍、李冬發表在2009年第16期《商場現代化》上的《零碳城市理念及設計策略分析》一文，王文靜、周云旭發表在2009年第22期《山西建筑》上的《零碳城市相關理論研究》一文，王光榮發表在2012年第6期《綜合運輸》上的《零碳交通：促進城市低碳交通發展的新趨勢》一文等。

3．對可再生能源社區研究的重視程度不同

城市是由一個個社區構成的，可再生能源社區是建設可再生能源城市的基礎。國外重視可再生能源社區的研究，研究社區開發利用可再生能源的文獻也很多，而國內相關研究極少。

目前，國際上分析社區能源至少有三種主要路徑：宏觀進程、公眾接受、制度條件。代表性的研究主要包括以下這些。

有進行文獻綜述的，如《社區可再生能源文獻綜述》等。

有進行驅動力、風險、影響因素分析的，如《社區可再生能源的社會影響因素》《社區與風險的脆弱性》《當地政府、社區項目和可再生能源激勵措施》等。

有研究社區可再生能源的，如《社區擁有的可再生能源類型》《社區擁有的可再生能源導論》等。

有研究具體操作實務及教育培訓的，如《社區可再生能源操作實務》《社區風電工具包：指導阿拉斯加發展風力發電項目》等。

有研究各種具體可再生能源開發利用的，如《社區與風能》《社區太陽能導論》10《社區共享太陽能導論》1《太陽能動力社區：地方政府導論》12等。

有研究投融資的，如《社區風能融資》13《低收入社區太陽能發電》14《社區可再生能源投資》等。

有分析社區開發利用可再生能源制度框架與管理方式的，如《社區力量：公民擁有的可再生能源法律框架》《可再生能源合作》《共同所有權模式》等。

有進行案例分析的，如《蘇格蘭社區從海岸可再生能源獲益的基本原則》。

有研究農村等偏遠社區開發利用可再生能源的，如《農村地區開發利用可再生能源》《農村社區的可再生能源機遇》，以及研究生物質能村莊的等。

另外，社區成員和項目組織者之間的聯系、社區發展專業從業者以及公眾中的積極分子和政府代理人之間可能的爭執10等也都是研究的重點。

同可再生能源社區相關的研究有很多。

有關于社區能源與能源可持續社區的研究，如《能源可持續社區——歐洲25國經驗》《歐洲能源社區》12等。

有涉及可再生能源社區的研究，如《社區力量白皮書》《社區獲利與社區所有》等。

有關于低碳社區的研究，如《低碳社區》等。

在研究國家方面，最具代表性的是英國。從20世紀70年代開始，英國就開始社區應用可再生能源方面的研究。近年來，英國更加重視社區可再生能源建設，并取得了一些成果，如貝丁頓零碳社區。另外，德國在社區可再生能源方面的研究也非常多。

4．對可再生能源城市規劃研究的重視程度不同

由于城市是能源消費的主體，隨著各國越來越重視能源問題，特別是面對能源危機帶來的壓力，大量的能源學術研究開始關注城市空間結構、土地利用規劃等城市問題，關于高效節能的城市形態理論也已經出現。例如，許多規劃者認識到土地利用規劃對節能減排的潛在貢獻，開始采取積極措施將理論轉化為政策和實踐，并把能源問題納入土地利用規劃的過程。到20世紀90年代初，高效節能意識已被廣泛用于城市空間結構、城市形態的規劃和設計中，以指導能源的合理利用。

最早提出城市規劃在能源開發利用中發揮作用的是Odell在1975年所寫的一篇文章。近年來，國內外都出現了一些有針對性的研究可再生能源城市規劃的成果，涉及城市規劃的理論、方法與案例等多個方面。

在理論與方法研究方面，盡管有針對性的研究數量較少，但也涉及可再生能源城市的內涵、特征、指標體系和規劃思路等多個方面。

由于中國、歐洲、北美、印度等多個國家或地區都提出了太陽能城市規劃，因此，關于太陽能城市規劃的研究較多，如Miguel Amado等人關于太陽能城市規劃的研究成果。還有一些針對性較強的規劃設計手冊，如《太陽房：太陽能建筑設計手冊》等。

對于生物質能城鎮規劃的研究主要集中在日本，包括規劃方法在內的相關研究也比較系統。如日本農業、林業和漁業部制定的《促進生物質能城鎮理念導論》的第二部分專門介紹了生物質能城鎮的規劃程序，內容詳盡，具有很高的參考價值。

在實踐研究方面，也有一些案例的介紹，如未來能源全球中心對于馬斯達爾城市規劃方法研究。

總體來說，國外不僅出現了一些針對可再生能源城市規劃的研究成果，而且有大量同可再生能源城市規劃有關的低碳城市規劃、生態城市規劃、零碳城市規劃等方面研究文獻，如Marija等所做的零碳城市規劃研究。

國外也有一些研究如何更好地把可再生能源與城市規劃結合起來的文獻，如智慧能源歐洲等機構的研究成果——《城市和區域規劃采用可再生能源：提高城市能源效率》《新能源時代的有效城市規劃》，其他學者也有很多有代表性的研究，如Han Vandevyvere等、Mirakyan Atom等、Zeynep Peker、Arto Nuorkivi等01研究者或機構的研究成果。

