城市落实“2060年碳中和”国家战略的创新路径：以零碳为目标的综合能源规划

城市落实“2060年碳中和”国家战略的创新路径： 以零碳为目标的综合能源规划 前言 习近平主席在第七十五届联合国大会上提出了“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧 化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的战略目标，为我国下一阶段的绿色发展和 能源转型指明了方向。城市作为碳排放的主要来源，应探索深度减排创新路径，响应国家战略目标。在新城新区层 设范围的综合能源规划是实现城市零碳目标的核心工具。 相较于传统的能源规划，综合能源规划通过整合能源投资和能源技术，统筹协调城市能源需求与能源供给，为城市能源规划、城市能源基础设施建设、城市能源运行管理提供决策依据。作为综合能源规划家族的新成员，“以零碳为目标的综合能源规划”在现有的基础上进行了进一步的优化和升级，以明确的零碳目标作为规划的总体指引，通 过跨专业的统筹协同实现深度减排和零碳目标，极大地提升了城市能源利用效率和减排力度，为城市落实“碳中 和”战略提供了可执行的路线图。 通过在新城新区规模化推广以零碳为目标的综合能源规划，能够全面解锁新城新区的减排潜力，贡献于中国2030年“碳达峰”目标和2060年“碳中和”目标。根据本报告的研究，新城新区采用以零碳为目标的综合能源规划能 够为中国“碳中和”目标贡献约15%的减排量。 以零碳为目标的综合能源规划体系目前仍处于不断完善的过程中。落基山研究所基于国内国际示范项目，与合作单位共同开展规划框架研究、减排潜力分析和案例经验总结，希望通过本研究进一步完善这种新型的规划方法，为更好地支撑城市能源转型和绿色发展、落实零碳自标提供方法论探索和实践总结，也为后续落地实施示范项目提供理 论支撑和基础研究。 目录 摘要03 1.综合能源规划的发展现状.04 1.1综合能源规划助力新城新区能源转型 .05 1.2综合能源规划体系有待完善.. ...08 1.3综合能源规划落地面临的挑战 16 2.以零碳为目标的综合能源规划 .11 2.1综合能源规划家族的新成员 .12 2.2以情景分析的方法制定零碳目标体系... ..13 2.3零碳目标与综合能源规划的深度融合， .16 3.助力城市零碳发展 20 3.1支撑城市进一步探索零碳发展的创新路径 .21 3.2对“碳中和”国家战略的贡献 .21 4.案例分析 .23 4.1宁波梅山近零碳排放区 .24 4.2北京未来科学城 .28 5.下一步工作 32 城市落实“2060年碳中和”国家战略的创新路径：以零碳为目标的综合能源规划13 01综合能源规划的发展现状 6T 1.综合能源规划的发展现状 1.1综合能源规划助力新城新区能源转型 能源系统是贯穿于城市生产生活等各项经济社会活动的核心要素。中国过去几十年经历了快速城镇化的过程，从 1985年到2019年，城镇化率从23%增长到60%，新城新区如雨后春笋般拔地而起，建成区面积从10,000平方公里 增长到近60000平方公里。中国能源工业经历了几个时期（见图1），能源供应短缺曾经是新城新区建设的瓶颈，尤其是中国加入WTO之后GDP两位数高速增长期，治金化工等工业用电大幅增加，空调冰箱的普及带来居民用电 大量增加，拉闸限电经是解决缺电问题的常用手段。随看西电东送、西气东输等一系列重大能源工程的开展，中 国能源工业发展改变了能源供应紧张的状况，进入了能源转型的新阶段，支持中国2030年碳达峰和2060年碳中和 的目标。 图1 中国能源工业发展阶段 2006201420302060 能源短缺总体平衡能源转型碳达峰后达峰碳中和 在新的发展阶段，解决新城新区建设在能源结构、能源利用效率、能源消耗量、碳排放量、污染物排放等方面的问题成为新的重要课题，而综合能源规划为新城新区建设提供了实现能源清洁、高效利用的机会。