气候中和智慧城市的“欧洲使命”观察与解读丨WeCity低碳城市

2019年12月，欧盟对外公布了应对气候变化、推动可持续发展的“欧洲绿色协议”（EGD），希望到2030年欧盟温室气体排放要比1990年减少50%-55%，到2050年实现欧洲地区的“气候中和”，通过利用清洁能源、发展循环经济、抑制气候变化、恢复生物多样性、减少污染等措施提高资源利用效率，实现经济可持续发展。为了尽快实现气候中和，欧盟于2021年底发布了一份具有指导性和倡导性意义的工作文件《European Missions：100 Climate-Neutral and Smart Cities by 2030》（《欧洲使命：2030年建设100个气候中和智慧城市》下文简称“欧洲使命”），旨在呼吁和帮助欧盟地区城市尽快加入气候中和队伍，为有意向的城市提供有关碳中和与智慧城市发展路径和政策框架的指导意见，文件明确了两个目标：1)到2030年建成至少100个气候中和智慧城市，2)确保这些城市成为实验和创新中心，为欧洲所有城市在2050年前提供气候中和智慧城市建设范例。目前，已有来自欧盟所有成员国的377个城市以及9个联系国和国家谈判协会提交了意向书，欧盟将在2022年评估选定100个城市，为每个城市拟定到2030年的行动计划和投资计划。

中国已于2020年正式提出了2030年“碳达峰”与2060年前“碳中和”的愿景目标，“绿色”与“低碳”也是中国新型智慧城市建设与发展探索方向，当下方兴未艾的政府数字化改革与城市数字化转型也是推动城市治理与服务低碳化发展的重要行动。因此，通过分析和研究“欧洲使命”文件，或将对中国乃至全球减碳大趋势下实现碳中和及碳达峰制定城市策略具有借鉴与参考价值。“欧洲使命”文件主要从碳交易体系建设、关键行业减碳措施、可再生能源利用、数字技术降低碳排放以及公民参与等角度，围绕技术、治理、能源、产业等多个维度，全面呈现了实现气候中和智慧城市的发展方向与路径。

气候中和意味着实现净零温室气体排放，主要通过减少排放、投资于绿色技术和保护/增强自然环境来实现。欧洲是全球应对气候变化的领导者，其碳金融市场及配套政策设计始终领跑全球。欧盟碳排放权交易体系（The EU Emissions Trading System，EU-ETS）是依据欧盟法令和国家立法的碳交易机制，一直是世界上参与国最多、规模最大、最成熟的碳排放权交易市场，是欧盟节能减排的重要基础。虽然相关政策要求城市在可行的范围内减少所有温室气体排放来源，但由于技术或财政限制等现实因素，可能有某些排放源到2030年无法完全消除，这就需要考虑剩余排放和抵消排放的问题。该文件认为，一个城市可以有两种方法来解决残留排放问题，已达到净零：

1)来自城市边界内的碳汇（carbon sink），通过自然和数字技术解决方案来去除大气中残留的二氧化碳，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。碳汇有两种选择：“自然汇”（植树造林、植被恢复或其他土地利用的转换）和“技术汇”（碳捕获和储存能源生物质(BECCS)和直接空气二氧化碳捕获和存储(DACCS)技术）；

2)来自城市边界外的碳信用（carbon credit），也称碳权，指在经过联合国或联合国认可的减排组织认证的条件下，国家或企业以增加能源使用效率、减少污染或减少开发等方式减少碳排放，因此得到可以进入碳交易市场的碳排放计量单位。随着我国碳汇能力的逐步提升和全国碳排放权交易市场的正式上线，将碳汇和碳信用作为一种商品形式纳入碳交易体系，将为我国尽快实现碳中和提供助力，也为中国碳金融市场带来更多机遇和前景。

在产业减碳层面，欧盟将发展重点聚焦在清洁能源、循环经济、数字科技等方面，欧盟从需求方角度拆解了建筑、交通、环保、工业、农业等关键行业的政策措施，又从供应方角度探讨了可再生能源及供电、供暖的技术选项。

