碳中和城市探讨

“零碳城市”，也可称"生态城市"，就是最大限度地减少温室气体排放的环保型城市。实现零碳城市的途径，通常有两种不同理解:一种是碳中和，通过植树造林或购买碳信用等形式抵消城市碳排放来实现零碳;另一种更为严格的定义，要求城市运行完全依靠可再生能源，通过“零碳交通”、“零碳建筑”、“零碳能源”、“零碳家庭”等城市功能系统的“零碳”，独立、真正实现零碳排放。

在联合国波恩气候大会期间，全球25个城市市长承诺，2050年之前将使各自城市碳排放量净值降为“零”。这些城市分布于各大洲，共覆盖1.5亿人口。很多城市也提出并积极探索建设100%可再生能源城市、碳中和城市，一些带有典型示范意义的百分百可再生能源城市(镇)开始出现。

例如，西班牙耶罗岛是全球首个100%可再生能源岛屿;瑞典马尔默市、丹麦提斯特德市、德国小镇达尔德斯海姆均已实现100%可再生能源热力及电力;瑞典耶姆特兰省可再生能源实现100%电力、90%热力的供应;丹麦洛兰岛和萨姆索岛的可再生能源能满足100%电力、70%热能的需求;德国阿尔蔡市2010年实现100%可再生能源发电;冰岛的雷克雅未克全部利用地热取暖;美国俄亥俄州辛辛那提市是第一个向居民提供100%绿色电力的美国主要城市;美国密苏里州岩石港是第一个100%风力发电的美国城市;加拿大卡尔加里到2012年1月实现100%使用绿色电力。如果从碳中和的角度来看，在上述这些多种类型的100%可再生能源城市中，有一部分已经可以被看作为零碳城市。

众多零碳新技术、新方法、新理念的不断出现，例如，英国的西格马零碳排放住宅与“自维持”住宅、德国巴斯夫“三升房”等各种类型的零碳建筑，以及新能源汽车技术的普及，使得零碳城市建设的条件越来越成熟。当众多城市的能源消费以可再生能源为主，并积极采取其他碳中和举措时，会有越来越多的城市接近或实现零碳城市目标。

在取得进展的同时，国外在建设零碳城市中也面临诸多问题和挑战，甚至受到挫折。阿联酋马斯达城于2008年初开始兴建，总投资高达220亿美元，目标是建成“沙漠里的零碳城市”。按照计划，第一阶段于2015年完成，整个项目预计2025年完工。建成后的城市将完全依赖太阳能和风能等可再生能源，整座城市将实现零废物、零碳排放，预计将可以容纳5万名居住人口及4万名就业人口。但目前生活在马斯达当地的人口只有300名，主要都是马斯达科技学院的毕业生。马斯达城的建造者们承认，马斯达城距其温室气体零排放的目标相去很远，即使完全建成，也不可能达成“零碳”目标，只能实现50%的“零碳”目标。

又如英国的贝丁顿社区，经过10年的居住验证之后，这个21世纪的“零碳乌托邦”正陷入“崩溃”的困顿和尴尬之中。贝丁顿的核心技术--热电联产设施麻烦不断，生活污水处理设施也已经失灵了。目前，贝丁顿的可再生能源比例已经从2003年的80%锐减到目前的11%，与伦敦的其他住宅区一样也需要依赖国家电网的供电。供水的情况也一样，在降水稀少季节，贝丁顿几乎没有存储和可再利用的冲厕用水，不得不依靠公共供水。

我国提出2030年“碳达峰”的目标与2060年“碳中和”的愿景，明确了我国绿色低碳发展的时间表和路线图。

国家发展改革委将研究出台相关政策措施，积极推动经济绿色低碳转型和可持续发展，一是大力调整能源结构。推进能源体系清洁低碳发展，稳步推进水电发展，安全发展核电，加快光伏和风电发展，加快构建适应高比例可再生能源发展的新型电力系统

二是加快推动产业结构转型。大力淘汰落后产能、化解过剩产能、优化存量产能，严格控制高耗能行业新增产能，推动钢铁、石化、化工等传统高耗能行业转型升级。积极发展战略性新兴产业，加快推动现代服务业、高新技术产业和先进制造业发展。

三是着力提升能源利用效率。完善能源消费双控制度，严格控制能耗强度，合理控制能源消费总量，建立健全用能预算等管理制度，推动能源资源高效配置、高效利用。继续深入推进工业、建筑、交通、公共机构等重点领域节能，着力提升新基建能效水平。

四是加速低碳技术研发推广。坚持以市场为导向，更大力度推进节能低碳技术研发推广应用，加快推进规模化储能、氢能、碳捕集利用与封存等技术发展，推动数字化信息化技术在节能、清洁能源领域的创新融合。

