基于低碳城市的城市子系统具体分析

【摘要】低碳城市是中国未来城市长期发展的战略目标和必要途径。目前，中国的很多学者从理论和现实角度分析中国低碳发展的主要策略和基本原则，并根据相应的研究成果提出评价低碳城市建设的综合性指标体系。城市是各种系统相互作用的集合体，对城市子系统的研究和分析是建设低碳城市和制定低碳城市指标体系的基本前提。本文根据低碳城市的系统模型，具体分析城市子系统在低碳城市发展上的作用和发展重点。

【关键词】低碳城市　评价指标体系　低碳建筑　低碳生产　低碳政府

从1990年开始，全世界就已经开始重视温室效应及其带来的各种问题，联合国开始推动国际气候问题的谈判，并且于1992年联合国通过《联合国气候框架公约》。2005年2月16日，联合国正式签署《京都议定书》，开启全人类温室气体减排的工程，《京都议定书》强调附件I国家应承担减排义务，创建了“京都三机制”，即：国际排放权交易（IET）、联合履行（JI）、清洁发展机制（CDM），努力促进世界“碳交易”和提高减排效率。

我国作为世界第二大经济体和最大的发展中国家，同时也是世界第二大碳排放国，如何有效降低温室气体排放，转变经济发展方式，人与自然实现和谐发展，对我国实现可持续发展目标来说至关重要。

一、低碳城市的概念、发展目标以及主要内容

我国学者在根据低碳城市构建的主要内容，分析低碳城市发展的条件，提出相应不同的低碳城市概念。

付允（2008）在《低碳城市的发展路径研究》一文中提出，低碳城市是“通过在城市发展低碳经济，创新低碳技术，改变生活方式，最大限度减少城市的温室气体排放，彻底摆脱以往大量生产、大量消费和大量废弃的社会经济运行模式，最终实现城市的清洁发展、高效发展、低碳发展和可持续发展。”

戴亦欣（2009）的《低碳城市的概念沿革与测度初探》中，规定低碳城市的概念为“城市经济以低碳产业和低碳化生产为主导模式，市民以低碳生活为理念和行为特征、政府以低碳社会为建设蓝图的城市。低碳城市发展旨在通过经济发展模式、消费理念和生活方式的转变，在保证生活质量不断提高的前提下，实现有助于减少碳排放的城市建设模式和社会发展方式。”

刘志林（2009）进一步将政府政策归纳到低碳城市的建设中，认为低碳城市“强调以低碳理念为指导，在一定的规划、政策和制度建设的推动下，推广低碳理念，以低碳技术和低碳产品为基础，以低碳能源生产和应用为主要对象，由公众广泛参与，通过发展当地经济和提高人们生活质量而为全球碳排放减少做出贡献。”

依据李金兵（2010）、唐方方（2010）提出的低碳城市系统模型，我们可以了解低碳城市的主要构成因素以及相互之间的关系。

模型依据构成低碳城市所涉及的不同视角，具体包括：低碳经济视角、能源视角、城市规划视角、交通视角和内涵生产生活及建筑在内的其他视角，按照城市运行结构的特征，分析低碳城市系统运行的情景。模型指出由于城市是各个子系统和具体要素构成的综合复杂系统，因此低碳城市也是不同主体低碳化行为运行并相互影响作用的结果。城市子系统之间的行为会相互影响，子系统之间的耦合关系、组织秩序、稳定性以及变动程度直接影响LCS系统运行。由此可见，低碳城市系统是一系列线性和非线性反馈作用的结果，统一而不可分割，只有城市的生态、经济、生活共同促进低碳城市运行和发展，才可以保证人类可持续发展的实现。

