一种基于城市规划的碳排放计量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于城市规划分析判断城市整体碳排放计量的方法技术，其将城区规划低碳碳排放领域划分为交通、水、建筑、产业、废弃物及碳汇六个方面，通过对上述具体方面的碳排放核算，得到整个城市的总碳排放量。本发明的方法可以通过分析城市规划中的用地性质和用地总量特征，计量规划用地在不同阶段的能源碳排放量，也可以根据交通路网密度和流量预测交通碳排放量，进而预测城市在不同规划阶段的碳排放总量。最终使得城市碳排放量在与城市规划体系相契合的同时，实现与国际、国家碳排放标准的有机衔接，推动低碳经济发展与低碳事业。
【专利说明】一种基于城市规划的碳排放计量方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种碳排放计量方法，尤其涉及一种基于城市规划的碳排放计量方法，属于低碳【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在《联合国气候变化框架公约》中，气候变化是指“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”最新科学研究成果表明:全球地表平均温度近百年来(1906-2005年)升高了 0.74°C，预计到21世纪末仍将上升1.1—6.4°C。联合国环境规划署(UNEP)2008年3月16日报告:由于全球气候变化，冰川正在以最快的速度融化，并且许多冰川可能在数十年内消失。IPCC (2007)调查发现:世界各地近30条冰川在1980-1999年间平均每年退缩0.3m ;但自2000年起，后退速度升至每年平均0.37m ；2006年平均退缩了 1.5m。2008年6月19日出版的Nature杂志报道来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、澳大利亚天气与气候中心以及南极气候和生态系统合作研究中心的研究小组利用改进了的观察方式以比较气候模型，结果显示，自1961至2003年间，海平面每年的上升速度为1.5mm，即在此42年间，海平面上升了大约6.35cm。全球气候变化将导致地球自然生态系统危机，并给人类社会造成巨大的灾难！
[0003]气候变化对自然生态系统的影响，全球气候系统的变化影响到全球水热循环格局，致使洪涝、干旱和飓风等气象灾害频繁出现，还破坏了地表下垫面状态，导致生态环境恶化，同时生态系统又反馈变化，导致更频繁或更强烈的气候突变和渐变性灾难事件的发生，或由于无法适应改变，而导致生态系统内生物多样性的重大损失。区域气候变化特别是温度升高已经对许多自然系统产生了影响。根据预测，到2100年自然界将遭受更为严重的气候变化的影响。目前未开发的森林仍将有很多退化或消失，随同它们一起消失的还有大多数生物多样性的热点地区。随着这些生态系统的消失，地球上一半或者一半以上的动植物物种将消失。
[0004]气候变化在影响自然生态系统的同时，对农业生产也会产生深刻的影响，气候变化通过影响农作物的光合作用、蒸腾作用等影响农作物的生长速度、品质和产量；C02浓度上升会产生杂草繁荣、病虫害加重、农药和肥料效果减弱、干旱激化、地力耗损等副作用；在C02浓度升高的情况下，作物吸收的C增加、N减少，体内C/N比升高，蛋白质含量将降低，从而使作物品质下降。对生产和生活环境的影响也很大，由于全球变暖，山区的人居环境遭受冰川消融引起的冰湖溃决洪水的风险加大；海平面升高致使沿海地区的人类生活环境更加恶劣，并且海平面的升高和人类活动都会造成海岸带湿地消失；在城市化发展快速的地区居民将面临更大的气候变化风险，因为他们生产和生活系统的适应能力有限，对气候变化表现出较强的脆弱性，对气候资源的依赖性也较强。
