国外城市节能节水经验及其对北京市的启示

来源: 本站       作者: 张贵祥 曹磊 武于非       浏览:    时间:2010-11-29

国外城市节能节水经验及其对北京市的启示

进入“十二五”时期,北京市人均GDP超过1万美元,标志着城市由中等发达阶段开始向发达阶段迈进,这就决定了未来北京市必然会出现一些新的特征,比如经济增长的速度和方式不再是扩张式的,另外,公众意识的崛起、民众对环境的要求和支付意愿等,都会有新的特点。“十二五”期间,北京市将进入低碳时代,借鉴发达国家尤其国际大都市的成功经验,全面厉行节能减排、节水减污,建设节约型城市,将对首都北京可持续发展,实现绿色现代化和谐安全的世界城市具有重要意义。

1.节能低碳城市建设

1.1  伦敦低碳城市建设

英国是最早提出“低碳”概念并积极倡导低碳经济的国家。前任伦敦市长利文斯顿于2007年2月发表《今天行动,守候将来》(Action Today to Protect Tomorrow),计划二氧化碳减排目标定为在2025年降至1990年水平的60%。伦敦市政府认为,转用低碳技术的成本,比处理已排放的二氧化碳所需要的成本低。节能及提高能源效率等措施,不会令原有的生活品质下降。反之,加强开发应对气候变化的技术,有助于伦敦发展成为环保技术的研发中心。

伦敦政府计划提出的措施能够在2025年前,令该市的二氧化碳排放每年减少1960万吨。然而,要达到减排目标,伦敦还要每年减排1340万吨二氧化碳,这需要英国政府推动全国性的政策配合。因此,现任市长鲍里斯·约翰逊在2008年5月当选以来游说英国政府加快推行相关政策,例如在全球大规模投资可再生能源,向各行业征收二氧化碳税等。伦敦市低碳城市建设有如下几个政策方向。

①帮助商业领域提高减少碳排放的意识,并给他们提供改变措施的信息。鼓励所有商业在他们投资的时候都要向低碳一体化过度。

②降低地面交通运输的排放。引进碳价格制度,根据二氧化碳排放水平,向进入市中心的车辆征收费用,致力于使伦敦成为欧洲国家中电力汽车的首都。

③改善现有和新建建筑的能源效益。推行“绿色家居计划”,向伦敦市民提供家庭节能咨询服务;要求新发展计划优先采用可再生能源。

④发展低碳及分散(low carbon and decentralized)的能源供应。在伦敦市内发展热电冷联供系统(combined cooling,heat and power),小型可再生能源装置(风能和太阳能)等,代替部分由国家电网供应的电力,从而减低因长距离输电导致的损耗。

1.2 东京低碳信息化的样本

作为日本的首都,东京的商业实体和社会组织众多,能源消耗和碳排放量巨大,而其中二氧化碳排放量最大的是东京大学,2006年其碳排放达到13.6万吨,其每年消耗的电费成本则高达6000万美元。因此,一项旨在降低电能消耗、减少碳排放的“绿色东京大学计划”于2008年6月开始执行,其目标是“利用信息技术以智能和智慧方式改善环境”、“将以强制被动方式改善为以自觉方式打造低碳环境”。

东京,充满现代气息的国际化大都市,不仅因其利用物联网等高科技手段创造了高速发展的经济奇迹吸引了世界的目光,更因其低碳节能、注重社会协调发展而闻名于世。

目前,物联网正成为我国乃至全球信息产业的新亮点。在东京,一项于2007年由东京市政府及国土交通省发起、倡导移动观光与RFID导游的“东京无所不在计划”便已在全市成功进行了物联网应用。“东京无所不在计划”采用ID识别技术,将东京市内所设“场所”及“物品”赋予唯一的固有识别码,由后台系统自动识别,用户通过移动装置读取实体位置或物体上的资讯标签,将真实世界的资讯或内容进行数字化处理后与虚拟现实空间结合,以获取便捷、个性化的资讯服务。该计划于2007年至2010年先后在银座、新宿等地购物区进行了成功的RFID导游项目部署。其中,“东京银座购物区试验计划”范围涵盖其地面商场及地下街道,并可提供英、日、韩、繁体中文、简体中文5种不同语言操作。整个银座区域内设置上万个RFID标签,系统平台可将道路方向、商店折扣及餐厅菜单等资讯,用信号台传送到游客或消费者的手持式接收器上,手持接收器配有3.5寸OLED触摸屏,具备RFID识别、红外线扫描、429MHz无线传输、Wi-Fi及蓝牙传输功能。除了可以实时接受以上资讯,游客也可以通过手机读取二维码,获取包含商店资讯、地图路线、观光资讯、设施导游等旅游信息。只要手持此移动装置,游客无论想找哪家名店喝茶或哪家精品店购物,都能快速获得资讯。如当步行经过某家商店前面所架设的无线标签,游客即能收到当前该区域商店的促销计划或餐厅的菜单等资料,同时也可标示出游客所在的位置,并可提供临近公共交通搭乘的方式和线路等,达到无所不在的购物乐趣。

