“六大难题”拷问城市能源变革

　　40余年，改革开放波澜壮阔。40多载，城市发展日新月异。中国的城镇化率大幅度提高。城市，作为一个国家或地区经济发展的牵引力量，是各类生产要素的“聚集地”和地区经济增长的“高地”。长期以来，城市发展、经济增长对能源要素的要求主要是供应保障，甚而主要是“数量上的保障”。特殊的经济发展阶段、能源发展阶段使得能源之于城市的重要性、城市能源变革之于城市高质量发展的重要性还未得到充分的认识。当前，中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段。城市发展着眼于人民日益增长的美好生活需要，不断提升城市环境质量和城市的综合竞争力。城市的高质量发展对能源高质量发展提出了迫切需求。城市能源系统应以能源革命为契机，直面难题、迎接挑战。

　　NO.1 

　　规模控制难题

　　城镇化快速发展 VS能源消费总量控制

　　世界银行数据显示，2018年中国的城镇化水平达到了59.58%，已经超出世界平均水平（55%，2017年底数据）4个多百分点，但与北美洲、欧洲等地区（北美洲82%，欧洲74%）的城镇化水平仍有较大差距。参照城市发展的诺瑟姆曲线，未来20年，我国仍处于城镇化加速阶段，将保持年均增长0.6%的较快水平。

　　城市是能源消耗的主体，这在我国表现得更为突出。按照目前的能源使用效率，在城市化水平快速提升的同时，城市的能源消费总量也将同步增长。新时代追求高质量发展的要求下，城市发展和能源利用的关系来说，主要包括两方面的内容：一是如何在保持能源消费总量合理增速、控制能源消费问题规模情况下保障经济发展动力和生活需求；二是如何通过产业调整和城市规划来提高发展质量，提升城市能源利用效率，消除不合理能源消费。

　　NO.2

　　结构调整难题

　　城市用能结构快速演进

　　VS城市合理供能形态

　　2016 年，我国城市用能结构中，工业用能占比70.7%，建筑用能占比 18.6%，交通用能占比10.7%。未来终端能源需求部门格局将快速演进，工业用能占比将不断降低、逐步由工业部门向建筑和交通部门转移，但在工业用能内部，战略性新兴产业占比将持续攀升。城市化进程的持续推进以及人均建筑面积的提高将使得建筑用能在2030年前保持高速增长，成为推动终端用能增长的最大贡献部门；汽车保有量的增加以及民航等高能耗模式的较快发展，交通部门用能也将持续较快增长。

　　回望世界城市产业演进历程，不难发现存在着一个普遍的现象：新兴产业往往产生于以多元化为特征的大城市，成熟的工业部门则持续向中小城镇转移。放眼欧洲，在法国新成立的公司中，多达84%都是在多元化水平中等以上的城市里创建的。美国的经验表明，大城市地区提供了几乎所有的产品创新。日本的经验同样表明，企业将实验性的工厂设立在大城市里，但大规模地生产则是在中小城镇或农村地区进行。可以预见的是，随着城市的“交流”和“创新”的作用不断凸显，在未来我国城市产业结构中，工业部门占比将不断降低，但是，战略性新兴产业以及服务业占比将持续攀升，生产的模式也将由集中生产、规模化生产向多元化生产、个性化生产转变。无论是工业用能结构的持续演进，还是不同部门的用能结构的快速变化，都对传统的城市供能形态提出了越来越高的要求。

　　NO.3

　　生态建设难题

　　城市生态环境建设要求

　　VS城市能源环境影响

　　《国家新型城镇化规划（2014-2020）》中提出，顺应现代城市发展新理念新趋势，推动城市绿色发展。将生态文明理念全面融入城市发展，构建绿色生产方式、生活方式和消费模式。目前，城市的生态环境建设与环境优美宜居要求仍有较大差距。这里面与能源的开发利用方式有着重要关系。能源利用是城市污染物排放和温室气体排放的重要原因，能源的生产方式与消费结构对城市生态环境具有重要影响。