综上所述，由于城市建设是涉及经济、社会、技术、政策以及观念等要素综合作用的结果，加之从内容上分析城市建设是城市空间形态、经济社会发展和土地利用整体发展规划的结果。所以，低碳城市的发展目标可以归纳为：以低碳技术和清洁可再生能源为支撑，以政府低碳政策和相关法律为指导，通过改变并促进城市经济、生活、结构以及观念向低碳化方向发展，努力实现能源使用低碳化、产业低碳化、消费低碳化、交通低碳化和形成低碳文化观念，从而明显降低城市碳排放规模和能源消耗，在长期内使城市向“低能耗、低污染、低排放”和“高效能、高效益、高效率”的方向发展。

二、低碳城市的主要特征

根据城市系统运行的模型图，我们可以观察到组成城市系统各种具体要素和子系统，了解到低碳城市建设的重点领域和具体行业。同时归纳出低碳城市的基本特征，主要包括：

（一）开放性

在碳减排的国际背景下，低碳城市发展不仅需要各种主题的积极参与，同时更加需要建立适应国际环境、符合国际标准的开放型低碳城市，努力推进全球变暖问题的解决。

（二）多样性

由于城市建设涉及不同的主体，因此不同主体的低碳化策略、减排目标和方式以及具体的政策都是不同的，低碳城市建设需要具体分析各主体的能源消耗以及碳排放的特点和影响。

（三）动态性

低碳城市的建设是国家可持续发展的长期战略的重要组成部分，国家内部的以及国际环境的各种变化以及科学技术、能源结构等客观因素都会影响国家低碳战略的实行。

（四）技术性

节能减排、碳汇、碳吸收、清洁能源和可再生能源等低碳技术是低碳城市有效运行的基础和保障，因此国家低碳城市的建设必然包含各种尖端技术的应用和普及。

（五）经济发展稳定性

低碳城市的发展基础就是在城市实行低碳经济，由此可见发展低碳城市必须要合理地调整经济发展与碳减排之间的关系，既要确保温室气体减排的实现，又不能使经济发展受到明显的影响。并且，低碳经济在长期内是低碳城市的发展动力，为低碳城市提业发展、经济增长和就业机会。

（六）社会生活和谐性

在低碳城市内形成低碳生活氛围和节约能源的低碳观念是低碳城市的重要特征。因此，低碳城市发展一方面需要改变居民以往的“高能耗、高排放”的生活习惯，但是居民的生活习惯和文化传统制约低碳城市的建设，所以一个有效运行低碳城市必须要使居民生活和文化传统同节能减排战略相协调，既保证低碳城市的运作，也要确保居民生活的舒适与便利。

（七）生态平衡性

低碳城市的本质目标就是要有效减少温室气体排放，防止温室效应继续恶化，保证人类的可持续发展。实现城市在长期内“零排放”状态，城市的碳汇能力和碳循环直接决定城市的碳排放余额。提高城市植被覆盖率，建设绿色生态环境，提高城市碳吸收和碳捕获能力，实现城市内部的碳循环。

三、低碳城市系统的具体分析

（一）低碳能源

低碳能源问题贯穿于低碳城市的建立、运作和发展的各个环节，决定着一国低碳城市发展的水平和未来发展趋势。根据能源在城市系统的循环路径可知，各种能源通过城市能源系统，为城市运行提供动力，城市的排放系统将消耗燃料产生的废物排出。因此，考察低碳城市的能源指数，从能源供应角度要分析能源结构和化石燃料的存量；从能源消耗角度，要分析能源消耗的碳排放水平和低碳能源的产出水平。

目前，低碳能源主要包括清洁能源、可再生能源两大类，例如：太阳能、风能、核能、地热、水利发电等。目前在能源研究方面，太阳能发展集中于光伏发电技术，核能发展的重点在中国“第四代”核电技术的研发和重水反应堆的利用，风能发电的主要焦点是风力涡轮机技术的改进，热能技术主要分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电。