由于2007年的“银座计划”成效显著,2009年2月至3月,及2009年10月至2010年3月,东京市政府再度实行第二、三阶段试验计划,将新宿及银座地区的资讯服务进行了充分整合。新宿地区信息平台使用东京都市政摩天大楼瞭望台的全景影像,提供资讯、周边设施导游及地铁、公交线路导游,而“自动无线支援方案”则为残疾人士提供了无障碍路线的搜寻与服务,为其提供了舒适、安全、放心的服务。

掀起低碳节能风暴。作为日本的首都,东京的商业实体和社会组织众多,能源消耗和碳排放量巨大,而其中二氧化碳排放量最大的是东京大学,2006年其碳排放达到13.6万吨,其每年消耗的电费成本则高达6000万美元。因此,一项旨在降低电能消耗、减少碳排放的“绿色东京大学计划”于2008年6月开始执行,其目标是“利用信息技术以智能和智慧方式改善环境”、“将以强制被动方式改善为以自觉方式打造低碳环境”。 该计划以东京大学工程院2号楼信息网络为样板试验平台,通过利用传感器等先进的元器件及IPv6下一代互联网协议平台,将建筑内的空调、照明、电源、监控、安全设施等子系统联网,形成兼容性系统综合数据并进行智能分析,对电能控制和消耗进行动态、有效地配置和管理。

传感技术和智能技术的应用大大减少了电能消耗,如当学生进入研究室时,其所经过的照明系统和其独享的空调设施会及时开启,而当其离开系统则会立即关闭。而整个建筑都采用了此类技术,从而立即为东京大学树立了低碳节能的榜样。

该计划的影响绝不止于这所日本最富盛名的大学,由于该计划由东京大学、名古屋大学、庆应义塾大学、东京中心地区政府、IT非盈利组织以及开发商、总承包商、建筑设计部门、设备制造商等30余家公司组成的联合财团发起成立,在项目形成结论并公开后,将迅速扩展应用至日本各地区的各行各业,造福全社会。

类似的应用也被松下电器应用于“现场E1”项目。松下电器在北京奥林匹克公园的主要体育场内,安装IPv6照明控制系统,从而有效地控制和检测奥运主场馆区域的1.8万盏照明灯,该系统直接降低了10%的电能消耗。类似的应用还被广泛用于东京的湿度、温度、气压、降雨量等气象监测领域,并大大降低了能耗,而日本的跨国公司更将此应用延伸到了几十个海外市场。

1.3 纽约的新能源政策

面对严峻的能源形势,纽约市从2007年以来通过加强规划、成立专门组织、加强监管和立法、扩大清洁能源供应等系列能源发展新举措,取得了显着的能源供需平衡效果。

① 制定能源发展中长期规划,引导能源可持续发展。2006年纽约市制定了能源发展中长期规划(2007—2030)。其主要目标是降低能源需求、增加新的清洁能源供应、促进能源基础设施现代化。纽约市规划到2015年,确保清洁、安全、可承受的电力供应大幅度提高。为此纽约市加大了对综合能源效率计划的投资幅度,加倍供应清洁能源。

首先降低公共部门的能源消耗。针对公共机构大楼,商业和工业建筑,多户住宅建筑等高耗能单位,通过系统激励、委托授权、强制执行等措施加快能源效率提升;其次替代陈旧和低效的能源生产力,通过实施能源效率战略增加供应。通过这些举措,纽约市电力和热力费用每年降低20亿至30亿美元,到2015年,平均每年每户节省能源费用230美元。到2015年,二氧化碳排放量将减少700万吨,到2030年城市温室气体排放量减少30%。