在整个欧盟范围内，建筑占能源消耗的40%和温室气体排放的36%，因此它是城市消除温室气体排放行动中非常重要的一部分。欧盟指出，实现建筑领域碳中和的主要路径包括：对现有的建筑库存进行深度翻新；所有新建建筑的净零能耗建设；消除通过燃料转换（至电力）或区域加热/冷却的使用点；为建筑物提供零碳源电力和区域供暖/制冷服务。此外，由于零能源建筑(NZEB)倡议的存在，欧盟自2018年起所有新建筑必须符合NZEB标准，逐步用新建筑取代旧的、能源低效的建筑库存（如工业废弃地），最大限度地实现建筑的超低排放。

减少交通运输领域的温室气体排放在欧盟应对气候变化的战略中起着至关重要的作用。欧盟可持续和智能移动的交通战略包括：1）促进零排放车辆和可再生/低碳燃料及相关基础设施的使用；2）推动城市流动性健康和可持续发展；3）绿化货运。具体路径包括建立零排放区；推动传统技术向无碳或碳中性技术转变，部署新能源汽车和零排放巴士；提倡绿色出行，鼓励自行车和步行；开发微移动性和移动性服务(MaaS)领域的数字解决方案；拓展共享服务等新型商业模式；完善清洁车辆的交通基础设施和交通工具设计等内容。

废物和废水管理是全面碳中和战略的关键部分。欧盟认为“将废物管理转变为碳中和活动是可能的”，减少排放和垃圾回收（作为二次材料或能源）是城市边界内实现废物处理所产生的温室气体净零排放的有力手段。废物（包括废物处理和由此产生的副产品，如垃圾填埋气体、沼气和污泥等）通过并网或现场消耗产生能源，过程中产生的余热还可用于区域供暖和其他回收系统，生活垃圾则通过智能管理系统（智能垃圾桶、垃圾车等工具），实现有序分类和回收。这是废物管理和循环经济的有机结合。

对于城市而言，农业和林业很可能并非重要的排放源，但根据不同的土地利用和空间规划选择，城市可能会在不同程度上受到土地利用变化所带来的压力。因此，欧盟认为有必要在全球范围内提高土地利用效率，增加城市内的绿色和蓝色基础设施，通过扩大或增加自然汇而实现负排放，在改善城市环境气候和空气质量的同时，不失为城市解决剩余排放压力的一种方法。

欧盟认为，循环经济作为脱碳和生物多样性保护的关键推动者，是欧洲绿色协议的优先领域。城市内的材料和能源通过循环的、自给自足的流动，可以减少人类生产生活对自然资源的压迫，促进经济的可持续增长。数据驱动的创新可以通过更准确地管理消费和生产过程来改善循环经济，利用研究、创新和数字化的潜力，提高产品的耐用性、可重用性、可升级性和可修复性，增加产品中的可回收内容，同时确保其性能和安全，并挖掘产品信息的数字化潜力，实现更清洁、更有竞争力的经济生态。

可再生能源在实现欧洲绿色协议中发挥着关键作用，是欧洲实现气候中和的关键战略。欧盟认为，城市在将可再生能源纳入主流以及促进可再生能源系统的系统整合等问题上发挥着关键作用，要重点开发可再生能源发电技术、能源存储技术、电网基础设施与输电技术、氢能技术、智能化管理与服务技术等。其中可再生能源发电技术主要是太阳能和风能发电，对于欧洲而言，主要有两个发展方向：1）集中的、公用事业建筑的可再生能源发电；2）由私人建筑进行的分散发电。使用光伏系统发电，减少了从一次能源到二次能源的转换损失。由于光伏发电接近消耗点，可以避免传输损失,提高能源系统的整体效率。目前欧盟主要的光伏类别有：1）在住宅和商业建筑上使用光伏系统发电；2）在建筑立面设置光伏电池板，减少建筑热负荷的同时减少冷却用电；3）用新材料代替传统建筑组件或材料的建筑综合光伏系统；4）可持续发电为电动汽车充电的停车场光伏罩。此外，在住宅和商业供暖或工业热生产过程中，替代化石燃料、具有可持续来源性质的生物质燃料对减少温室气体排放也有所作用，而城市内收集的生物废物和废水污泥的厌氧消化，也可以作为生物质燃料发电发热的替代方案。随着可再生能源的开发利用，发电板块应该是城市最快达到净零的行业。