（二）低碳技术

低碳技术为低碳城市建立和发展提供重要保障和支持。低碳技术目前可以分为三类，即：减碳技术、无碳技术、去碳技术。减碳技术是指在高能耗、高排放行业和居民生活里节能减排技术的利用以及石油、煤炭、天然气勘探开发技术的运用情况；无碳技术是指核能、风能、太阳能、水利、生物质能等低碳能源的开发和生产技术；去碳技术是指主要是指“碳捕获”和“碳封存”技术等具有大规模减少二氧化碳排放的技术。目前，碳捕获和封存技术主要有四种类型：燃烧后分离（烟气分离）、燃料前分离（富氢燃气路线）、富氧燃烧和工业分离。减碳和去碳技术例如像生产领域的模块化和轻量化的复合加工生产设备、技术利用等。

（三）低碳建筑

在城市建设中，住宅建造和基础设施建设的碳排放是城市的重点碳源之一，建筑的材料和设备、平均占地面积以及建筑内部使用的各种用品直接影响房屋和基础设施的碳排放水平。

当前，英国和日本是低碳建筑的主要倡导者和实施者，在建筑低碳化领域内，建筑师和设计者的主要方法是：就地取材降低交通运输，房屋采用无铅化设计并且增加太阳能和日光的使用规模和效率，使用低辐射玻璃，设计引入阳光的方式降低建筑照明的能耗。低碳建筑现在处于试验阶段，受制于投资规模和技术的限制，目前低碳建筑在商业建筑和居民住宅领域并未得到普及。

（四）低碳交通

随着中国城市化进程的不断加快和城市规模的扩张，以及私家用车的不断普及，交通运输的能源消耗和废气排放已经成为影响城市环境和低碳城市建设所面临的重大问题。近年来，主要发达国家已经开始研究纯电动汽车和混合动力汽车等低碳交通工具以及相应的普及策略，我国目前基本已经掌握了电动汽车的技术，并且经济开始在公共交通领域投入使用。

同时，公路系统的改革也为城市低碳交通发展提供重要的制度和物质保障。公路体系通过充分利用地区的原有地貌，充分利用地层结构特征进行建设，实现低碳交通发展。

（五）低碳生产生活

城市企业生产和城市居民生活是城市的最大碳源，有效降低城市生产生活的碳排放和能源消耗是低碳战略的最重要的内容。在城市居民生活方面，低碳化主要体现在居民消费低碳化和能源消耗低碳化，而能源消耗主要体现在居民能源使用效率和再生能源的使用强度。在居民消费问题上，低碳化消费的原则是在不对居民生活造成明显负面影响的前提下，有效减少生活碳排放量，促进生活理念和方式的转变，走绿色生活道路。因此，低碳化的生活既要确保居民的正常生活秩序和规律，又要通过改变消费理念和行为等方式降低居民生活的碳排放。其中包括：提高步行、自行车、公交车的使用，改变日常消费品的使用方式减少不必要的资源消耗，减少和合理利用室内光照、供暖，改善生活垃圾的分配和养成垃圾分类习惯等。

企业生产方面，一者需要在能源使用上重视再生能源和低碳能源的使用，从生产经营的源头开始，建立企业制造、生产的低碳化。此外，通过企业现有设备利用率的提高降低设备替换频率，通过产业结构变化实现企业碳排放的“内部化”处理，提高低碳技术使用的数量直接帮助企业降低能源消耗和碳排放。

（六）碳金融

碳交易是目前治理碳排放的有效手段之一，而且联合国《京都议定书》构建了三个机制用以实现世界范围内的碳减排。在碳交易行业内，碳金融目的在于为碳交易提供各种金融服务，例如：碳排放权及其衍生品的交易，通过跨国金融企业帮助CDM交易项目的实现和低碳技术的推广，通过设立碳交易所为碳排放权提供定价空间。目前，欧盟已经建立了世界上交易最为活跃的碳交易市场，成为世界碳交易的重要中心。中国根据国家所处的发展阶段和经济地位，以构建公平合理的世界性碳交易市场为原则，积极开展CDM交易，但是由于缺乏定价权、国外减排技术垄断和国际资本碳排放权的投机交易等问题，发展比较缓慢。