② 成立能源规划委员会,实施并改进能源规划。为了确保能源供应方和需求方协作起来共同谋求城市的能源安全发展,纽约市成立了能源规划委员会。其主要职责是:审查和批准城市需要的能源供应和需求战略规划,并提交给公共事务委员会以便获得拨款,并接受其监管。在能源规划委员会下专门设立纽约市能源效率管理局,负责实现降低城市能源需求的目标。该局直接指导纽约市的能源效率和能源需求减少活动。管理局将依照能源规划委员会制定的能源需求减少目标来实施并管理有关项目。设立一定的奖励活动来促进有关能效创新活动的开展。纽约市、纽约州能源研究发展中心、爱迪生电力公司等都是管理局委员会的成员,这些机构支持管理局进行协调行动,以促进能源创新活动的顺利开展。

③加强监管、立法和培训,减少能源浪费。纽约市长迈克尔·布隆伯格已将能源效率作为市政府行政的基石。市政府通过优化监管来促进能源协调发展,为了鼓励更多人参与能源效率创新活动,政府改变了从能源公司收益中抽取利润的做法,代之于刺激降低能源需求的活动,加强对需求方的激励。

一是在重点领域加强节能监管。纽约市首先加强了公共机构和政府大楼、商业和工业建筑、住宅楼、新建筑、家用电器和电子产品领域的节能监管。其次侧重于提高现有建筑物的能源效率。市政府投入年度能源收入的10%,支持建立城市建筑物的能源使用管理系统和城市运营中的节能活动。并开展日常的能源审计和建筑物节能监控,加强城市建筑物节能改造,电费和供暖费节约激励,节能灯更换等。

二是加强纽约市能源和建筑能效法律法规建设。纽约市通过加强能源和建筑法规建设以支持能源效率战略和其它环境目标的实现。纽约市提出建筑规范的全面绿色化,重点在建筑方面实施城市能源效率战略,把新的、可持续发展技术应用到建筑节能中去。同时纽约市还强调建筑法与节能法、消防法等法律法规的协调,以共同致力于能源可持续发展。

三是加强节能激励和峰值负荷管理。政府创建了电力期货市场,未来用户可以提前付费购买未来的用电量,这保障了供应商提前收回投资和资金回报。在峰值需求减少项目中,政府对峰值期间的需求赋予高价,以激励用户减少需求,参与者在注册后可以获得补偿。目前纽约市注册用户使城市集体高峰负荷降低大约500兆瓦或4%的城市高峰电力需求。纽约市政府还通过安装智能电表在全市范围内推广实时电价。智能电表可以使建筑物追踪自己的能源使用,包括实时的和某个时段的个别用户的能源消费情况。预计到2015年纽约市有50%的小型企业和居民加入;城市公共事业委员会强制100%的中型和大型非住宅用户在2015年前加入实时电价项目.

四是开展能源教育和节能培训运动。纽约市通过能源教育和培训运动来提高能源意识,提升能源效率。在许多情况下都存在节能的机会,但是只有在公众和建筑专业人士深刻认识到节能的必要性和紧迫性,并熟知可能的节能选择方案,他们才会理解并实践节能行为。为此纽约市能源效率管理局开展了广泛的能源教育,培训和能源质量控制项目,以提高能源效率。纽约市与学校,市场专业人士和非营利组织建立合作伙伴关系,针对不同部门的公众开展定制化的能源教育活动,比如媒体、小学生、商业大厦里的商产等。

④加快发展可再生能源和新能源,扩大清洁能源供应。为了应对2015年900兆瓦新增电力需求,纽约市出台了一系列政策来开发可再生能源和新能源,包括太阳能、风能、潮汐能等。一是加快电力重组、清洁电厂建设和电网建设。二是扩大清洁分布式发电项目(Clealq DG)。分布式发电效率高于传统发电的2倍,在建筑能效改造中使用分布式发电装置,3—5年就可以收回成本,而传统的能效改造需要5—7年才能收回成本。三是积极培育可再生能源市场。纽约市通过有关政策着力培育可再生能源竞争性市场,比如为安装太阳能电池板减税,可以抵消前三年安装费用的35%,第四年和第五年的20%。

