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摘要:低碳市政规划对于推动城市低碳发展与转型具有重要意义。低碳市政技术选择与应用策略研究是决定规划方案合理与否的关键前提,而目前我国在低碳市政技术选择与方案制定方面尚无标准的方法准则。因此,在实际规划设计中,需要规划编制者综合考虑各方面因素,从城市资源条件、发展需求、经济水平等方面,结合技术本身应用条件,客观、合理地选择低碳市政技术、制定应用策略。
关键词:城市条件;低碳市政技术;选择方法
能源短缺和全球气候变化问题引起当今世界对长久以来以高消耗、高排放为特征的经济发展模式的反思,“低碳发展”理念应运而生。我国自2010年启动第一批低碳城市试点工作后,低碳城市规划成为规划领域的热点,与城市规划相关的低碳市政规划也成为规划工作者的关注点。本文拟从技术的适用性着手,探讨如何基于城市资源特征、发展需求,以及技术应用环境,选择适宜的低碳市政技术、制定合理的技术应用策略,为低碳市政规划研究提供参考。
一、低碳市政技术
与成熟的传统市政规划不同,现有低碳市政规划通常从低碳市政技术着手,因地制宜地根据城市发展需求选择适用的先进市政技术,针对适用技术开展规划方案设计。现有低碳市政技术通常划分为三类:水资源综合利用技术、能源清洁高效利用技术和废弃物减量循环技术。
二、技术选择方法
一些技术已经应用较为成熟,譬如污水再生利用,在我国缺水城市、特别是严重缺水城市得到积极推广;一些技术尚处于实践摸索阶段,譬如区域供冷,在我国少数城市开展了小尺度地应用,目前尚无成熟经验。通常在技术选择时,除了技术本身的适用条件,一般从本地资源条件、城市发展需求、城市经济水平等方面进行分析研究。
(一)基于本地资源条件
在低碳市政规划中,开展非常规水资源利用和清洁可再生能源利用是市政设施节水、节能、减排的重要方向。其中,非常规水资源利用包括污水、雨水、海水等非常规水源的净化利用或直接利用,目前技术应用已较为成熟,在具备水源的前提下,建设净水和供水设施即可实现非常规水资源利用。清洁可再生能源利用,主要包括太阳能利用、风能利用、水源热泵等技术,与常规燃煤火电相比,这些技术的应用成本还相对较高,因此在选择可再生能源利用技术时应充分考虑本地的能源资源条件。
(1)太阳能利用
太阳能利用重点分析规划区太阳能资源丰富度和稳定度。《太阳能资源评估方法》(QX/T89-2008)采用太阳能资源丰富程度、稳定程度指标对太阳能资源进行分级评估,将太阳能资源丰富程度划分为4级、太阳能资源稳定程度划分为3级。考虑太阳能利用效率及稳定性,建议太阳能资源达到丰富程度且属于较稳定水平时,方考虑太阳能利用技术,避免因太阳能利用效率不高或不稳定导致出现设施弃用问题。太阳能资源稳定程度用各月的日照时数大于6h天数的最大值与最小值的比值表示。此外,在城市地区开展太阳能利用,需要考虑光照遮挡问题,可采用光照模拟软件对实际接收的太阳能辐射量进行分析,为确定太阳能利用规划方案提供进一步研究。
(2)风能利用
风能利用包括建设大型风电场和安装小型风力发电装置,同样需要考虑风能资源的丰富度和稳定度。《风电场风能资源评估方法》(GB/T18710-2002)基于风功率密度确定建设风电场、开展并网风力发电的适宜性,可首先根据规划区的风力资源条件判断并网风力发电的可行性。在城市地区,通常利用小型风力发电装置开展风能利用,譬如风光互补路灯。小型风机对风力资源的要求相对较低,一般启动风速要求达到1.5m/s,经济风速要求达到2m/s。
而城市地区由于建设密度高,一般难以形成有效的风廊,应根据风力资源评估结果确定开展风能利用的适宜性,以及风机装置的布局方案。
