第五章 可再生能源城市理论基础

第一节 可再生能源城市研究

一 可再生能源城市研究综述

在可再生能源城市建设日益成为热点的背景下，研究可再生能源城市理论具有重要的理论价值与现实意义。不过，在可再生能源城市理论研究方面，国内外相关研究文献都不多，主要是一些新闻类文献，或者分析现状的研究文献。

国外代表性的研究文献有Peter Droege的专著《可再生能源城市：城市革命综合导论》、国际能源署（IEA）的研究报告《城镇与可再生能源》、世界未来理事会所著的《100%的可再生能源-超越-城市》等。这些研究涉及可再生能源城市的概念、特征以及主要模式等。

如国际能源署（IEA）所著的《城镇与可再生能源》，该报告的目标是激发城市利益相关者积极利用可再生能源，分析可再生能源系统如何惠及公众和企业，帮助各国政府更好地发挥可再生能源的作用，实现能源的可持续利用。该报告的主要内容包括可持续能源供应的概念、可再生能源资源和技术、交通资源和技术、政策选择、城市案例研究、政策建议等。

由于太阳能的开发利用比较普遍，因此，关于太阳能城市的研究远比研究其他类型的可再生能源城市的文献多。

同时，国际上也有大量虽然没有提及可再生能源城市但同可再生能源城市有关的研究文献，如城市能源、能源城市、低碳城市、绿色生态城市、可再生能源建筑、可再生能源发电、可再生能源供热（采暖）与制冷、可再生能源交通、可再生能源技术等方面的研究。事实上，关于新能源与可再生能源的绝大多数研究成果都可以作为研究可再生能源城市理论的参考文献。

在国际上，城市能源研究的重点领域主要有三个方面：能源效率、可再生能源应用、可持续能源。

在国内，早期在把能源与城市结合时，一般称为“能源城市”，主要是指能源产量较大的城市。较早研究改革城市燃料结构、解决“三废”和环境污染问题的学者是“中国人造石油之父”赵宗燠，在其1978年发表的相关论文中，他提出发展清洁能源的概念。但是，现代意义上的“可再生能源城市”概念是在2000年后才逐渐被提及。不过，能源城市方面的文献也可供可再生能源城市研究参考和借鉴。近年来，在能源城市研究方面，转型、低碳发展、环境保护等属于热点。

2006年后，随着“新能源建筑示范城市”“新能源汽车示范城市”“国家新能源示范城市”等计划的提出及相关工作的进展，国内出现了一些新能源与可再生能源城市、太阳能城市等方面的文献，但这些文献主要是一些新闻报道，关于可再生能源城市的针对性的研究成果并不多。只有少量研究新能源城市理论的相关文献，如《基于“6A”理念的新能源城市规划方法研究》《新能源城市理论体系构建研究》等。也有同新能源城市指标体系有关的研究文献，如《中国城市新能源发展决策支持指标体系构建及应用》，以及关于新能源示范城市建设、可再生能源城市建设模式、新能源与城市空间结构等方面的文献。另外，也出现了少量专著，如《气象与太阳能生态城》《微网与太阳能生态城》等。整体来说，国内有针对性地研究可再生能源城市的文献较少。

但同时，低碳城市、零碳城市、新能源汽车、可再生能源建筑、生物质天然气等相关领域的研究成果数量则较多，研究涉及理论、方法、实践，以及规划、标准等多个方面。特别是关于可再生能源产业可持续发展方面的研究成果较多（如太阳能、风能部分产业产能过剩研究等），这些研究都可以作为可再生能源城市理论研究的重要基础。

可再生能源城市作为一个新兴概念，缺乏准确的概念界定，在操作层面上也缺乏相应的评价标准，加之相关研究缺乏，目前可再生能源城市的认定、规划，以及发展、传播等都比较混乱。如果城市决策者对可再生能源城市的内涵、建设路径、重要性缺乏必要的认识，在可再生能源城市的建设中就容易出现偏差甚至失误。因此，加强可再生能源城市理论研究具有理论与实践的双重意义。

二 国内外可再生能源城市研究对比分析

国内外在可再生能源城市建设方面的重点，也直接反映在研究上。因此，分析国内外可再生能源城市研究的异同，需要结合可再生能源城市建设来分析。

在可再生能源城市建设方面，国内外有一些相同点，如都重视技术的创新与扩散，重视发挥政策的引导作用，在可再生能源竞争力不足的背景下重视政府的支持，重视在城市中推广可再生能源建筑、新能源汽车，重视绿色电力的开发与应用等。这些相同点也直接反应在研究上，国内外都重视这些领域的应用与理论研究。