⑤促进能源传输设施的现代化,改进城市电网的安全性。

一是通过立法和政策来保护电网,促进电网现代化。市政府要求其它单位在从事街道改建等项目时,必须保护电缆,同时交通运输部门要为电力公司运输大型变压器提供便利场地和运送设施。纽约市投资支持爱迪生公司研发新的技术用于电网现代化。市政府支持爱迪生公司开展了一项面向未来的3G系统项目,主要是在电力传输中引进先进设备,促进系统的电子化和自动化,以便能够在需求波动和电网出现问题时做出快速反应并迅速找到问题所在,以有效提升电网的安全性和稳定性。

二是加强天然气基础设施建设。纽约市有4条燃气运输管道,在一年中最热和最冷的季节,燃气需求就会超出这些管道的容量。随着燃气需求的增加,这一情况更加严峻。为此纽约市加强了包括管道建设和液化天然气终端建设在内的燃气传输设施建设。

1.4 对北京的启示

第一,制定明确的减排目标。有效的温室气体减排战略,需要清晰的目标作为前提。在这个意义上,三个城市都是共通的。东京的目标是以2000年为基准,在2020年时减少25%的排放;伦敦决心到 2025年在1990年的基础上减少60%的二氧化碳排放;纽约计划于2030年,在2005年的排放水平上减少30%的温室气体。只有制定了具体的减排目标,才能让公众监督政府的措施是否有效。

第二,整合不同政策的全方位减排。城市生活的不同层面,如交通、住房、供电等均与能源消耗和温室气体排放息息相关。换言之,从政府管制的角度看,应对气候变化并非任何个别部门能够独立担当的工作。东京强调以城市作为规划单位,制定全球气候变化应对战略;伦敦和纽约也制定全面战略,从提高能源效率、改善交通规划、提高建筑物设计标准、发展可再生能源等减少温室气体排放,正好说明决策者制定高层次全面政策,协调不同政策的重要性。

第三,应对气候变化的决心。应对气候变化的挑战是艰巨的,决策者必须有坚定的政治意愿,而三个城市对自身发展的成熟程度有相当的自觉,不约而同地强调要带领国内其他城市甚至全世界,制定严格的温室气体减排措施和标准:东京政府坚决推行“世界最高水平的应对战略。在解决气候变化问题的方法上领先全国”;伦敦计划成为应对气候变化的科技研发和金融中心;纽约政府决心成为应对全球气候变化的先锋。

第四,应对气候变化与发展经济并行不悖。在保护环境和发展经济之间取得平衡,是可持续发展的核心理念,而伦敦和纽约的经验说明,应对气候变化的政策措施不但不会妨碍经济发展,更能带来经济效益。纽约政府估计,通过节能和增加供应清洁能源,全市的电费和暖气开支,可望在2015年前每年减少20亿-30亿美元。伦敦政府估计,节能措施可以在未来二十年替市民节省10亿英镑的能源开支。此外,伦敦决心把握发展环保技术带来的商机。由此可见,应对气候变化与发展经济并不矛盾。

2.城市节水经验

2.1 伦敦泰晤士河的治理经验

泰晤士河的治理成功,关键并不是采用了最先进的技术与工艺,而是开展了大胆的体制改革和科学管理,被欧洲称为“水工业管理体制上的一次重大革命”。他们对河段实施了统一管理,把全河划分成10个区域,合并200多个管水单位而建成一个新水务管理局——泰晤士河水务管理局。然后按业务性质作了明确分工,严格执行。在水处理技术上运用传统的截流排污、生物氧化、曝气充氧及微生物活性污泥等常规措施。处理后的废水用于养鱼、栽培等,从而给水务工作带来活力。其优越性主要表现为:①集中统一管理,使水资源可按自然发展规律进行合理、有效的保护和开发利用,杜绝了水资源的浪费和破坏,提高了水的复用系数。②改变了以往水管理上各环节之间相互牵制和重复劳动的局面,建成了相互协作的统一整体。③建立了完整的水工体系,从水厂到废水处理以至养鱼、灌溉、防洪、水域生态保护等综合利用,均得到合理配合,充分调动各部门的积极性。[⑥]
2.2 东京:日本雨水利用技术
日本是个水资源比较匮乏的国家,因此日本政府除了开采措施和提高水的利用率、鼓励全社会利用循环水外,十分重视对雨水的利用。早在1980年,日本就开始推行雨水贮留计划。采用雨水贮留渗透计划,可以有效的补充涵养地下水,复活泉水,回复河川基流,改善生态环境条件。利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、庭院、停车场、建筑物、运动场和道路等。采用的渗透设施有渗透池、渗透管、渗透井、透水性铺、渗透侧沟、调节池和绿地等。
在东京都,已有8.3%的人行道采用了透水性柏油路面。雨水通过透水性柏油路面入渗到地下,经过收集系统处理后加以利用。此外还在建筑物上设计了收集雨水的设施,将收集到的雨水用于消防、浇灌、洗车、冲厕和冷水补给等,也可以经处理后供居民饮用。
在建筑物上收集雨水,多采用沉淀和过滤的方法,维修管理很方便,一般只要清扫沉淀池和过滤池。未解决降尘和酸雨,通常采用设置分离微滤网,以清除雨水贮存池内的泥沙,部分集雨设施还备有注氯装置,对雨水贮存池进行定期消毒。[⑦]

