城市能源供應(yīng)生態(tài)化的策略研究

◇江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院 王建玉

本文根據(jù)城市能源供應(yīng)生態(tài)化的目標(biāo)和約束條件，從能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源的高效利用兩個(gè)方面說明了城市能源供應(yīng)生態(tài)化之路，并從做好能源發(fā)展規(guī)劃、建設(shè)一批適度超前的能源設(shè)施、推進(jìn)綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)、完善能源供給生態(tài)化治理體系建設(shè)四個(gè)方面提出了城市能源供應(yīng)生態(tài)化的策略。

城市是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和能源消費(fèi)主要場(chǎng)所，隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口數(shù)量不斷增多，資源消耗不斷加大，環(huán)境負(fù)荷的壓力也不斷加重。2018年全球國(guó)民生產(chǎn)總值達(dá)到84.72萬億美元，同年世界能源消費(fèi)總量達(dá)到143.01億噸油當(dāng)量，相當(dāng)于電力需求總量的1662358太瓦時(shí)，其中80%的能源消費(fèi)集中在城市[1]。為確保城市能源供應(yīng)安全、營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，必須要尋求到一條對(duì)環(huán)境影響最小的可持續(xù)發(fā)展的能源供應(yīng)與消費(fèi)之路。城市能源供應(yīng)生態(tài)化就是以能源供應(yīng)鏈管理技術(shù)為基礎(chǔ)，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生態(tài)理論為支撐，通過對(duì)能源信息流、物流和資金流的控制，對(duì)能源的生產(chǎn)、供應(yīng)、分配和消費(fèi)進(jìn)行優(yōu)化，最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響，提高能源的利用效率，確保能源供應(yīng)安全[2]。

1 城市能源供應(yīng)生態(tài)化的實(shí)施路徑

城市能源類型主要包括煤、石油和天然氣等一次能源，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等對(duì)環(huán)境無污染或者污染很小的清潔能源，以及來自電網(wǎng)的電力能源等。對(duì)這些能源進(jìn)行生態(tài)化供應(yīng)的實(shí)施路徑如圖1所示。

圖1 城市能源供應(yīng)生態(tài)化實(shí)現(xiàn)路徑

1.1 能源供應(yīng)生態(tài)化的目標(biāo)

城市能源供應(yīng)生態(tài)化的目標(biāo)主要包括經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、需求目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)。

（1）經(jīng)濟(jì)目標(biāo)：提升能源系統(tǒng)能效，延長(zhǎng)能源供應(yīng)中的價(jià)值鏈，提升城市能源供應(yīng)中經(jīng)濟(jì)效益。

（2）需求目標(biāo)：城市能源供應(yīng)必須滿足生產(chǎn)和生活需求，并留有一定的余量，確保能源使用安全。

（3）環(huán)境目標(biāo)：最大限度地利用清潔能源和可再生能源，減少環(huán)境污染，改善城市居民的生活環(huán)境質(zhì)量，構(gòu)建城市的生態(tài)環(huán)境，加快生態(tài)城市的建設(shè)。

1.2 城市能源生態(tài)化供應(yīng)的約束條件

由于受經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科技、環(huán)境、政治和自然條件等約束，城市能源生態(tài)化供應(yīng)也面臨著許多限制。

經(jīng)濟(jì)約束主要考慮節(jié)能產(chǎn)品更新?lián)Q代的費(fèi)用以及高效節(jié)能產(chǎn)品的能效比和投資回報(bào)期，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能系統(tǒng)建設(shè)的費(fèi)用以及系統(tǒng)的能效比和投資回報(bào)期。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本以及系統(tǒng)對(duì)節(jié)能產(chǎn)生的作用等。

社會(huì)約束主要考慮人們對(duì)傳統(tǒng)能源的使用習(xí)慣，對(duì)新能源的接受程度，考慮在能源結(jié)構(gòu)改造、節(jié)能改造、能源梯級(jí)利用和循環(huán)利用對(duì)人們生產(chǎn)和生活帶來的沖擊。

科技約束主要考慮在目前技術(shù)條件下各能源系統(tǒng)的最大能效比，新能源系統(tǒng)的建設(shè)水平，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中需要解決的技術(shù)問題等。

環(huán)境約束主要考慮能源系統(tǒng)的建設(shè)、供應(yīng)和消費(fèi)過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，城市碳排放量、城市空氣質(zhì)量等具體要求。