但同时，由于世界各国在可再生能源城市建设方面也存在一些差异，因此研究的重点也有一些区别。这里主要对比分析中国与欧美国家特别是与欧洲国家在可再生能源城市建设及研究方面的区别。

主要差异体现在以下几个方面。

1．欧美国家主要关注可再生能源城市研究，而国内更多地关注新能源城市研究

欧洲一些国家由于开始排斥核能，因此，更多地研究可再生能源城市。美国研究界更多地关注可再生能源电力城市、太阳能城市等。日本则更多地研究生物质能城镇。

在国内，由于城市能耗较大，单纯的可再生能源难以满足大多数城市的能源需求，因此，国内更多的提法是“新能源城市”，对于新能源城市的研究也多于可再生能源城市（见图5-1）。

2．欧洲国家更多地关注100%可再生能源城市建设与研究，国内尚处在新能源应用示范城市建设与研究阶段

对于可再生能源城市实现程度的诉求不同，也会导致研究重点的差异。目前，国内正处在积极推动可再生能源建筑应用示范城市、新能源汽车推广应用示范城市等各类新能源与可再生能源应用示范城市建设阶段，因此，相关理论研究也主要关注如何建设新能源与可再生能源应用示范城市。

而欧洲国家近年来开始关注100%可再生能源问题，因此，对于100%可再生能源城市的研究远远多于全球其他区域。

近年来，欧美国家发布了一些关于100%可再生能源城市的研究报告，如世界未来理事会（World Future Council）2010年发布的研究报告——《100%的可再生能源-超越-城市》。同时，也有众多的关于100%可再生能源方面的研究报告，虽说这些报告不是针对城市，但也可供参考，如世界自然基金会（WWF）2011年发布的研究报告The Energy Report：100 Percent Renewable Energy by 2050、欧洲新能源协会（EREC）2010年公布的RE-thinking 2050报告等。

其中，有代表性的研究成果是世界未来理事会在2010年发布的研究报告——《100%的可再生能源-超越-城市》，该报告详细介绍了100%可再生能源城市的基本原理、面临的挑战。

国际上专门研究100%可再生能源城市的论文与专著数量不多，但有大量研究可再生能源城市、零碳城市、100%可再生能源等相关方面的论文与专著，内容涉及100%可再生能源领域的理论、方法与经验等。其中，影响较大的是Mark Z. Jacobson和Mark A. Delucchi发表在2009年11月出版的Scientific American上的A Path to Sustainable Energy by 2030一文。

研究100%可再生能源城市的网站主要有“http://www.go100percent.org/cms/”“http://www.100percentrenewables.eu/”等，这些网站介绍了大量典型城市案例。

2011年6月11日，在联合国气候变化大会上，专门提出了“100%可再生能源城市治理”（Governancefor100%Renewable Energy Cities）议题，讨论了一些相关内容，如怎样才能在城市实现100%的可再生能源、不同机构分别起什么样的作用、在推动100%可再生能源目标实践中需要采用什么样的政策等。

中国对于100%可再生能源城市的研究较为缺乏，现在研究主要是介绍国外100%可再生能源城市建设实践的新闻，相关研究及专著的翻译很少，如余岳峰等人发表在2009年第4期《上海节能》上的《丹麦腓特烈松市能源城100%可再生能源城——未来城市可再生能源之路》一文，赵继龙、李冬发表在2009年第16期《商场现代化》上的《零碳城市理念及设计策略分析》一文，王文静、周云旭发表在2009年第22期《山西建筑》上的《零碳城市相关理论研究》一文，王光荣发表在2012年第6期《综合运输》上的《零碳交通：促进城市低碳交通发展的新趋势》一文等。