中国目前建设碳金融和碳排放交易市场的主要任务在于：深化碳金融的认识，积极开展部分城市碳交易的业务，金融行业需要为排放权交易提供间接融资服务和投资产品的开发，政府逐步建立完善碳金融监管体系和法律体系。

（七）低碳政府

政府在低碳城市建设方面有着重要的地位和作用，作为低碳城市建设的推动者，政府通过财政支出、税收等经济手段，推动地区居民、企业以及其他机构的低碳化发展；作为监管者，为确保低碳战略的实现以及成果的维护，政府通过制定相应的法律和行政监管方法，为低碳城市建设提供法律保障和目标监督；作为倡导者，政府着力从微观主体出发，提供宣传、交流等大型活动的方式，努力推广低碳生活理念和方法，促进社会低碳生活氛围的建立和居民低碳消费行为的革新。总体来说，政府在城市的低碳建设中的作用，主要表现为低碳引导力、低碳管理力、低碳自制力和低碳保障力四个方面，分别表达了政府的行政职能、经济管理职能、群众引导力和发展保障力。

（八）碳汇

自然界植物的光合作用吸收地球的二氧化碳，通过反映转化为“固态碳”形式并释放出氧气，不仅是维护地球生态平衡和人类生存的最为重要的手段，同时也是低碳城市建设和“碳减排”战略实现的有效方法。增加城市绿化程度和植被覆盖率，提高了城市空间的“碳捕获”能力，促进城市内部的碳循环，进而实现城市“零碳”目标。增加城市、国家的“碳汇”能力提高国家森林覆盖率，已经是工业化社会向生态化社会发展的重要标志，森林“碳汇”一方面帮助实现国家碳减排目标，另一方面改善城市生活环境、提高城市环境质量，提高了城市居民的健康指数。所以，考察城市“碳汇”的规模和发展程度，用以评价城市低碳发展状况和预测城市碳循环能力，可以提高城市低碳化评价的准确性。

四、结语

低碳城市发展是国家以及整个世界人类可持续发展的重要课题，是决定人类文明能否继续发展和人类在未来能否继续生存的决定因素之一。无论任何国家当前面临何种主要问题，发展低碳城市、推进国家节能环保事业，是至关重要的长远目标和历史任务。因此，人类在面对世界性温室气体排放和温室效应的环境威胁方面，需要认清事实，权衡利弊，团结一致，共同参与到维护人类生存发展的历史使命中，为人类的可持续发展贡献力量。目前，中国作为最大的发展中国家和世界第一的碳排放国，正在积极建设低碳经济、社会，有效促进节能减排，为保证人类可持续发展贡献力量。

参考文献

[1]MALUEG　D　A.　Welfare　consequences　of　emission　credit　trading　programs　[J].Journal　of　Environmental　Economics　and　Management，1990，19：66-77.

[2]庄贵阳，李红玉，朱守先.低碳城市发展规划的功能定位和内容解析[J].城市发展研究，2011，18（08）.

[3]李晓燕，邓玲.城市低碳经济综合评价探索――以直辖市为例[J].现代经济讨，2010（02）.

[4]雷仲敏，曾燕红.低碳经济理论方法与政策模型研究的综述[J].能源与节能，2011（01）.

[5]陈飞，诸大建.低碳城市研究的内涵、模型与目标策略确定[J].城市规划学刊，2009（04）.

[6]付允，刘怡君，汪云林.低碳城市的评价方法与支撑体系研究[J].中国人口・资源与环境，2010，20（08）.

[7]刘金兵，唐方方.低碳城市系统模型[J].中国人口・资源与环境，2010，20（12）.

基金项目：首都经济贸易大学校级科研项目《低碳经济与可持续发展政策的国际比较》，项目代码：00491262721934

作者简介：淮涛（1989-），男，安徽人，首都经济贸易大学经济学院研究生，研究方向：国民经济学。