根據(jù)相關(guān)資料顯示，我國(guó)旅游業(yè)在進(jìn)行發(fā)展的過程中存在顯著的低就業(yè)率和高失業(yè)率情況，導(dǎo)致大部分旅游人才趨于向其他領(lǐng)域發(fā)展，也就在一定程度上減少了旅游業(yè)中的專業(yè)人才數(shù)量；從另一方面來看，有部分從事旅游工作的人員自身工作能力難以滿足實(shí)際的工作需求，所以需要旅游企業(yè)耗費(fèi)一定的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)，也就能夠在一定程度上對(duì)旅游業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。所以我們希望高校在雙輪驅(qū)動(dòng)背景下，對(duì)旅游人才進(jìn)行培養(yǎng)的過程中應(yīng)該積極對(duì)旅游業(yè)的動(dòng)態(tài)和需求進(jìn)行掌握，具有針對(duì)性地對(duì)旅游人才進(jìn)行培養(yǎng)，從而提高旅游人才的素質(zhì)和能力，并促使我國(guó)旅游業(yè)得到良好發(fā)展[2]。

政治約束主要考慮國(guó)家建設(shè)生態(tài)城市、生態(tài)社會(huì)、節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等事關(guān)國(guó)計(jì)民生的政策和舉措，科學(xué)合理地確定能源系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃，走生態(tài)化發(fā)展之路。

自然條件約束主要是因地制宜地考慮城市氣候環(huán)境、地理?xiàng)l件、礦產(chǎn)資源等對(duì)能源系統(tǒng)建設(shè)可能性，最大限度地發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢(shì)。

1.3 能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（1）減少煤炭供應(yīng)。選擇更加清潔的能源來替換煤炭供應(yīng)是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)主要任務(wù)。在無法替換時(shí)，可以通過對(duì)煤炭加工過程的技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)煤炭高效潔凈燃燒，或者將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w、液體或其它產(chǎn)品后再使用，做好燃煤污染控制與廢棄物處理，從而來改善能源結(jié)構(gòu)、減輕環(huán)境污染。

（2）加大天然氣供應(yīng)。天然氣發(fā)電運(yùn)行靈活、污染小、占地少，但成本較高[4]。隨著城市電力需求的不斷攀升，采用天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電也是一種選擇。通過兩次余熱回收，分別用于二次發(fā)電和熱水供應(yīng)后，可以將系統(tǒng)的熱效率提高到80%左右，在節(jié)約能源的同時(shí)，減少了對(duì)環(huán)境的污染。隨著城市居民家庭中的電器設(shè)備越來越多，電力供應(yīng)的峰谷差越來越大。采用天然氣的分布式冷、熱、電聯(lián)供，可有效減少電網(wǎng)耗電，部分化解電網(wǎng)峰谷差，提高電網(wǎng)的安全性，確保綜合經(jīng)濟(jì)效益。

天然氣具有污染小、熱值高、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)[3]，已經(jīng)成為居民炊事和家用燃?xì)忮仩t的首先燃料，而且越來越多以天然氣為燃料的燃?xì)忮仩t、吸收式制冷機(jī)組、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和冷熱電聯(lián)供機(jī)組等用在了公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中[4]。為改善汽車尾氣對(duì)城市大氣環(huán)境的污染，可以采用以天然氣為燃料的汽車。

（3）加大可再生能源供應(yīng)。采用清潔能源替代傳統(tǒng)能源和發(fā)展可再生能源是能源供應(yīng)生態(tài)化改造的主要內(nèi)容。城市可以利用的可再生能源主要有生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能和地?zé)崮?。①生物質(zhì)能利用主要包括秸稈、有機(jī)垃圾、有機(jī)廢渣和廢水、生物質(zhì)液體燃料等能源的轉(zhuǎn)換和使用。采用沼氣工程技術(shù)和生物質(zhì)氣化技術(shù)可以進(jìn)行集中供氣和發(fā)電，可以解決副產(chǎn)品和廢棄物的資源化利用問題，在提供更潔凈和方便的終端能源的同時(shí)，改善能源結(jié)構(gòu)。②太陽能主要有太陽能熱水和太陽能光伏發(fā)電等應(yīng)用。太陽能熱水器可以為居民生活、商業(yè)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供熱水供應(yīng)，也廣泛應(yīng)用于空調(diào)、采暖等工程。光伏發(fā)電的市場(chǎng)正逐步由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，為城市提供更加清潔、安全、廣泛、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)性、資源充足的能源。③風(fēng)力發(fā)電成本較低，是發(fā)展最快的清潔能源技術(shù)。④地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕鸁崮?，在供熱采暖、空調(diào)制冷、工業(yè)加工、洗浴、農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)田灌溉、土壤加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用。

