编者按
每到夏季,高温热浪就一波波袭来。随着夏季气温的持续走高,新增用电的需求也日趋旺盛。极端高温天气之下,城市特别是超大城市承载着更大的保障压力。
一流城市要有一流治理。作为全国第一个常住人口突破2100万人、第3个经济总量突破2万亿元的副省级城市,如何夯实电力基础,让城市发展和民生幸福都有稳稳的能源支持?除了能源保障,如何从城市规划、城市治理等方面着手,更好地缓解城市热岛效应?带着这些问题,本期《锦观智库》采访了上海社会科学院生态与可持续发展研究所能源经济与低碳发展研究室主任、副研究员刘新宇。
精彩观点
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到本世纪中叶,全球平均气温升高仍是难以扭转的趋势;在可预见的将来,极端高温天气发生频率或只增不减
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面对极端天气带来的电力需求高峰,需要依靠电力调峰来应对,除了目前常见的调峰手段外,未来应更多发展虚拟电厂调峰、储能技术调峰、区域合作调峰
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只有依靠各个层面的空间结构优化,包括城市空间结构优化、街区空间结构优化、建筑内部空间结构优化,才能更好地缓解热岛效应
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成都的公园城市建设是一个成功案例,不仅造就都市中的“诗意栖居”,而且在治理热岛效应等方面增进人民有获得感的生态福祉
高温天气在未来是否会反复出现?
锦观智库:有气象专家说,高温天气在未来可能会反复出现。虽然天有不测风云,但自然界也存在着气候变化长周期,您认为极端高温天气会常态化么?
刘新宇:过去10年,全球温室气体排放量创下“历史新高”,每年排放的二氧化碳高达540亿吨,导致全球以前所未有的速度变暖。全球气候变暖首先体现为极端高温天气频率的增高,目前极端高温发生的频率是工业化之前的4.8倍。全球变暖还会增加海水蒸发,加剧对大气层的扰动,使台风、暴雨甚至风暴潮等气象灾害频率上升、破坏性增强。海平面温度每升高1℃,热带大气中包含的水蒸气将增加7%,而在温暖气候中更容易形成强台风或飓风,过去30年台风总体上显著增强。
到本世纪中叶,全球平均气温升高仍是难以扭转的趋势;在可预见的将来,极端高温天气发生频率或只增不减。《巴黎协定》规定,缔约国应把全球平均升温控制在比工业革命前水平高出2℃之内,并努力限制在高出1.5℃;但碳预算很可能在几年内耗尽,1.5℃大关很难守住。
有部分学者认为,当前全球变暖是由地球原本就有的冷暖变化周期造成的。地球自身冷暖变化的周期有2万年、4万年、10万年的超长周期,也有1200—1800年的周期,还有200年左右或60年左右的周期,其产生的效应非常复杂,目前难以作出准确判断。但学界普遍认为,温室气体,特别是人为来源的温室气体,是最近50年来气候变暖的祸首。
如何依靠电力调峰来缓解用电矛盾?
锦观智库:供电、交通等公共设施建设对于城市发展和居民生活至关重要,也容易面临高温等极端气候威胁的冲击。统计数据显示,国内工业密集、人口众多的大城市,电力缺口更加明显。站在全国一盘棋的角度,如何实现区域之间的协调、工业和民生之间的平衡来缓解用电矛盾?
刘新宇:面对极端天气带来的电力需求高峰,需要依靠电力调峰来应对,除了目前常见的调峰手段外,未来应更多发展虚拟电厂调峰、储能技术调峰、区域合作调峰。
虚拟电厂是以强大的数字化平台为支撑,将众多电力用户集成在一个平台上并加以协调,主要是通过在用电高峰时,让一部分不急于用电的用户减少或释放电力需求,来为其他电力用户供电。虚拟电厂可帮助工厂、商业企业、办公楼等传统的电力用户作为电力供给侧参与电力现货市场交易,作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行、接受电网调度指令、参与需求侧响应;在这一过程中,实现众多分布式电源、储能微网、储能系统、可控负荷、电动汽车等“源—网—荷—储”聚合与协调控制。随着“双碳”背景下城市再电气化的深入,虚拟电厂未来可呈现新的形态。
储能技术发展的一个重大使命,就是为电网调峰,尤其是为可再生能源发电调峰。可再生能源发电不稳定性、不确定性较强,目前难以成为主力能源;而储能技术具有调峰功能,相当于为可再生能源发电加上一个“外挂”,可再生能源发电+储能,就能超越火力发电,成长为未来主力能源。储能技术不仅能为可再生能源发电调峰,同样能在极端天气用电高峰时为电网调峰。当然,储能技术要走向成熟,担当调峰大任,还有比较长一段路要走。
区域合作同样是调峰的重要手段。北京、上海、成都等大城市都面临本市市域内电力需求端集中、电力供应端有限的问题,在较大程度上依赖外来供电,将来不仅要在电力基础设施上实现互联互通,为行政区之间电力互相保供打下良好物质基础,而且,要在外来电参与本地调峰市场、备机市场上,取得电力体制改革的突破,使区域性的电力调峰市场、备机市场做大做强,实现功能提升。
如何更好地缓解城市热岛效应?