[0005]在英国“低碳经济”的影响下，大多学者从低碳经济角度出发界定低碳城市一强调“低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益”，以低碳为发展方向，以节能减排为发展方式，以碳中和技术为发展方法的城市发展模式，并且低碳城市是从经济角度对低碳理念进行阐释，对城市空间、文化等其他层面关注较弱。基于城市生态发展、低碳发展的现实需求，低碳生态城市由仇保兴率先提出，在中国国土悄然出现并迅速发展。作为中国目前认可度较高的三种城市类型一低碳城市、低碳生态城市和生态城市相互之间容易产生难以区分的困惑。沈清基从哲学、功能、经济、空间和社会内涵四个方面，对低碳城市、生态城市和低碳城市进行了区别。低碳城市作为解决城市目前最重要的问题一碳排放，目标明确，处于生态城市发展的初级阶段，相对更容易接受及实现。并且从实施角度而言，“低碳”概念的内涵和外延包括了 “低碳生产”、“低碳生活”等多方面的具体实践内容，使“低碳城市”在一个大的社会运动和思潮背景下的“低碳”体系中具有坚实的基础，实施的内容也更广泛、具体，最终的城市建设目标就更容易达到，并且随着世界范围内碳市场的建立，清洁发展机制的实施以及气候变化愈演愈烈的趋势更强化了低碳研究的紧迫性。因此以“低碳城市”作为当代理想的城市模式，在思想高度和现实操作方面都更加优越。付允等(2010)将低碳城市的特征概况为5个方面:经济性、安全性、系统性、动态性、区域性。
[0006]中国城市科学研究会(2009)认为，低碳城市特征包括低碳化产业结构、高比重的节能建筑、低碳化公共交通系统、低碳化能源体系、节能技术和高绿化水平。JuliaK.Steinberger,Helga Weisz (2009)通过运用城市能源使用分类的方法,分析影响低碳城市的各项因素及导致的变化趋势，将影响低碳城市的因素分为三个尺度来描述:微观尺度，电器和机动车是其中最关键的两项；中观尺度，建筑、工业化进程、交通方式是其中具有代表性的三方面；宏观尺度，城市密度、土地使用多样性和交通网络决定了此阶段的城市碳排放效果。Ichinose (2009)提出低碳城市的关键问题是:公共交通系统、热舒适的对策一室内空调节能技术、生活方式等。潘海嘯(2008)认为引导城市产业结构的调整、促进循环经济的发展、应用先进的技术手段和严格的环境保护是实现“低碳城市”的重要策略。陈飞等(2009)认为应在建筑、交通、生产三大领域发展低碳模式，充分利用可再生能源，加强森林、沼泽、湿地生态系统规模，并提出脱钩发展的思路，将经济增长与低碳发展相结合。陈群元(2009)提出我国低碳城市的规划构想:通过规划手段降低能源消耗。即在城市功能定位、产业发展规划方面控制高碳产业发展；在交通规划方面实施以公交为主导的交通模式，控制私人交通出行数量；在建筑设计方面以绿色建筑代替传统建筑。通过规划手段优化能源结构，主要是采用绿色能源、清洁技术的规划方案。通过规划手段增强城市碳汇能力，通过土地利用调整将温室气体储存于生物碳库，并提高城市单位绿地面积的绿化功能、吸碳功能，提高城市的碳汇能力。仇保兴(2009)提出的低碳生态城规划的某些要求也适用于低碳城市，包括环境与碳排放问题上，通过采用创新的、覆盖全城镇范围的可再生能源系统，实现全面的低碳排放控制。交通问题上，将提高步行、自行车和使用公共交通出行比例作为城市整体发展目标。住宅问题上，依据65%以上建筑节能标准进行建筑设计与施工、配置室内实时能源监控系统。就业问题上，城市内部实现混合的商务和居住功能，减少钟摆式的通勤出行。服务设施上，建设可持续的社区，减少此类出行需求。绿色基础设施上，绿化空间不低于40%，且其中至少有50%是公共的、管理良好的、高质量的绿色开放空间网络。水资源问题上，在节水方面需具备长远和实效目标，尤其是在那些严重缺水的地区。废弃物处理问题上，市政垃圾的处理程度和回收水平达到100% ;考虑将本地区垃圾废物变废为能，获取热能和电能。