五是健全低碳发展体制机制。加快完善有利于绿色低碳发展的价格、财税、金融等经济政策，推动合同能源管理、污染第三方治理、环境托管等服务模式创新发展。

六是努力增加生态碳汇。加强森林资源培育，开展国土绿化行动，不断增加森林面积和蓄积量，加强生态保护修复，增强草原、绿地、湖泊、湿地等自然生态系统固碳能力。

从西方“零碳城市”建设的过程来看，我们可以借鉴一些经验，但由于每个国家的国情及产业不同，没有现存的模式可以模仿。但当人类出现困难时，总可以从自然界学习到好的方法，我们可以从生物体复杂高效的生命过程学习，其实我们在许多时候，都在想方设法模仿生物生存技能。

这次我们学习生物体的组成结构，具体体现在城市城镇化，城镇细胞化，细胞智能化，国家生物化。就是根据产业链的相关性把城市分解成许多城镇细胞体，每个城镇细胞体具有生物细胞的众多生命特性，把城镇细胞体作为未来社会的基本单位。

城镇细胞体集生产和住宿、文化教育、医疗卫生、体育娱乐等要素于一体的综合体，是人们生活和工作场所。每个城镇细胞体包含以下几个功能单元：

一是大数据信息单元：是城胞体最重要的功能单元，城胞体数据信息单元由几个部分组成：工业软件集成系统、控制软件集成系统、管理软件集成系统。工业软件集成系统主要是生产端的全过程软件，如产品的需求、设计、生产、分配等；控制软件集成系统主要是城胞体的每个系统的配合控制，还包含政府对城胞体的管理信息，这些信息会根据民族特性的不同而发生变化；管理软件集成系统主要是对城镇细胞体内的人和AI的管理，每个人和AI 的生老病死及学习、工作、生活，当这三个系统不断成熟，相互关联。

二是动力供应单元：相当于细胞的线粒体的功能，生命体需要有持续的能量来源以提供各种生命活动，城胞体也一样，能量来源可以是外部供应，也可以城胞体内部产生，外部从电网提取电能。

三是废物处理单元：相当于细胞的溶酶体，处理工业和生活废物、废水、废气等。

四是管网单元：包含水、气、电、信号线等管网，为城胞体供应清洁的水和清新的空气等。也包含物资的运输通道，相当于细胞的内质网，主管运输。

五是生产单元：相当于细胞的核糖体、高尔基复合体等，主要生产产业产品，在大数据信息单元的控制下，按需智能制造高质量产品。

六是生活单元：包括餐饮娱乐、文化教育、医疗卫生、公寓住宅等人的生活需求。

七是有类似于细胞壁或细胞膜功能单元，进行空间隔离，如城市建筑物的外墙，把城胞体内和外环境隔离开，可以优化内部环境，通过智能调节，保证室内恒温恒湿，提高含氧量，能让人精神舒畅，活力四射。

城镇细胞体结构的特点：一是集约、智能、绿色、低碳的生态方法和技术，减轻城市交通压力，减少交通碳排放，解决每天"候鸟式"上班方式，提高人们的生活质量，减轻生存压力。二是紧凑的产业链集群提高生产效率，减少资源浪费，做好生产端节能减排。三是及时完善的废物处理利用，减少对环境的破坏。四是更加专业化的学产研一体化，推动产业的快速提升。五是提升应对自然灾害和人为灾难能力。

根据科技的发展水平，要建成城镇细胞体需在几个方面有所突破。一是建立城镇细胞体大数据信息单元：大数据信息单元是城胞体最重要的功能单元，现在大数据、云计算、人工智能、智慧城市等技术蓬勃发展，数据信息在爆炸式增长，建立城市细胞体大数据信息单元，可以建立数据链的分层管理，加快区块链的形成，提高数据网的安全性，城镇细胞体内的数据共享，极大地减少能源消耗。二是城镇细胞体建筑材料和建筑结构的研发，在建筑换气和建筑结构方面可以吸取蚁穴和蜂巢的智慧，建筑材料具备质轻、防水、防火、抗震、耐用、保温、环保、隔音等功能，运用新技术保证人们的生活质量，减少建筑物的能量流失。三是能源供给的稳定性，高密度核能的小型化和安全性突破，减少能源供应的碳排放。四是智慧制造，根据需要快速制造出产品，能减少产品制造时的能源消耗。

城镇细胞体周围与另一个城镇细胞体之间有比较大的空域，可以形成充分绿化的公园网，为城胞体提供良好的清洁空气，也为市民提供健身场所。城镇细胞体的大小根据不同产业的需要建造，不同产业的细胞体合理搭配组成各具特色的城市，如此生态智慧城市或城市群组成有机复杂的国家生物体，国家具备生物体的许多特性。如新陈代谢作用、生长现象、应激性、遗传和变异的特性、能适应影响环境、外界摄取营养物质、可塑性、能呼吸等特性。

城镇细胞体比新型城镇化更加集约、智能、绿色、低碳的生态生活方式，推进生产高效循环、生活幸福低碳、生态绿色和谐的可持续发展。