3．对可再生能源社区研究的重视程度不同

城市是由一个个社区构成的，可再生能源社区是建设可再生能源城市的基础。国外重视可再生能源社区的研究，研究社区开发利用可再生能源的文献也很多，而国内相关研究极少。

目前，国际上分析社区能源至少有三种主要路径：宏观进程、公众接受、制度条件。代表性的研究主要包括以下这些。

有进行文献综述的，如《社区可再生能源文献综述》等。

有进行驱动力、风险、影响因素分析的，如《社区可再生能源的社会影响因素》《社区与风险的脆弱性》《当地政府、社区项目和可再生能源激励措施》等。

有研究社区可再生能源的，如《社区拥有的可再生能源类型》《社区拥有的可再生能源导论》等。

有研究具体操作实务及教育培训的，如《社区可再生能源操作实务》《社区风电工具包：指导阿拉斯加发展风力发电项目》等。

有研究各种具体可再生能源开发利用的，如《社区与风能》《社区太阳能导论》10《社区共享太阳能导论》1《太阳能动力社区：地方政府导论》12等。

有研究投融资的，如《社区风能融资》13《低收入社区太阳能发电》14《社区可再生能源投资》等。

有分析社区开发利用可再生能源制度框架与管理方式的，如《社区力量：公民拥有的可再生能源法律框架》《可再生能源合作》《共同所有权模式》等。

有进行案例分析的，如《苏格兰社区从海岸可再生能源获益的基本原则》。

有研究农村等偏远社区开发利用可再生能源的，如《农村地区开发利用可再生能源》《农村社区的可再生能源机遇》，以及研究生物质能村庄的等。

另外，社区成员和项目组织者之间的联系、社区发展专业从业者以及公众中的积极分子和政府代理人之间可能的争执10等也都是研究的重点。

同可再生能源社区相关的研究有很多。

有关于社区能源与能源可持续社区的研究，如《能源可持续社区——欧洲25国经验》《欧洲能源社区》12等。

有涉及可再生能源社区的研究，如《社区力量白皮书》《社区获利与社区所有》等。

有关于低碳社区的研究，如《低碳社区》等。

在研究国家方面，最具代表性的是英国。从20世纪70年代开始，英国就开始社区应用可再生能源方面的研究。近年来，英国更加重视社区可再生能源建设，并取得了一些成果，如贝丁顿零碳社区。另外，德国在社区可再生能源方面的研究也非常多。

4．对可再生能源城市规划研究的重视程度不同

由于城市是能源消费的主体，随着各国越来越重视能源问题，特别是面对能源危机带来的压力，大量的能源学术研究开始关注城市空间结构、土地利用规划等城市问题，关于高效节能的城市形态理论也已经出现。例如，许多规划者认识到土地利用规划对节能减排的潜在贡献，开始采取积极措施将理论转化为政策和实践，并把能源问题纳入土地利用规划的过程。到20世纪90年代初，高效节能意识已被广泛用于城市空间结构、城市形态的规划和设计中，以指导能源的合理利用。

最早提出城市规划在能源开发利用中发挥作用的是Odell在1975年所写的一篇文章。近年来，国内外都出现了一些有针对性的研究可再生能源城市规划的成果，涉及城市规划的理论、方法与案例等多个方面。

在理论与方法研究方面，尽管有针对性的研究数量较少，但也涉及可再生能源城市的内涵、特征、指标体系和规划思路等多个方面。

由于中国、欧洲、北美、印度等多个国家或地区都提出了太阳能城市规划，因此，关于太阳能城市规划的研究较多，如Miguel Amado等人关于太阳能城市规划的研究成果。还有一些针对性较强的规划设计手册，如《太阳房：太阳能建筑设计手册》等。

对于生物质能城镇规划的研究主要集中在日本，包括规划方法在内的相关研究也比较系统。如日本农业、林业和渔业部制定的《促进生物质能城镇理念导论》的第二部分专门介绍了生物质能城镇的规划程序，内容详尽，具有很高的参考价值。

在实践研究方面，也有一些案例的介绍，如未来能源全球中心对于马斯达尔城市规划方法研究。

总体来说，国外不仅出现了一些针对可再生能源城市规划的研究成果，而且有大量同可再生能源城市规划有关的低碳城市规划、生态城市规划、零碳城市规划等方面研究文献，如Marija等所做的零碳城市规划研究。

国外也有一些研究如何更好地把可再生能源与城市规划结合起来的文献，如智慧能源欧洲等机构的研究成果——《城市和区域规划采用可再生能源：提高城市能源效率》《新能源时代的有效城市规划》，其他学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研究者或机构的研究成果。

同时，国外也有大量关于如何利用城市规划推动可再生能源应用的研究，如《30城市对城镇能源转换的提议》《可持续城市能源规划：应对气候和能源目标的战略方针》等。也有一些介绍具体规划方法的相关手册，如ICLEI和UNEP的研究报告——《可持续城市能源规划：发展中国家城镇操作手册》，该报告提出了一套城镇能源的规划方法，对可再生能源城市规划具有参考价值。