1.4 能源的高效利用

能源的高效利用主要體現(xiàn)在加工、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、輸送、分配和消費(fèi)等環(huán)節(jié)。對(duì)這些環(huán)節(jié)生態(tài)化改造，可以有效地節(jié)約能源，減少碳排放，這可以通過能源節(jié)約率的變化來表示。能源的高效利用主要體現(xiàn)在減少能源浪費(fèi)、提高能源綜合利用效率和建立生態(tài)化的能源利用體系等。

（1）減少能源浪費(fèi)。加工、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過程中的減少能源浪費(fèi)主要包括采用能效比較高的設(shè)備，提高能源轉(zhuǎn)化效率等，比如改進(jìn)燃煤設(shè)備和技術(shù)，提高轉(zhuǎn)化效率，減少有害氣體，防止環(huán)境污染。能源輸送分配過程中通過保溫隔熱等措施減少能量損失，從而節(jié)約能源。消費(fèi)過程中主要是通過節(jié)能設(shè)備的使用、提高節(jié)能意識(shí)等達(dá)到減少能源浪費(fèi)的目的。

（2）提高能源的綜合利用效率。能源的梯級(jí)利用就是根據(jù)能源和資源的能量品位從高到低逐漸加以利用，從而實(shí)現(xiàn)能量的多次利用，每次使用都會(huì)使能源的品位降低，直到不能使用為止。例如高、中溫蒸汽發(fā)電后的低溫?zé)崴梢杂脕斫o住宅供熱。所謂能量品位的高低，是用它可轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的大小來度量。熱能的品位低于機(jī)械能和電能，低溫?zé)崮艿钠肺坏陀诟邷責(zé)崮堋?/p>

（3）建立生態(tài)化的能源利用體系?；谀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)生態(tài)化的能源體系可以打造一條能源綜合利用的生態(tài)鏈，比如電廠的余熱可以用于城市居民供熱或其他需要熱能的場(chǎng)所。在工業(yè)園區(qū)建立企業(yè)間生態(tài)產(chǎn)品供應(yīng)鏈，將某個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品變?yōu)榱硪粋€(gè)企業(yè)的生產(chǎn)原材料，構(gòu)成生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，減少?gòu)U料的排放量，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。

建筑生態(tài)化利用體系的另一個(gè)方面就是對(duì)能源的加工、轉(zhuǎn)換和消費(fèi)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生許多副產(chǎn)品進(jìn)行再利用，在減少城市環(huán)境污染的同時(shí)，增加能源供應(yīng)創(chuàng)造價(jià)值。

2 城市能源供應(yīng)生態(tài)化的策略

城市要實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)生態(tài)化需要認(rèn)真研究國(guó)家宏觀政策的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際條件，有針對(duì)性地制定相關(guān)政策，促進(jìn)能源行業(yè)的健康發(fā)展。

2.1 做好能源發(fā)展的規(guī)劃

能源規(guī)劃作為專項(xiàng)規(guī)劃，必須為城市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提高能源保障。能源規(guī)劃要遵循習(xí)近平總書記提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，在服務(wù)全市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的前提下，緊扣實(shí)際，突出能源專項(xiàng)特色，體現(xiàn)現(xiàn)代化、高質(zhì)量、競(jìng)爭(zhēng)力總體要求。以多元供給滿足合理需求，是在強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)能源供給的條件下，提升效率，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，規(guī)范用能行為，保障能源安全[5]。堅(jiān)持以人為本與可持續(xù)發(fā)展的思想，夯實(shí)能源生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理基礎(chǔ)，不斷提高能源安全發(fā)展水平，有力支撐全市的現(xiàn)代化建設(shè)，成為中國(guó)特色社會(huì)主義城市能源治理的典范。

