一、城市與城市能源

 

  1.城市能源問題的提出

 

  能源是一個國家或地區經濟持續發展和人民生活安定的重要物質基礎。城市作為社會生產力高度集聚的一種空間組合形態, 對整個社會的能源生產、供給及需求狀況有著極為重要的影響, 而城市經濟社會運行的特殊性和復雜性, 又對城市能源系統內部的相互替代和轉換聯系提出一系列特殊的要求。

 

  城市能源作為支撐城市經濟社會運轉的重要物質基礎之一, 在城市生產力發展日益集聚化、城市服務聯系日益社會化、城市功能日益多樣化、城市管理日益綜合化、城市在區域范圍乃至國民經濟發展中的地位作用日趨突出的發展總趨勢下, 其自身的演變也表現出一定的規律性, 并對城市經濟社會的運行產生極大的推動和制約作用。

 

  城市作為一個社會—自然的復合大系統, 從其運行的內在機制來看, 它是由經濟運行系統、社會生活系統、基礎設施服務系統和生態環境平衡系統所組成的有機整體。經濟運行和社會生活兩個子系統構成了城市發展的主體, 是推動城市不斷前進的兩大主流, 而基礎設施服務系統則構成了城市的基本物質承載體, 是城市經濟運行和社會生活得以完整實現并賴以維持的物質基礎, 而生態環境平衡系統則既是人工—自然雙向干擾、交叉運行的結果, 又是城市進一步發展的客觀制約條件。

 

  城市能源作為城市經濟運行的重要物質基礎, 是驅動城市經濟發展的動力源, 是社會生產和社會生活正常運行的“血液”和“命脈” 。城市能源對城市社會生活也有著直接影響, 如城市居民居住條件和生活環境的改善、各種社會娛樂活動的豐富, 均受到城市能源供給狀況的直接制約。有關研究成果表明, 人均能耗尤其是人均用電量與生活質量的改善密切相關, 在全盤電氣化條件下, 豐富多樣的電器裝備將會大大改變整個城市人民社會生活的各個方面。

 

  城市能源供給消費的品種、質量及使用方式, 是造成城市特定人工生態小氣候和小環境的重要根源。城市能源消費的高度集中, 導致城市“熱島”的形成, 城市能源在生產、加工、轉換、消費利用中所排放的大量廢棄物, 將對城市生態環境產生根本的影響。

 

  由此可見, 城市能源是城市賴以生存發展的重要物質基礎, 是城市社會生產和人民生活正常運行的一般前提條件, 是發揮城市多功能作用、促使城市聚集經濟效益得以實現的客觀保障, 是衡量城市吸引力和輻射力、評價城市投資環境與條件的基本要素之一。

 

  2.城市能源基本特征

 

  (1)分布運行的系統性。城市能源是一個由煤、油、電、氣、水、熱等眾多要素所組成有機綜合體。從縱向來看, 城市能源各要素之間存在著互為前提、互補替代等錯綜復雜的關系。從橫向來看, 城市能源這個系統一般是由生產源工程、輸配管線網、終端消費面這三個大環節所組成。作為一個系統整體, 為了保證系統運行過程的最優化, 這三個環節之間在容量、布局以及發展方向上均應當保持合理的比例關系, 并形成最優組合方式, 否則不僅會使系統的穩定性受到破壞, 而且也必將給社會經濟帶來較大的損失。

 

  (2)生產消費的不均衡性。城市能源生產消費的不均衡性主要表現在兩個方面:一是城市能源生產消費在空間分布上的高度集中, 二是城市能源生產消費在時間延續上的波峰起伏。從空間分布來看, 由于城市社會生產力在區域范圍內的高度集聚, 從而引起社會生產與消費的高度集中。據調查, 在中國城市目前經濟發展水平條件下, 城市居民每年的人均耗能約為1000 ～ 1200 千克(標準煤), 按此計算, 一個百萬人口的城市每年耗能便達120 多萬噸(標準煤), 如果再加上生產及社會其它部門的能耗, 城市能源的消費量是很可觀的,城市能源消耗在地域空間上的高度集中是造成區域范圍內生產環境失衡的重要原因。從時間延續過程來看, 由于城市經濟活動和人們的社會生活活動在時間運行過程中表現出一定的波谷起伏, 從而, 也給城市能源的生產消費帶來一系列的不均衡。如電力消費的峰頂一般均在白天和上半夜, 煤氣消費的高峰則在一日三餐之時, 熱能供應則隨季節變化而波動。城市能源這種在生產上某些產品(如電力、天然氣、煤氣)客觀所存在的連續性、穩定性, 同消費上所表現的不均衡性, 給整個城市能源的生產和經營管理帶來其與各部門所不同的特殊矛盾和問題, 對能源管網容量、產品存儲調配和整個城市能源產供用的管理, 特別是安全運行帶來一系列更高的要求。

 

  (3)建設發展的超前性和同步性。城市能源的生產及其傳輸工程, 建設規模大, 施工周期長, 耗用資金多, 如一座日產100 萬立方米的人工煤氣廠, 其施工周期一般均需5 —6 年。因此, 為保證城市物質生產和人民生活的需要, 城市能源的各項工程在規劃建設上應保持一定的超前性, 在形成最終服務能力上應與城市其它生產和生活設施同步進行。同時, 能源管網的規劃建設施工也應盡可能地做到統籌安排、同步進行, 以避免造成較大的社會浪費。