传统的一次能源规划立足于能源供应侧，目标是能源供给满足能源需求，规划的重点在于通过统筹协调，获得足够的能源供应渠道， 并规划建设相应的能源设施，保证国家、城市或城区的能源安全。传统的一次能源规划通过对一次能源的开发调运 等手段解决能源供需矛盾，一般不考虑不同种类能源的相互替代，各类能源（燃气、电力、热力）由对应的能源部门分项规划建设，满足各类用户的能源需求。相对于传统的城市能源工程系统规划，综合能源规划是基于终端需求和节能减排目标的各种形式能源系统的集成和整合。综合能源规划的思路从能源供给侧向能源需求侧转变，重点关 注建筑、交通、工业三大类的城市能源消费部门，囊括的能源形式包括电力、燃气、燃煤、热水/蒸汽（供热）、 冷水（供冷）、燃油、氢能等，考虑不同种类能源的相互替代和阶梯利用。 城市落实“2060年碳中和”国家战略的创新路径：以零碳为目标的综合能源规划15 综合能源规划的发展现状 图2 传统的城市能源规划VS新型城市综合能源规划 电力供电规划电力用户 燃气燃气规划燃气用户 热力供热规划热力用户 能源服务 用能 需求侧 l 综合能源 规划 能源 供给侧 能源 运行调度基础设施 传统的能源规划 与传统的只管供电、燃气、热力的能源规划相比，综合能源规划旨在优化新城新区的资源能源配置，实现能源清洁、高效、可靠的阶梯利用，提高资源、能源、空间利用效率，避免能源资源重叠配置、错配、漏配、过量配置，降低能源系统投资成本，提高能效，降低运营成本。相较于传统能源规划，综合能源规划有四大优势（见表1）。 6 综合能源规划的发展现状 表1 综合能源规划的四大优势 看重于新区规划的能源消耗强度与总量自标、碳排放强 明确的战略目标度与总量目标、污染物排放目标，例如低碳排放、近零 碳排放、净零碳排放、全口径零排放等。 结合新区社会经济发展关键指标、城市空间布局、产业结 更加地关注需求侧构布局，对建筑、交通、工业等能源消费部门进行需求预 测，包括用能的形式、强度及总量。 更全面的技术应用 基于区域内的能源资源票赋以及区域外的能源供给能力，尤其注重挖掘各种余热、可再生能源的利用潜力，整合优化能源需求侧与供给侧，考虑经济性、技术可行性、碳排放等多个评价因素，形成最理想的综合能源解决方案。 有条件采用城市地下综合管廊，将电力、通信、给水、排水、热力、燃气等市政管线集中。虽然地下综合管廊一次 更综合的解决方案性投资较高，但是节省地下道路空间、解决路面反复开挖 架空线网密集、地下基础设施滞后等问题。 城市落实“2060年碳中和”国家战略的创新路径：以零碳为目标的综合能源规划17 综合能源规划的发展现状 1.2综合能源规划体系有待完善 综合能源规划与宏观能源规划、国家或城市尺度的一次能源规划功能有所不同，是以城市的物理空间为载体进行实现，在指标层面、空间布局层面、和资源配置层面都有着与传统能源规划不同的侧重点，综合能源规划的内容具体如表2所示。综合能源规划内容对于城市开发建设、城市规划生态/能源指标的实现、城市基础设施建设、城市产业 规划引导等方面均有不同程度的影响。综合能源规划只有与城市规划的开发建设、生态绿色、空间布局、基础设施 建设、道路交通等专项统筹协调，才能通过城市规划管理体系逐级落实到城市建设层面。 表2 综合能源规划的内容 主要包含规划区域内的能源消耗强度、能源消耗总量、 指标层面碳排放强度与总量自标、污染物排放自标、绿色出行 率、余热利用率、电气化水平、节能率、可再生能源占 比等量化指标。 主要包含规划区域内的能源站选点，对建筑、交通、工业等能源消费部门在开发强度、开发时序、空置率、城市空 空间布局层面间塑造等方面的要求，相关管线主路由（含城市综合管廊路由）：以及综合能源相关技术应用场景在城市空间布局 中的具体落位。 资源配置层面 深入研究各种余热、可再生能源的利用潜力，制定能源之间的替代与集中调度策略，整合优化能源需求侧与供给侧配比关系，综合考虑能源方案的经济性、技术可行性、碳 排放等评价因素。 