一些机构还设置了具体的培训项目，如智能能源欧洲计划建立的城市规划师与可再生能源技能（UP-RES）培训项目。主要培训内容包括能源形式和转化、减量策略、建筑物、可再生能源系统、区域供热和制冷、正确的规模、管理理念、能源规划、交通运输和流动性。

国内关于可再生能源城市规划方面的研究则极少，主要是一些可再生能源城市规划方面的新闻报道，有针对性地研究可再生能源城市规划理论与方法的研究性文献几乎没有。不过，低碳经济规划、低碳城市规划等一些相关方面的研究成果也能提供研究参考。在专著方面，代表性研究成果有娄伟、李萌的专著《低碳经济规划：理论·方法·模型》，以及龙惟定等著的《低碳城市的区域建筑能源规划》等。在论文方面，有赵继龙和唐一峰、和桂兰等人所做的研究。同时，能源与城市规划关系、区域能源规划等方面的研究较多，也可作为可再生能源城市规划研究的参考文献。

5．国外研究重视城市开发利用可再生能源，而国内研究更多关注城市可再生能源产业的发展

在欧美国家，由于长期以来较重视低碳城市、绿色城市，因此，可再生能源城市的建设及研究也主要集中在可再生能源技术及产品的推广应用方面，属于真正意义上的可再生能源城市建设与研究。

在国内，由于特别重视可再生能源产业的发展，因此，一些所谓的“新能源城市”实际上属于“新能源产业城市”，这导致相关研究也向可再生能源产业集中。不过，随着中国新能源产业产能的严重过剩，再加上国家逐步完善了各类新能源城市的标准，新能源城市建设及相关研究逐步走向规范。

三 国内研究可再生能源城市理论需结合中国城市特点

城市也叫城市聚落，是非农业产业和非农业人口集聚形成的较大居民点。人口较稠密的地区称为城市，一般包括住宅区、工业区和商业区，并且具备行政管辖功能。城市的行政管辖功能可能涉及较其本身更广泛的区域，其中有居民区、街道、医院、学校、公共绿地、写字楼、商业卖场、广场、公园等公共设施。城市是在一定范围内多数人集中生活的高密度地区，这同人口密度较低的广大农村地区是有区别的。

可再生能源城市理论研究，除要关注概念、标准等一般基础理论外，还应结合中国城市（主要指城区）的特点，确定研究重点。国内可再生能源城市研究应关注以下方面。

一是空间狭小。尽管城市规模一般很大，但由于建筑等设施密集，为可再生能源开发提供的地理空间并不大，难以大规模地开发利用可再生能源。只能利用建筑、交通、工业以外的有限空地来开发利用可再生能源。这决定了可再生能源城市的研究重点应是分布式开发利用模式，对风电场等集中式开发模式的关注度要弱很多。

二是以楼房为主。由于中国人多地少，在城市中主要推广高密度的楼房，特别是在大城市，高层建筑数量较多。这决定了高层建筑与可再生能源的一体化应成为研究重点。

三是污染严重。雾霾等环境污染问题日益成为中国城市需要面对的迫切问题，这决定了能源替代问题应成为可再生能源城市研究的核心问题之一，如新能源汽车的推广、燃煤的替代等。

四是人口数量大、社区规模大。中国城市人口普遍规模较大，一个小区的人口动辄几万、几十万人，这决定了可再生能源城市研究应重视公众的参与，特别是要研究可再生能源社区集体参与问题。

五是能源需求总量大。由于中国城市人口普遍较多，工业生产体量大，这决定了当地生产的可再生能源一般难以满足城市能源需求，因此，需要关注可再生能源的输入问题研究。

六是千城一面。缺乏特色是当前中国城市的又一大特点，很多城市的规划设计及建设相似，可再生能源城市的建设既要适应这一特点，同时，又要有所突破，这决定了可再生能源建设的规律性及差异性也应成为研究的重点之一。

七是城市气候差异大。中国地理面积广阔，南北城市气候条件的差异很大，这决定了不同区位城市的可再生能源开发特点也应成为研究重点。

八是中国正处于城镇化加速发展阶段。当前及今后一个时期内，中国的城镇化步伐将处于快速发展阶段，城市基础设施建设的规模较大。这决定了把可再生能源开发同城市建设密切结合起来，避免以后的大拆大建也应成为研究的重点。