 

  (4)經營管理的多樣性和復雜性。城市能源由于各要素的生產特點不同, 運行規律不同, 因而在管理上均自成體系, 難以在宏觀上實現綜合有效的協調, 再加上消費利用的不均衡特點和總體布局的分散性, 給企業的自身經營與管理帶來眾多的不便, 所有這些都使得城市能源在管理的方式手段及經營策略上趨于多樣化和復雜化。

 

  二、城市居民能源消費特征

 

  1.居民能源消費現狀

 

  (1)能源管理的特殊性。相比而言, 城市居民的單位能耗數量、品種等都遠不及工業生產部門, 然而, 它所具有的各種特征卻使其在管理上具有一系列獨特的復雜性和困難性, 特別是從能源環境的角度來看, 更具有工業生產等能耗大戶所不具有的多方面特殊性。

 

  (2)能源消費地位的重要性。據案例調查, 某市城市居民年耗能39.97 萬噸標準煤, 占全市總能耗的7.45 %。人均能耗為3.41 噸標準煤, 其中, 居民人均生活能耗335 千克標準煤, 分別是全國平均水平的3.93 倍和1.69 倍。

 

  (3)能源消費品種的多樣性。不僅其能耗數量在全市能耗總量中占有一定的比重, 其消費的品種也十分齊全, 全市居民耗能結構中, 一次能源所占比重為76.71 %, 經過加工轉化的二次能源所占比重為19.83 %,各類油品所占比重僅為3.46 %。這種以一次能源消費為主的能源生產、加工、轉化、消費結構, 不可避免地產生燃燒效率低、環境污染嚴重等多種弊端。

 

  (4)能源消費空間布局的分散性。某市城區居民共36.61 萬戶, 平均每平方公里2179 戶, 如果再包括供熱鍋爐, 按能源消費源點平均分布計算, 每平方公里的能源消費源點多達2248 個, 每個消費源點年均能耗9.65 噸標準煤。

 

  2.城市居民能耗的環境影響

 

  城市居民能源消費的上述特征, 形成了城市特殊的環境污染問題, 特別是大量分散的居民爐灶和遍布全市各城區的取暖鍋爐, 都使得該市的煤煙型污染特征表現得尤為突出。據有關部門調查測定, 在該市SO2和TSP 排放量中, 鍋爐排放污染物分擔率約占其一半以上, 其中, SO2 占52.13 %, TSP 約占58.45 %。大氣污染源的調查也表明, 全市大氣污染高值區與城市居民集中區的數值完全吻合, 如這一地區采暖鍋爐對TSP 和SO2 的貢獻率分別為57.48 %和63.58 %, 其它爐灶的貢獻數率也分別為2.09 %和13.32 %。

 

  可見, 改善城市環境, 特別是減少CO2 的排放, 必須首先從節能入手、從提高能源效率著眼, 這是從根本上改善和減緩煤煙型污染的釜底抽薪之舉。

 

  三、城市居民用能方式的投資決策與選擇

 

  1.供能項目及其選擇

 

  根據某市的資源特征, 在相當長一段時間內, 城市居民的能源消費結構將依然是由煤炭及其二次加工轉化能源所構成。從目前的實踐來看, 提高煤炭利用效率、改進城市環境問題的主要措施有:型煤項目、煤氣工程、聯片集中供熱、熱電聯產集中供熱以及房屋建筑節能等。

 

  2.居民用能方式選擇

 

  成本效益分析。項目最小成本分析主要以成本效益分析中的三個主要指標為基礎進行, 即經濟總成本現值、總節煤量及總供熱量。

 

  對表3 的數據進行矩陣規格化處理, 并對數據矩陣賦以不同權重, 這時, 可相應獲取數組不同的最小成本項目排序。如當給表3 第5 、6 行資料所組成的矩陣賦以權重數為(0.6 , 0.4)時, 項目最小成本排序為a ※d ※c ※b ;當權重數為(0.4 , 0.6)時, 項目最小成本排序為:a ※d ※b ※c 。

 

  3.項目綜合評價

 

  經過綜合計算, 可求得上述四種取暖供熱項目的綜合評價指標值。

 

  4.不同用能方式選擇的微觀分析

 

  城市居民作為城市能源用戶的最小單位, 其能源消費行為和消費傾向在進行城市能源規劃時值得注意。

 

  就上述幾種用能方式而言, 其推廣的可能性, 除需進行成本效益分析和最小成本分析外, 還必須充分注意城市居民的家庭投資能力和投資意向, 而這一點則在很大程度上取決于城市居民家庭收入、支付方式及能源價格情況。

 

  根據典型調查, 以城市居民家庭標準人口按4.1 人計, 標準居住面積按56.52 平方米建筑面積計, 在中等收入條件下.

 

  4.不同用能方式選擇的微觀分析

 

  城市居民作為城市能源用戶的最小單位, 其能源消費行為和消費傾向在進行城市能源規劃時值得注意。

 

  就上述幾種用能方式而言, 其推廣的可能性, 除需進行成本效益分析和最小成本分析外, 還必須充分注意城市居民的家庭投資能力和投資意向, 而這一點則在很大程度上取決于城市居民家庭收入、支付方式及能源價格情況。

 

  根據典型調查, 以城市居民家庭標準人口按4.1 人計, 標準居住面積按56.52 平方米建筑面積計, 在中等收入條件下.