81 综合能源规划的发展现状 当下，我国各省市自治区的综合能源规划属于非法定规划项目，形式多样，标准不一，例如区域能源规划、区域可再生能源规划、近零碳战略规划等。综合能源规划编制单位尚无明确资质与行业约束，基本上由城市规划与建筑设计领域的研究部门、能源领域研究部门、高校科研院所等相关单位承担。但是以企业研究项目或者政府课题身份出 现的综合能源规划缺乏对于基础建设、工业用能、建筑用能、交通设施、电力供给、可再生能源应用主体等多方的统筹力度。因此，必须确定综合能源规划在规划体系中的定位和作用，才能够更好地发挥作用，推动城市综合能源转型。与现有的规划流程相结合的理想的综合能源规划体系框架如图3所示。在规划深度方面，从总规统筹到总体规划、控制性规划、控制性详细规划、综合规划实施、设计建造、运行使用，综合能源规划内容配合规划进程逐步深入；在规划尺度方面，针对的空间对象从区域到控规编制单元、街区、建筑逐渐细化。 图3 综合能源规划体系建设目标框架 统筹专项 总规统筹能源规划与其他统筹专项的协同综合能源 总体规划总体目标、愿景及原则★零碳战略规划 控制性规划4具体目标及量化路线图★综合能源概念方案 控制性详情控制性指标和能源基础设施规划综合能源规划 规划 施 能源站和区域能源系统 综合能源实施方案 设计建造 分布式能源系统和能源末端系统 综合能源监管 运行使用 用能行为与设备维护管理 V 综合规划实 综合能源服务 设备建筑地块街坊街区控规编制单元区域 综合能源规划的发展现状 1.3综合能源规划落地面临的挑战 综合能源规划集技术创新、量化指标为一体，强调“源-网-荷-储”相互协同，注重多种能源互联互济，构筑与区域 协调的高效、清洁、安全的能源体系。但是由于目前标准缺失、体制约束、商业模式不足、用户认知欠缺、政策工 具空白的原因，综合能源规划在落地过程中面临挑战。 （1）标准缺失： 综合能源规划处于方兴未艾的阶段，行业内还未形成标准的综合能源规划设计规范，编制单位缺少对综合能源规划内容和深度的共同认识，不同参与方编制的综合能源规划的质量参差不齐，可能出现综合能源规划与实际情况差距较大的情况，导致规划无法落地。 （2）体制约束： 传统的冷、热、电、油、气等能源的供应相对独立，在进行统一综合能源规划前需要先破除原有单一供应者人为建立的资源供应壁垒。分布式光伏、风电的天规模部署对于现有电力系统的管理与运行方式将会有较天的影响，需要对配电网的系统平台和管理机制进行升级以匹配多点接入和管理的需求；分布式可再生能源的大规模接入也对预测、控制、调节等相关模块提出了升级和改造的要求，随着可再生能源将推进调度管理中心一定程度的下沉，需改变传统电网输网为主、配网配合的模式，对于配网调度技术的要求会逐步提升。 (3）商业模式： 结构完整、功能完善的综合能源规划往往需要多主体、多环节的共同协同落实。当前综合能源服务的商业模式还处于探索之中，不够明确的商业前景和不够明朗的商业回报影响到相关主体和投资方参与到综合能源业务的热情。在规划阶段应该充分考虑经济效益，优化创新商业模式，实综合能源规划的软实力，实现投资、运营、收益的良性 循环。 （4）用户认知： 综合能源规划虽然在资源的提供和配置方面需要投入大量的精力，但是用户对综合能源服务优势的感知并不够直接、也不够强烈，对于新兴综合能源服务模式的潜在收益也没有清晰的认知，所以在对于综合能源的热情与关注上也略显薄弱。由于能源用户（建筑、交通、工业）对于各种新的清洁能源技术的认知有限，因而做出保守的决定， 而放弃了采用新技术的机会。 (5）政策工具： 综合能源规划的政策工具是规划落地的保障手段。尽管综合能源规划设定了区域能源利用的积极自标，在缺少政策 工具约束的情况下，针对具体地块的落实执行尚待完善。而在规划落地之后，同样需要相应的政策工具来衡量和评价实施情况，例如可再生能源的应用比例、电气化率的水平、是否达到规划的自标值。自前综合能源规划的政策工 具种类较少，有待积累实践经验形成可复制可推广的政策工具。 101 02以零