2.2 建設(shè)一批適度超前的能源設(shè)施

以落實(shí)國(guó)家能源戰(zhàn)略為契機(jī)，推動(dòng)一輪“能源新基建”高潮，建設(shè)形成城鄉(xiāng)一體、綜合互聯(lián)、高效智能的現(xiàn)代能源設(shè)施體系。規(guī)劃發(fā)展一批抽水蓄電、光伏發(fā)電、風(fēng)電方面和生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，完善電網(wǎng)和充電設(shè)施建設(shè)，打造智能優(yōu)化、柔性互補(bǔ)、靈活方便、安全可控的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。增強(qiáng)全市天然氣主干管網(wǎng)互聯(lián)互通和輸配氣能力，大力推進(jìn)城市燃?xì)獬青l(xiāng)一體配網(wǎng)建設(shè)，滿足日益增長(zhǎng)的天然氣消費(fèi)需求。升級(jí)石油及成品油接收儲(chǔ)備基地、交易中心，適應(yīng)車輛消費(fèi)升級(jí)、油品安全保供為目標(biāo)。加強(qiáng)煉化、原油、成品油管道、碼頭、油庫(kù)等設(shè)施和終端站點(diǎn)設(shè)施建設(shè)。優(yōu)化煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)、提升接卸能力，提高煤炭供給與消費(fèi)的智慧化和清潔化水平。

2.3 推進(jìn)綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)

以綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)為抓手，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)安全可靠、節(jié)能高效、改善環(huán)境等多個(gè)生態(tài)化目標(biāo)。

在工業(yè)園區(qū)建設(shè)綜合能源站，實(shí)現(xiàn)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能源的消納和各種能源的梯級(jí)循環(huán)利用，提高能源利用的整體效率。通過政策引導(dǎo)，按照自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)節(jié)的原則建設(shè)一批天然氣分布式能源項(xiàng)目。為提高能源系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，要積極規(guī)劃和建立一批蓄熱、蓄冷和蓄電項(xiàng)目。能源互聯(lián)網(wǎng)作為一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)相融合的產(chǎn)物，具有信息共享、智能調(diào)度、多能互補(bǔ)、供需平衡、交易開放等特點(diǎn)，可以極大地提升城市能源供應(yīng)和消費(fèi)管理的現(xiàn)代化水平。為確保電力安全和提高電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，應(yīng)加強(qiáng)電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)和電源側(cè)儲(chǔ)能站的建設(shè)，并積極開展分布式能源系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的試點(diǎn)和推廣工作，提高能源供應(yīng)的生態(tài)化水平。

2.4 完善能源供給生態(tài)化治理體系建設(shè)

能源供給生態(tài)化的主要目標(biāo)是節(jié)能提效，為城市可持續(xù)發(fā)展提供保證。通過目標(biāo)和責(zé)任的落實(shí)，對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行節(jié)能監(jiān)管。以創(chuàng)建綠色建筑、生態(tài)園區(qū)、生態(tài)城市為契機(jī)，推動(dòng)工業(yè)、交通、建筑、商業(yè)等多領(lǐng)域的能效提升。完善節(jié)能市場(chǎng)化機(jī)制，深化用能權(quán)改革。強(qiáng)化節(jié)能監(jiān)督檢查，實(shí)現(xiàn)區(qū)域能評(píng)及項(xiàng)目能評(píng)法制化、全覆蓋。

完善能源安全儲(chǔ)備和可再生能源開發(fā)制度，建立能源開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)的合作開發(fā)和市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制。建立能源領(lǐng)域創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，力爭(zhēng)在智能電網(wǎng)建設(shè)、大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備的研發(fā)、氫能的開發(fā)利用和燃料電池的生產(chǎn)等方面取得突破。推進(jìn)能源運(yùn)行與管理機(jī)制改革，拓寬投融資渠道，促進(jìn)能源市場(chǎng)的健康發(fā)展。

推動(dòng)電力市場(chǎng)建設(shè)，繼續(xù)提升全市電力市場(chǎng)化交易電量在全社會(huì)用電量中所占的比重。通過市場(chǎng)化改革和政策引導(dǎo)，進(jìn)一步降低終端用戶的用電成本。通過完善電力行業(yè)的準(zhǔn)入機(jī)制和市場(chǎng)化價(jià)格形成機(jī)制，擴(kuò)大交易規(guī)模，建立公平、規(guī)范、健康的電力市場(chǎng)。完善電力輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，探索需求響應(yīng)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易。推動(dòng)天然氣體制改革方案落地實(shí)施，推動(dòng)城鎮(zhèn)燃?xì)獗馄交鸵?guī)?；母?。

3 結(jié)語

能源供應(yīng)是城市發(fā)展的最基本保障。隨著城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，對(duì)能源需求也處于快速增長(zhǎng)狀態(tài)，為確保能源供應(yīng)的安全，保證城市經(jīng)濟(jì)的快速可持續(xù)發(fā)展，能源供應(yīng)的生態(tài)化將是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。