[0007]我国的低碳城市规划理论是从2008年开始提出来的，是基于低碳理论在城市规划中的应用的规划方法。同济大学潘海嘯教授在文章《中国”低碳城市”的空规划策略》，第一次从城市规划的角度提出了“低碳城市”概念，在其文章《面向低碳的城市空间结构一城市交通与土地使用的新模式》和《低碳城市的交通与土地使用模式》中提到低碳城市和低碳城市规划，并基于交通或城市结构方面进行了较深入的研究，其研究成果在低碳城市方面有较好的借鉴意义；2009年7月12日，住房城乡建设部副部长仇保兴在城市与发展规划国际论坛上的演讲《我国城市发展模式转型趋势一低碳生态城市》一文，提出了低碳城市和低碳规划的想法；2050中国能源和碳排放研究课题组在其研究成果《2050中国能源和碳排放报告》，提出建设低碳城市的必要性和紧迫性。
[0008]减碳首先深入分析城市规划体系中的碳源、碳汇。对于城镇空间维度，低碳生态城市要确定合理的人口规模、建筑密度、规划紧凑型空间布局、城市功能混合利用，从而达到高效、集约利用土地。在产业发展方面，主要是产业结构调整，通过节能减排、清洁生产和循环经济工作的开展，挖掘节能减排潜力，提高资源和能源利用效率，建立生态产业体系，实现物质和能源的高效循环利用，减少对外部环境的依赖，以循环经济模式引导城市发展。对于交通模式主要是交通结构和交通管理。基础设施方面，主要是发展热电联产，城镇生活垃圾和污水的集中处理处置，提高市政管网覆盖率，优化和完善市政基础设施，使其规模化发展以集约利用资源能源。能源利用主要关注能源结构和能源消耗。研究以产业和交通为例的城市减碳机制如图1所示。
[0009]林业碳汇是指由绿色植物通过光合作用吸收固定大气中C02，通过土地利用调整和林业措施将大气中的温室气体储存于生物碳库。林地、草地和湿地系统是我国城市碳汇的主体，分析生态环境固碳机制见图2。根据不同的森林类型的固碳潜力，按照生态效益、经济效益、固碳效益配置城市郊野森林生态系统、城市公园森林系统和道路林网系统。
[0010]1994年，Chris Brddshaw提出了绿色交通的等级层次,用出行方式、耗能种类、出行距离、出行速度、交通工具大小、交通工具有效利用程度、出行过程与建筑的关联程度、出行目的、出行者个体特征九类要素来评价交通出行的优先等级，用以指导个人出行及政府决策。需要调整道路通行优先顺序，体现以人为本和低碳出行，出行优先顺序调整为:步行导向(POD) —自行车导向(BOD) —公共交通导向(TOD) —形象工程导向(XOD) —小汽车导向(C0D)。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种基于城市规划的碳排放计量方法。针对低碳城市规划总体碳排放大多只有定性分析，而缺少定量碳排放核算。
[0012]本发明采用的技术方案包括:
[0013]一种基于城市规划的碳排放量计算方法，其特征在于，包含城市规划中各个系统的碳排放量的计算方法。其中，所述的各个系统的碳排放量计算方法，包含建筑、交通、水、废弃物、绿化、产业等系统的碳排放量计算方法。
[0014]所述基于城市规划的碳排放量计算方法包含以下步骤:
[0015]步骤1、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集建筑系统的能源消耗参数数据。
[0016]步骤1.1、将城区建筑主要分为一下几个主要类型:办公建筑、商场建筑、宾馆酒店建筑、科教文卫建筑、综合商务楼建筑等；建筑能耗主要划分为:采暖、制冷、炊事、照明及其他用电等，最终依据能源消耗类型归纳为:耗电量、耗气量等。
[0017]步骤1.2、结合各类型能源碳排放因子计算各类型建筑的碳排放量。
[0018]步骤2、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集水系统的参数数据。
[0019]步骤2.1、将城区水系统分为给水与排水系统。
[0020]步骤2.2、结合水的碳排放因子计算水系统的碳排放量。
[0021]步骤3、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集交通系统的参数数据。