欧盟2030年气候目标修订的可再生能源指令中强调了通过现代的基于可再生能源的智能区域冷暖系统（DHC）为城市提供清洁可再生热源的重要性，有效推进了可再生能源部署，深化了能源系统一体化进程。在匹配城市热能需求和可再生能源能力的过程中，欧盟认为可采取的措施包括区域供热/冷却网络和建设分散的热能两个方向。此外，城市应该开发城市热地图，以确定如何以及在哪里开发地区供暖/制冷系统和网络，用于指导空间和能源规划的整合，以支持气候中和战略。

到目前为止，可再生能源开发仍有很大发展空间，让可再生能源在更广泛的能源系统中占更高的份额是全球能源变革的首要任务。事实上城市集成电力、供暖和制冷与城市建筑和交通是相互交叉耦合的。正在探索气候中和的城市可以增加智能能源系统（如智能电网、智能热电网、智能天然气电网）在建筑和交通中的互动。智能充电就是能源与交通在需求侧的完美契合，它让电动汽车和电动公共交通成为可再生能源系统的能源存储器。

总之，城市可以结合多种方式寻求能源创新的机会，构建适宜的城市智能能源生态系统。

随着传感器、物联网(IoT)、人工智能(AI)、全球定位系统(GPS)和大数据的引入，数字技术改变和影响着城市发展的方方面面。欧盟认为，通过有效使用，数字技术可以帮助欧洲减少高达15%的温室气体总体排放量。借助数字解决方案应对环境和气候问题（例如，污染、交通拥堵）和减少温室气体排放，是十分可行且必要的。数据共享和智慧城市解决方案在动态监测减排、构建智能能源电网、提高建筑能效、监测空气污染、水和废物管理等方面已得到反复实践。人工智能和数字孪生可以整合多领域数据，分析数据相关性，并提供模拟和假设场景，是城市和社区做出明智决定的有力工具。当然，数字技术的能力不仅体现在城市治理本身，对城市机构和部门而言，数字化还可以提高组织和行政能力，提高运营绩效。大规模部署信息和通信技术/IoT基础设施，以及在城市环境中使用数字技术和智能应用程序，还能带动数字经济的发展，创造更多商业机会。

“城市数据平台是城市和社区数字化转型的跳动的心脏。”因为它们连接、分析和可视化来自城市结构的所有数据。“通过为城市和地区提供数据平台来改善基础设施，以确保安全、合法、规范的控制数据交换和数据处理，并完成各种来源数据的共享使用”。而数字孪生则被认为是智慧城市管理的下一阶段，因为数字孪生使政策制定者能够在测试环境中可视化和模拟决策的影响，同时促进公民参与影响其生活的围绕城市规划的相关决策。欧盟认为，由于信息的分布式和异质性，创建一个城市的数字孪生体在技术上和组织上都具有挑战性，但也可能是打破行政孤岛和解决复杂城市挑战的有力手段。为了连接和利用这种分布式和异构数据，欧盟鼓励和支持智能社区创建和验证数据空间的治理方案和参考架构，用于在欧盟层面的公共和私人持有数据的安全交换，智慧城市和相关利益者能够在一套共同商定的条件下和安全的数据空间下共享数据。这一行动有助于定义跨领域（特别是交通、电力、污染、极端天气事件、水、污水、污水、废物管理、城市基础设施等）数据共享技术的基础设施。数据空间还将开展围绕气候适应及极端天气事件为优先数据集的试点项目，和针对智能社区的人工智能测试和实验设施测试，以及构建可互操作的数字孪生技术模块。