2.3 纽约城市节水

纽约市有《安全饮水法》、《地表水处理规定》等多项法规;这些法规涵盖了水资源开发、利用、保护、管理的全过程,涉及政府、企业、居民各个方面,特别对工业和商业用水进行严密监控。美国节水最主要的一招是大力提高循环用水率,特别是对炼油、化工、排放有毒物质的制造业的循环用水率要求都很高。1975年美国工业平均循环用水率仅为54.3%,2000年提高到94.1%(其中化工和石油行业的循环用水率分别高达96%和97%以上)。从1975年到2000年,美国总人口增加24%,国民生产总值(GNP)增长1.4倍,全国总取水量非但没有增加,反而减少约9%,其中制造业的取水量减少62%。纽约家庭节水措施。见表1。

表1   纽约家庭节水措施对比

项目

旧习惯

用水量(升)

好习惯

用水量(升)

节省水量(升)

刷牙

水长流

38

牙刷浸湿,短时冲刷

2

36

刮脸

水长流

76

用水池里的水

4

72

洗手

水长流

8

用盆洗

4

4

洗碗

水龙头冲洗

114

在盆中清洗,漂净

19

95

洗碗机

满周期使用

61

不满周期使用

26

34

洗衣机

满周期(满载)

227

不满周期(不满载)

102

125

淋浴

水长流

95

冲湿,抹肥皂清洗

34

61

盆浴

满盆

132

1/4满(最少)

38

95

马桶

老式设备

19-26

新设备或老式设备改装

11-23

3-8

2.4对北京市的启示

2.4.1  以节水为标准推进发展方式转变

水资源是北京最紧缺的资源。近年来,北京市政府高度重视新形势下的水务发展,多次从制度建设上下大力度,积极推进北京节水型社会建设。通过实施综合措施,北京形成人口和经济规模快速增长,用水总量稳定下降的好局面。“同伦敦、纽约、东京这些世界城市相比,北京在产业结构、用水技术和管理等方面还有相当大的调整空间。转变发展方式是基本国情的要求,以节水为导向促进转变发展方式是北京基本市情的要求。以节水为标准推进北京发展方式的转变,不仅符合世界城市建设的方向,也是适应北京缺水实际的要求。

2.4.2 创新政策管理 引导公众参与

开展节水型单位和小区创建,以优秀的典型经验带动全社会的节水意识,同时引导社会公众积极参与到节水工作中来。2009年北京市从市政府机关大院和老旧居民小区入手,大力推进节水型单位(企业)和节水型居民小区的创建工作。全年新创建节水型单位110个,节水型小区85个。去年还在农村开展了节水示范村的试点。居民家庭节水器具普及率达到了91.4%,其中城区达到了92%,郊区达到了90.4%。未来北京市将进一步推动互动型的社会参与节水体系。通过营造节水舆论氛围和加大社会监督等方式,推进节水型社会建设。

2.4.3 以科技促节水,推广节水器具

北京市将不断完善节水高效的产业体系,结合东京的案例,扩大再生水和雨水等非传统水资源的利用。依托首都科技优势,着力研究解决经济发展过程中提高用水效率的方式方法,推广先进节水技术和产品。

北京市每年举办的节水器具推介会,由市节水中心主办,2008年有一款全自动节水器,是把洗脸和洗澡水回收进行冲马桶,设计美观、方便、实用,它可以每天节约大约36升水,一个家庭一年可以节约14.13吨,一个城市最少可以节约1413万吨,节约的同时也可以减少污染。

总之,建设首都北京节约型城市和资源节约型环境友好型都市圈前景十分广阔,让我们每一个人都积极参与,共同迎接美好的明天!



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