锦观智库:除了依赖能源,应对高温带来的电力紧张,城市内部也可从城市规划、城市治理、家庭节能减排等方面,做很多工作。如何从城市通风通道建设、绿化和亲水设施规划落地等角度,让高温情况下的城市运营更加节约用电量?
刘新宇:家庭用能行为是受大环境影响的,靠家庭用能行为优化来缓解城市热岛效应,已属于末端治理,其效果有限。只有依靠各个层面的空间结构优化,包括城市空间结构优化、街区空间结构优化、建筑内部空间结构优化,才能更好地缓解热岛效应。
就城市空间结构而言,需要以快速公共交通网络为支撑,在中心城区和卫星城合理布局人口数量和经济活动,并留出宽阔的生态廊道、通风廊道等。这个快速公共交通网络,不是一般的地铁、轻轨,而是市郊铁路或市域铁路,即公交化的铁路。上海目前在五大新城建设过程中,也是和市郊铁路网络结合起来,与整个“轨道上的长三角”建设结合起来。
就街区空间结构而言,需要借助中观层面的蓝绿空间建设,打通多条通风廊道。例如,在广州“酷城”行动中,街区热舒适性受到高度重视。广州编制了可持续城市降温街区设计导则,以开放性、渗透性和与自然生态的紧密联系为核心要素。该导则传承与创新岭南被动降温、通风、隔热智慧,打造更多户外开放空间,形成更多街区层面的通风廊道。
就建筑内部空间结构而言,绿色建筑评价体系、超低能耗建筑评价体系等需要进一步完善,更加强调自然通风、自然遮阳、围护结构自然隔热等。在绿色建筑、超低能耗建筑的验收环节,需善于用数字化技术或软件模拟,来更精确评估此类结构设计的降温效应、减碳效应。在绿色建筑、超低能耗建筑的运行环节,需进一步推广能耗与碳排放在线监测,并运用在线监测所得数据,进一步升级建筑结构设计与降温减碳效应之间关系的仿真模拟软件,用于指导未来建筑结构进一步优化。
国内外城市应对持续高温有哪些经验?
锦观智库:不论国内还是国际,都已有城市有针对性地展开了前期探索,试图通过大环境、小气候、微生态的调节,改善城市的持续高温,成果优异者,甚至可以降低局部气温3℃—5℃,这方面,国内外城市有哪些经验?
刘新宇:伦敦、新加坡等国外全球城市以及广州、成都等国内中心城市,都有构建自然通风廊道、建设城市蓝绿空间、治理城市热岛效应的先进理念、典型做法和成功经验。除了城市各个层面的空间结构优化、自然通风廊道构筑外,蓝绿空间的小气候、微生态调节效应也是至关重要的。
广州的“中国可持续发展城市降温项目”在全市域层面重视引风入城的通风廊道构建,在街区层面以热舒适性为导向进行规划和建设,并且在全市实施“热环境管控分区”制度,衔接局地气候调节与城市形态控制;成都的公园城市建设是一个成功案例,不仅造就都市中的“诗意栖居”,而且在治理热岛效应等方面增进人民有获得感的生态福祉。此外,越来越多的城市重视蓝色空间即河湖水网的打造,英国伦敦、法国巴黎等不仅将河道作为自然通风廊道,而且将河湖作为“免费”的城市“水冷系统”。
联合国和诸多城市联盟正积极推进治理热岛效应的国际合作与经验推广。2021年11月,联合国环境规划署与其他机构合作推出《战胜高温:城市可持续降温手册》,“清凉联盟”“清洁冷却协作组织”也正构筑治理热岛效应的城市合作网络。
目前,在城市中新建的城区,进行有利于缓解热岛效应的城市规划与建设,相对较容易,如上海临港新片区绿色生态先行示范区就着力开展生态街区通风廊道营造,形成自然透风、自然净化的微气候环境。治理热岛效应较为困难的地方,还是在老旧城区,需要借城市更新的契机重塑城市空间。成都日报锦观新闻记者 陈仕印