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(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和人民生活安定的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。城市作為社會生產(chǎn)力高度集聚的一種空間組合形態(tài), 對整個社會的能源生產(chǎn)、供給及需求狀況有著極為重要的影響, 而城市經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行的特殊性和復(fù)雜性, 又對城市能源系統(tǒng)內(nèi)部的相互替代和轉(zhuǎn)換聯(lián)系提出一系列特殊的要求。

 

  城市能源作為支撐城市經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)轉(zhuǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一, 在城市生產(chǎn)力發(fā)展日益集聚化、城市服務(wù)聯(lián)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(qū)域范圍乃至國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位作用日趨突出的發(fā)展總趨勢下, 其自身的演變也表現(xiàn)出一定的規(guī)律性, 并對城市經(jīng)濟(jì)社會的運(yùn)行產(chǎn)生極大的推動和制約作用。

 

  城市作為一個社會—自然的復(fù)合大系統(tǒng), 從其運(yùn)行的內(nèi)在機(jī)制來看, 它是由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、社會生活系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境平衡系統(tǒng)所組成的有機(jī)整體。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和社會生活兩個子系統(tǒng)構(gòu)成了城市發(fā)展的主體, 是推動城市不斷前進(jìn)的兩大主流, 而基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)系統(tǒng)則構(gòu)成了城市的基本物質(zhì)承載體, 是城市經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和社會生活得以完整實(shí)現(xiàn)并賴以維持的物質(zhì)基礎(chǔ), 而生態(tài)環(huán)境平衡系統(tǒng)則既是人工—自然雙向干擾、交叉運(yùn)行的結(jié)果, 又是城市進(jìn)一步發(fā)展的客觀制約條件。

 

  城市能源作為城市經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要物質(zhì)基礎(chǔ), 是驅(qū)動城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力源, 是社會生產(chǎn)和社會生活正常運(yùn)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(huán)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(guān)研究成果表明, 人均能耗尤其是人均用電量與生活質(zhì)量的改善密切相關(guān), 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(fèi)的品種、質(zhì)量及使用方式, 是造成城市特定人工生態(tài)小氣候和小環(huán)境的重要根源。城市能源消費(fèi)的高度集中, 導(dǎo)致城市“熱島”的形成, 城市能源在生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)換、消費(fèi)利用中所排放的大量廢棄物, 將對城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生根本的影響。

 

  由此可見, 城市能源是城市賴以生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ), 是城市社會生產(chǎn)和人民生活正常運(yùn)行的一般前提條件, 是發(fā)揮城市多功能作用、促使城市聚集經(jīng)濟(jì)效益得以實(shí)現(xiàn)的客觀保障, 是衡量城市吸引力和輻射力、評價城市投資環(huán)境與條件的基本要素之一。

 

  2.城市能源基本特征

 

  (1)分布運(yùn)行的系統(tǒng)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(jī)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(bǔ)替代等錯綜復(fù)雜的關(guān)系。從橫向來看, 城市能源這個系統(tǒng)一般是由生產(chǎn)源工程、輸配管線網(wǎng)、終端消費(fèi)面這三個大環(huán)節(jié)所組成。作為一個系統(tǒng)整體, 為了保證系統(tǒng)運(yùn)行過程的最優(yōu)化, 這三個環(huán)節(jié)之間在容量、布局以及發(fā)展方向上均應(yīng)當(dāng)保持合理的比例關(guān)系, 并形成最優(yōu)組合方式, 否則不僅會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到破壞, 而且也必將給社會經(jīng)濟(jì)帶來較大的損失。

 

  (2)生產(chǎn)消費(fèi)的不均衡性。城市能源生產(chǎn)消費(fèi)的不均衡性主要表現(xiàn)在兩個方面:一是城市能源生產(chǎn)消費(fèi)在空間分布上的高度集中, 二是城市能源生產(chǎn)消費(fèi)在時間延續(xù)上的波峰起伏。從空間分布來看, 由于城市社會生產(chǎn)力在區(qū)域范圍內(nèi)的高度集聚, 從而引起社會生產(chǎn)與消費(fèi)的高度集中。據(jù)調(diào)查, 在中國城市目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平條件下, 城市居民每年的人均耗能約為1000 ～ 1200 千克(標(biāo)準(zhǔn)煤), 按此計算, 一個百萬人口的城市每年耗能便達(dá)120 多萬噸(標(biāo)準(zhǔn)煤), 如果再加上生產(chǎn)及社會其它部門的能耗, 城市能源的消費(fèi)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(qū)域范圍內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境失衡的重要原因。從時間延續(xù)過程來看, 由于城市經(jīng)濟(jì)活動和人們的社會生活活動在時間運(yùn)行過程中表現(xiàn)出一定的波谷起伏, 從而, 也給城市能源的生產(chǎn)消費(fèi)帶來一系列的不均衡。如電力消費(fèi)的峰頂一般均在白天和上半夜, 煤氣消費(fèi)的高峰則在一日三餐之時, 熱能供應(yīng)則隨季節(jié)變化而波動。城市能源這種在生產(chǎn)上某些產(chǎn)品(如電力、天然氣、煤氣)客觀所存在的連續(xù)性、穩(wěn)定性, 同消費(fèi)上所表現(xiàn)的不均衡性, 給整個城市能源的生產(chǎn)和經(jīng)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(wǎng)容量、產(chǎn)品存儲調(diào)配和整個城市能源產(chǎn)供用的管理, 特別是安全運(yùn)行帶來一系列更高的要求。