[0022]步骤3.1、通过对规划城市现有交通系统的调研，确定规划城区范围内的人口数量、交通出行方式、出行距离以及各类型交通工具的能源消耗等参数数据。
[0023]步骤3.2、结合各类型能源的碳排放因子及其他参数数据计算交通系统的碳排放量。
[0024]步骤4、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集产业的能源消耗参数数据。
[0025]步骤4.1、通过对规划城市现有的重点发展产业进行调研，确定各类型产业的数量、各类型产业的年产值、各类型产业的单位产值能能源消耗等数据。
[0026]步骤4.2、结合各类型能源的碳排放因子及其他参数数据计算城区产业的碳排放量。
[0027]步骤5、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集其废弃物的处理参数数据。
[0028]步骤5.1、通过对规划城市中废弃物，主要是生活垃圾进行调研，确定各类型废弃物处理方式等数据。
[0029]步骤5.2、结合各类型废弃物处理方式的碳排放因子计算城区废弃物的碳排放量。
[0030]步骤6、对于需要量化二氧化碳排放量的规划城区，收集碳汇参数数据。
[0031]步骤6.1、通过对规划城区现有的景观调研，确定规划城区所在地现有的植被覆盖面积和不同种植方式下的植物固碳能力。
[0032]步骤6.2、结合各类型植被的参数数据计算城区的碳汇量。
[0033]采用本发明的技术方案所带来的技术效果是:通过将不同的低碳技术统一转化为城市规划中不同方面的碳排放量，进而实现城市规划中二氧化碳的量化，从而更加有利于低碳技术在低碳城市规划中的推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中:
[0035]图1为本发明专利总体构架图；
[0036]图2为本发明专利产业与交通的减排构架图；
[0037]图3为本发明专利植被生态系统的减排构架图。
【具体实施方式】
[0038]本发明专利中的基于城市规划的碳排放计量方法是从城市规划中的区域内的建筑、交通、产业、废弃物、水、碳汇等系统进行分系统的计量碳排放量，然后进行统一整合得出该区域的总排放量。
[0039]以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
[0040]具体计量公式模型如下:
[0041]I城市规划中建筑的碳排放计量
[0042]城市建筑主要包括，办公、商场、宾馆酒店、科教文卫、综合商务楼等建筑，建筑用能划分为:采暖、制冷、生活用水、炊事、照明及其他用电等，最终依据能源消耗类型归纳为:耗电量、耗气量等，并结合碳排放因子计算碳排放量。通过对规划城区现有建筑群的调研，确定规划城区所在地现有的建筑类型用能指标Ea和碳排放指标CBi的实际统计，对规划城市中不同建筑面积的预测Bi和GHGi,利用公式模型:
【权利要求】
1.一种基于城市规划的碳排放计量方法，该方法通过对规划区域内的各系统的碳排放量进行汇总得到该区域的碳排放总量GHGy具体利用以下公式模型来计量: GHG总=GHG建筑+GHG水+GHG交通+GHG产业+GHG废-CS， 其中，上式中的GHG建筑、GHG水、GHG交通、GHG产业、GHG废和CS代表含义和计算公式分别为: 1)GHGJts代表城市规划中建筑的碳排放计量: 通过对规划城区现有建筑群的调研，确定规划城区所在地现有的建筑类型用能指标Eci和碳排放指标CBi的实际统计，对规划城市中不同建筑面积的预测Bi和GHGi,利用以下公式模型:
【文档编号】G06F19/00GK103870678SQ201410055166
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】陈硕, 唐士芳, 胡继梅, 朱婵璎, 陈永忠, 严诚洁 申请人:上海零碳建筑科技有限公司, 上海世博发展（集团）有限公司