同時，國外也有大量關于如何利用城市規劃推動可再生能源應用的研究，如《30城市對城鎮能源轉換的提議》《可持續城市能源規劃：應對氣候和能源目標的戰略方針》等。也有一些介紹具體規劃方法的相關手冊，如ICLEI和UNEP的研究報告——《可持續城市能源規劃：發展中國家城鎮操作手冊》，該報告提出了一套城鎮能源的規劃方法，對可再生能源城市規劃具有參考價值。

一些機構還設置了具體的培訓項目，如智能能源歐洲計劃建立的城市規劃師與可再生能源技能（UP-RES）培訓項目。主要培訓內容包括能源形式和轉化、減量策略、建筑物、可再生能源系統、區域供熱和制冷、正確的規模、管理理念、能源規劃、交通運輸和流動性。

國內關于可再生能源城市規劃方面的研究則極少，主要是一些可再生能源城市規劃方面的新聞報道，有針對性地研究可再生能源城市規劃理論與方法的研究性文獻幾乎沒有。不過，低碳經濟規劃、低碳城市規劃等一些相關方面的研究成果也能提供研究參考。在專著方面，代表性研究成果有婁偉、李萌的專著《低碳經濟規劃：理論·方法·模型》，以及龍惟定等著的《低碳城市的區域建筑能源規劃》等。在論文方面，有趙繼龍和唐一峰、和桂蘭等人所做的研究。同時，能源與城市規劃關系、區域能源規劃等方面的研究較多，也可作為可再生能源城市規劃研究的參考文獻。

5．國外研究重視城市開發利用可再生能源，而國內研究更多關注城市可再生能源產業的發展

在歐美國家，由于長期以來較重視低碳城市、綠色城市，因此，可再生能源城市的建設及研究也主要集中在可再生能源技術及產品的推廣應用方面，屬于真正意義上的可再生能源城市建設與研究。

在國內，由于特別重視可再生能源產業的發展，因此，一些所謂的“新能源城市”實際上屬于“新能源產業城市”，這導致相關研究也向可再生能源產業集中。不過，隨著中國新能源產業產能的嚴重過剩，再加上國家逐步完善了各類新能源城市的標準，新能源城市建設及相關研究逐步走向規范。

三 國內研究可再生能源城市理論需結合中國城市特點

城市也叫城市聚落，是非農業產業和非農業人口集聚形成的較大居民點。人口較稠密的地區稱為城市，一般包括住宅區、工業區和商業區，并且具備行政管轄功能。城市的行政管轄功能可能涉及較其本身更廣泛的區域，其中有居民區、街道、醫院、學校、公共綠地、寫字樓、商業賣場、廣場、公園等公共設施。城市是在一定范圍內多數人集中生活的高密度地區，這同人口密度較低的廣大農村地區是有區別的。

可再生能源城市理論研究，除要關注概念、標準等一般基礎理論外，還應結合中國城市（主要指城區）的特點，確定研究重點。國內可再生能源城市研究應關注以下方面。

一是空間狹小。盡管城市規模一般很大，但由于建筑等設施密集，為可再生能源開發提供的地理空間并不大，難以大規模地開發利用可再生能源。只能利用建筑、交通、工業以外的有限空地來開發利用可再生能源。這決定了可再生能源城市的研究重點應是分布式開發利用模式，對風電場等集中式開發模式的關注度要弱很多。

二是以樓房為主。由于中國人多地少，在城市中主要推廣高密度的樓房，特別是在大城市，高層建筑數量較多。這決定了高層建筑與可再生能源的一體化應成為研究重點。

三是污染嚴重。霧霾等環境污染問題日益成為中國城市需要面對的迫切問題，這決定了能源替代問題應成為可再生能源城市研究的核心問題之一，如新能源汽車的推廣、燃煤的替代等。

四是人口數量大、社區規模大。中國城市人口普遍規模較大，一個小區的人口動輒幾萬、幾十萬人，這決定了可再生能源城市研究應重視公眾的參與，特別是要研究可再生能源社區集體參與問題。

五是能源需求總量大。由于中國城市人口普遍較多，工業生產體量大，這決定了當地生產的可再生能源一般難以滿足城市能源需求，因此，需要關注可再生能源的輸入問題研究。

六是千城一面。缺乏特色是當前中國城市的又一大特點，很多城市的規劃設計及建設相似，可再生能源城市的建設既要適應這一特點，同時，又要有所突破，這決定了可再生能源建設的規律性及差異性也應成為研究的重點之一。

七是城市氣候差異大。中國地理面積廣闊，南北城市氣候條件的差異很大，這決定了不同區位城市的可再生能源開發特點也應成為研究重點。

八是中國正處于城鎮化加速發展階段。當前及今后一個時期內，中國的城鎮化步伐將處于快速發展階段，城市基礎設施建設的規模較大。這決定了把可再生能源開發同城市建設密切結合起來，避免以后的大拆大建也應成為研究的重點。