(3)水源热泵
水源热泵理论上可以利用一切水资源,包括地下水、地表河流和湖泊、海洋等。在分析是否采用水源热泵时,首先考虑水源的可获取性,一般要求水源系统水量充足、温度适度、水质适宜和供水稳定。这里重点强调水质适宜条件,因为一般利用江河、海洋作为水源系统时,不难满足水量、温度和供水稳定性方面的要求,但是一些江河高含沙量、海洋含盐度高,可能对水源热泵系统机组、管道和阀门材质造成损坏,不利于系统的长期稳定运行,应慎重考虑水源热泵系统的应用。
(二)基于城市发展需求
低碳市政技术的应用须基于城市发展需求,即针对城市在资源能源供应和废弃物处理方面的问题对症下药,切实发挥低碳市政技术或设施的节能减排作用,而不是一味地追求示范效益。
以非常规水资源利用为例,在水资源相对丰富的地区,应对再生水等非常规水资源的用户需求作充分调研,分析其用水量及水质要求,判断开展非常规水资源利用的必要性,以确保规划方案能够有效落实,再生水系统等供水设施不出现闲置现象。在应用清洁高效能源技术时,需要考虑用户对电、热、冷等能源的供应需求。譬如天然气分布式能源,以冷热电三联供方式实现能源的梯级利用,要求综合能源利用效率达到70%以。该技术以供热(冷)为主要任务,电力生产遵循以热(冷)定电的原则,为保证能源系统能够全年高效、稳定运行,要求用户常年有稳定的电、热(冷)负荷需求。当用户夏季用冷需求高、冬季用热需求低(我国南方地区),或者冬季用热需求高、夏季用冷需求低时(我国北方地区),应根据用能方案计算天然气分布式能源系统的综合能源利用效率,进而确定该项技术的适用性。在废弃物处理方面,当城市有大量城市更新项目,可开展建筑垃圾综合利用,包括建设集中式建筑垃圾处理厂和引入一体化移动式建筑垃圾资源化处理设备;当城市产生大量餐厨垃圾,且餐厨垃圾收集量可观时,可开展餐厨垃圾资源化处理,实现垃圾变废为宝。
(三)基于城市经济水平
与传统市政设施相比,目前一些低碳市政技术的应用成本还较高。譬如能源系统方面的区域供冷存在初始投资较大、商业运营管理模式复杂的问题,若系统设计与运营管理不当,则可能导致冷价偏高、不被用户接受,系统运行效率不高,投资亏损的问题。废弃物处理方面的垃圾气力收集,也存在一次性投资大、对系统的维护和管理要求高的问题。据了解,垃圾气力收集系统投资造价约为100元/平方米建筑面积,运营成本约为0.3~0.5元/平方米建筑面积。我国在2010年的上海世博会运用了垃圾气力收集输送技术,虽然成功解决了客流拥挤环境下的垃圾输送问题,但其单位处理成本也高达298元/吨,因此世博会后该系统即停止运行。在选择低碳市政技术时,应充分考虑城市或地区的经济水平,对于现阶段技术成熟,且投资、运行成本较低的技术可大力推广;而现阶段技术应用尚无成熟经验,且投资、运行成本较高的技术应慎重考虑,对于城市发展确有重要意义的先进技术,可先小范围开展试点,积累运营、管理经验后再确定技术的推广方案。
低碳市政规划是低碳城市规划的重要内容,对于推动城市低碳发展与转型具有重要意义。低碳市政技术选择与应用策略研究是决定规划方案合理与否的关键前提,而目前我国在低碳市政技术选择与方案制定方面尚无标准的方法准则。因此,在实际规划设计中,需要规划编制者综合考虑各方面因素,从城市资源条件、发展需求、经济水平等方面,结合技术本身应用条件,客观、合理地选择低碳市政技术、制定应用策略,以确保规划方案的科学性、合理性与可操作性,使技术应用兼具环境效益、经济效益与社会效益,实现多方共赢。
参考文献:
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