在享受数字化的红利的同时，城市也面临着挑战。为了在选择技术提供商时保持灵活性，并从数据中创造更多的附加值，欧盟建议城市应该使用一套共同的开放标准来实现可互操作的城市数据平台，来应对不同技术的交互与整合。同时，欧盟认为，即使数字解决方案的环境效益可以大大抵消其负面的环境影响，但与数字化相关的污染风险也不应被忽视。

此外，该文件认为，面向2030实现100座气候中和智慧城市的全新目标，在城市中构建一个生态化、具有试错空间、并不断完善进化的应用创新“生活实验室”（living labs）十分必要。围绕实现气候中和的目标，城市可以在新技术、应用程序、数字平台等投入运行之前，在敏捷环境下以螺旋式方法进行实况测试，并与城市的基础设施、系统、设备等进行试验性操作，以观察和解决智慧城市运行过程中对环境、社会、政策和监管的影响。大到整个社区，小到个别建筑，通过“生活实验室” （living labs）的运行，城市可以为企业开发、评估和商业化产品和服务提供重要支持，帮助它们识别和解决法律、监管、技术和运营障碍。从欧洲智慧城市的以往实践来看，“生活实验室”（living labs）在伦敦、瑞典、巴塞罗那等城市或国家皆以不同形式存在并发挥着各自的价值。

欧盟认为，公民对可持续发展和节能环保的认识是往往是飘忽不定的，而且很多时候环保问题无法在个人层面上成为最佳的优先级。信息和通信技术实现的低碳环保行的（共同）好处则往往能够具体地触及到个人和家庭的现实利益，这对于推动全民参与的低碳运动无疑是有利的。比如清洁能源和新能源车辆的出现能够切实有效的降低公民出行成本，而通过数字技术实现的可持续的智能交通可以减少拥堵、缩短时间，改善公民出行体验。只要达到足够的临界用户数量，使用城市相互连接的基础设施和数字技术会对公民的利益产生直接和间接的网络效应。而公民作为低碳行动的受益群体，则会对低碳行动有更多的关注和兴趣，从而更好的监督公共政策措施和践行个人义务。在这个问题上，欧盟认为，数字孪生是公民参与的强大工具，通过以引人注目的方式呈现数据和信息，并用于模拟和可视化，这可以帮助公民参与塑造他们心目的理想城市。

纵观欧盟在气候中和战略和智慧城市建设中的做法，虽然没有“一刀切”的政策举措，但仍可发现最为关键的几项原则和要点。

（1）在规划实现气候中和的城市战略时，确保策略体系架构的完整性与兼容性，在国家总体方案和地方项目之间做好协同，用不同的工具设计规划过程，确保不同阶段的因地制宜、因时制宜。

（2）气候中和计划不能由单一部门的政策解决，必须克服传统的“筒仓结构”，实现多部门的高效协同，共同解决多维度的挑战。

（3）关注需求和机会的实际匹配维度，以气候中和为目标的城市规划战略不应局限于行政边界划分，关注更宽泛的区域概念能够带来更大的现实收益。

（4）遵循重要性、可实现性、脱碳潜力等原则，对能源、交通运输业、建筑业、工业、林业等重点行业进行脱碳优先级排序，从而展开疏密有致的行业减排措施。

（5）利用数字化技术驱动传统产业节能减排，几乎是现阶段的全球共识，科技创新对能源、产业结构调整和自然环境保护的作用是可预见和持续性的。

（6）多种资金来源的结合以及金融工具重要性的突显，是城市战略规划中两个长期确立的趋势。通过利用协同作用和动员更广泛的行动者和资源，会让气候中和之路更有效率、更有收益。

WeCity低碳城市研究组：《数字技术如何重构新能源的交付方式？|WeCity低碳城市》

WeCity低碳城市研究组：《低碳交通网络、工具与能源的结构性创新|WeCity低碳城市》