 

  (3)建設(shè)發(fā)展的超前性和同步性。城市能源的生產(chǎn)及其傳輸工程, 建設(shè)規(guī)模大, 施工周期長, 耗用資金多, 如一座日產(chǎn)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(zhì)生產(chǎn)和人民生活的需要, 城市能源的各項(xiàng)工程在規(guī)劃建設(shè)上應(yīng)保持一定的超前性, 在形成最終服務(wù)能力上應(yīng)與城市其它生產(chǎn)和生活設(shè)施同步進(jìn)行。同時, 能源管網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)施工也應(yīng)盡可能地做到統(tǒng)籌安排、同步進(jìn)行, 以避免造成較大的社會浪費(fèi)。

 

  (4)經(jīng)營管理的多樣性和復(fù)雜性。城市能源由于各要素的生產(chǎn)特點(diǎn)不同, 運(yùn)行規(guī)律不同, 因而在管理上均自成體系, 難以在宏觀上實(shí)現(xiàn)綜合有效的協(xié)調(diào), 再加上消費(fèi)利用的不均衡特點(diǎn)和總體布局的分散性, 給企業(yè)的自身經(jīng)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(jīng)營策略上趨于多樣化和復(fù)雜化。

 

  二、城市居民能源消費(fèi)特征

 

  1.居民能源消費(fèi)現(xiàn)狀

 

  (1)能源管理的特殊性。相比而言, 城市居民的單位能耗數(shù)量、品種等都遠(yuǎn)不及工業(yè)生產(chǎn)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(dú)特的復(fù)雜性和困難性, 特別是從能源環(huán)境的角度來看, 更具有工業(yè)生產(chǎn)等能耗大戶所不具有的多方面特殊性。

 

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

 

  (3)能源消費(fèi)品種的多樣性。不僅其能耗數(shù)量在全市能耗總量中占有一定的比重, 其消費(fèi)的品種也十分齊全, 全市居民耗能結(jié)構(gòu)中, 一次能源所占比重為76.71 %, 經(jīng)過加工轉(zhuǎn)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(fèi)為主的能源生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)化、消費(fèi)結(jié)構(gòu), 不可避免地產(chǎn)生燃燒效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等多種弊端。

 

  (4)能源消費(fèi)空間布局的分散性。某市城區(qū)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(fèi)源點(diǎn)平均分布計算, 每平方公里的能源消費(fèi)源點(diǎn)多達(dá)2248 個, 每個消費(fèi)源點(diǎn)年均能耗9.65 噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

 

  2.城市居民能耗的環(huán)境影響

 

  城市居民能源消費(fèi)的上述特征, 形成了城市特殊的環(huán)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(qū)的取暖鍋爐, 都使得該市的煤煙型污染特征表現(xiàn)得尤為突出。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查測定, 在該市SO2和TSP 排放量中, 鍋爐排放污染物分擔(dān)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(diào)查也表明, 全市大氣污染高值區(qū)與城市居民集中區(qū)的數(shù)值完全吻合, 如這一地區(qū)采暖鍋爐對TSP 和SO2 的貢獻(xiàn)率分別為57.48 %和63.58 %, 其它爐灶的貢獻(xiàn)數(shù)率也分別為2.09 %和13.32 %。

 

  可見, 改善城市環(huán)境, 特別是減少CO2 的排放, 必須首先從節(jié)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(xiàng)目及其選擇

 

  根據(jù)某市的資源特征, 在相當(dāng)長一段時間內(nèi), 城市居民的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將依然是由煤炭及其二次加工轉(zhuǎn)化能源所構(gòu)成。從目前的實(shí)踐來看, 提高煤炭利用效率、改進(jìn)城市環(huán)境問題的主要措施有:型煤項(xiàng)目、煤氣工程、聯(lián)片集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱以及房屋建筑節(jié)能等。

 

  2.居民用能方式選擇

 

  成本效益分析。項(xiàng)目最小成本分析主要以成本效益分析中的三個主要指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行, 即經(jīng)濟(jì)總成本現(xiàn)值、總節(jié)煤量及總供熱量。

 

  對表3 的數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣規(guī)格化處理, 并對數(shù)據(jù)矩陣賦以不同權(quán)重, 這時, 可相應(yīng)獲取數(shù)組不同的最小成本項(xiàng)目排序。如當(dāng)給表3 第5 、6 行資料所組成的矩陣賦以權(quán)重數(shù)為(0.6 , 0.4)時, 項(xiàng)目最小成本排序?yàn)閍 ※d ※c ※b ;當(dāng)權(quán)重數(shù)為(0.4 , 0.6)時, 項(xiàng)目最小成本排序?yàn)?a ※d ※b ※c 。

 

  3.項(xiàng)目綜合評價

 

  經(jīng)過綜合計算, 可求得上述四種取暖供熱項(xiàng)目的綜合評價指標(biāo)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(fèi)行為和消費(fèi)傾向在進(jìn)行城市能源規(guī)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(jìn)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(diǎn)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(jù)典型調(diào)查, 以城市居民家庭標(biāo)準(zhǔn)人口按4.1 人計, 標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)行為和消費(fèi)傾向在進(jìn)行城市能源規(guī)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(jìn)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(diǎn)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(jù)典型調(diào)查, 以城市居民家庭標(biāo)準(zhǔn)人口按4.1 人計, 標(biāo)準(zhǔn)居住面積按56.52 平方米建筑面積計, 在中等收入條件下.