　　当前我国城市能源消费结构中，“高碳”特征明显。城市能源消费结构受我国能源资源禀赋、新能源开发利用技术及成本等多种因素制约，城市的能源互联网、泛在的电力物联网等建设刚刚起步，与可再生能源特征匹配的能源系统还未建成，对能源结构优化的支撑有限。

　　NO.4

　　发展规划难题

　　城市空间布局优化

　　VS城市能源配置方式

　　城市经济理论指出，伴随着城市规模的不断扩大、城市功能的持续完善以及交通系统的持续优化，城市的“去中心化”将渐成趋势，城市空间布局将由“单中心”向“多中心”演变。当前，我国的一线城市及大部分二线城市均由“单中心”结构向“多中心”结构持续演化。如按照规划，北京的通州将建设成多功能、综合性的城市副中心；上海则一直是“多中心”发展的实践者，浦东的发展被认为是城市空间格局调整的一个成功案例；广州则将逐步形成“一个都会区、两个新城区、三个副中心”的网络型城市空间结构。

　　传统的“单中心”城市发展模式下，城市的能源供给模式相对单一。“电从远方来”，大规模的远距离能源输送是理想的能源配置方式。但在城市“去中心化”的趋势下，“电从身边来”的作用日益重要与关键。当前，城市能源供应四面八方“远方来”特点明显，但因地制宜“身边来”需要高度重视。为适应城市空间布局的新变化，能源等生产要素的流动将更为复杂，可再生能源本地利用、能源互联网、能源微网、储能的建设等将为能源配置方式增添新的手段。

　　NO.5

　　智慧转型难题

　　城市发展智慧升级

　　VS城市能源数字化转型

　　自我国提出智慧城市建设理念以来，城市的智慧化水平得到了极大的提升，对智慧能源发展提出了巨大的挑战与强劲的需求。能源系统本身包罗万象，从能源生产、传输到利用基础和城市的各行各业都在发生紧密的联系。通过数字化转型，坚持走能源互联网的创新道路，提升城市能源利用效率、优化城市能源结构，支撑智慧城市建设，是未来城市能源智慧发展的必由之路。

　　目前，不同城市不同部门信息化水平参差不齐。不同城市主体的智慧程度，也在很大程度上制约着城市能源发展的智慧化水平，各种基础信息系统的建设和发展水平对城市发展的智慧升级至关重要。然而，当前城市能源数据共享难以真正实现。数据是实现城市能源智慧运行的基础，从已有数据中通过大数据分析、人工智能等技术，可以实现深度挖掘，优化决策，提升城市能源效率。但目前各个拥有数据的能源企业和用能主体，一方面缺少数据共享的意愿，另一方面缺少数据共享的机制和安全保障，数据收集后分析利用的比例较低，难以发挥数据作用。智慧能源支撑智慧城市的关键技术和商业模式支撑能力不足，大数据、云计算、人工智能等关键技术引入还刚起步，应用于物联网的5G技术也在实验和示范部署阶段，真正支撑智慧城市、智慧能源的基础技术还不成熟。

　　NO.6

　　治理升级难题

　　城市治理现代化

　　VS城市能源管理

　　当前，我国能源发展市场化程度不高，能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本，价格机制不完善影响储能等新兴能源设施的利用，影响城市可再生能源发展和能源转型进程。我国城市能源管理职能分散在不同管理部门，能源战略、能源规划、能源法规、能源开发、市场消费、节能管理、环境保护、新能源利用等多头管理，缺乏统筹，管理效率较低。不同能源系统之间条线分割明显，信息收集、共享机制缺乏，影响城市能源系统整体效率。能源变革缺乏足够的公众参与度，需要加快建立有效的城市能源发展信息公开制度，充分利用公众智慧，保障公众知情权、参与权、监督权。

　　（作者分别供职于国网（苏州）城市能源研究院、国网能源研究院）