探索城市绿色发展的两大关键技术
节能、生态、环保、可持续是城市绿色发展的目标，也是未来城市的发展方向。国内外城市能源利用研究和城市建设实践经验表明，将新型能源科技与现代城市建设结合，能够突破资源节约与传统城市建设间的隔膜，促进能源的集约化利用，可以有效提高城市的能源利用效率，促进城市能源的合理配置和高效利用，提升城市的减排效果，同时能够将生态集约的生活方式融入城市居民生活，提升居民对城市绿色发展的参与度。在探索城市绿色发展新道路过程中，必须消化吸收再创新国内外先进技术和产品，同时增强研发和产学研能力，并最大限度地结合当地实际情况进行集成创新，实现城市的绿色发展。
目前，智能能源站集成技术和电能替代技术作为城市能源科技变革的代表，以其环境友好、经济效益突出、对城市绿色发展支撑能力强和易推广等特点受到了国内外众多专家、学者和城市建设部门的注意。与此同时，这些能源新技术的应用需要统筹规划，考虑城市能源的基础、禀赋、存在的问题和需求特点，才能有针对性地规划好城市能源技术变革的实现路径。
智能能源站促进城市能效提升
智能能源站是利用电缆和管网系统向一定范围的城市区域内同时提供电力、蒸汽、热水和空调用冷水的综合能源加工厂。典型的能源站采用热电联产方式运行，燃烧天然气推动燃气轮机发电，发电后约500℃的烟气再产生蒸汽给热用户或通过吸收式制冷机提供空调冷水，实现能源的梯级利用。
近年来，在我国的北京、上海、广东已有十几个智能能源站供能系统投入运行，通过智能能源站实现了城市的绿色用能。能源站集成的节能技术包括地源热泵、光伏发电等可再生能源技术，水蓄能、燃气三联供等清洁能源和节能技术，并辅以电制冷、市政热源等传统能源技术，实现可再生能源、清洁能源和传统能源的充分高效科学耦合，让传统能源与可再生能源混搭使用，且会随环境变化自动调节，实现节能最大化。
智能能源站集成清洁能源供能技术。
夜间低电价时段智能能源站可以启动蓄能模式，边供暖边通过地源热泵向蓄能罐蓄热;白天高电价时段，智能能源站优先利用蓄能罐供暖，然后根据负荷需求变化自动启动燃气三联供系统补充，如遇寒冷天气或用电高峰则会自动启动燃气三联供与地源热泵联合供暖，极寒天气就会再加上市政供暖。
经计算，与常规能源利用方式相比，一个园区级的智能能源站通过集成水蓄能、燃气三联供等清洁能源供能技术每年可节约标准煤1904吨、减少二氧化碳排放4971吨、减少二氧化硫排放46吨、节约用水1万吨，相当于种植了27公顷森林。
智能能源站集成地源热泵技术。
能源站集成的地源热泵技术将浅层地热资源既用于供热又用于制冷，即冬季把土壤中的热量“取”出来供给室内采暖;夏季把室内热量“取”出来释放到地下土壤中，达到制冷的效果。能源站集成的地源热泵消耗1千瓦时的能量，周围居民用户可以得到4千瓦时以上的热量或冷量。通过采用地源热泵技术，能源站周边居民屋内能够始终保持冬暖夏凉，使得室内的温度恒定保持在20～26℃，湿度常年维持在40～60%，既不干燥也不潮湿，即使户外艳阳高照，居民房间里依然凉爽舒适。
智能能源站集成可再生能源利用技术。
城市的绿色发展要依靠可再生能源发电，其中一部分就是通过集成在能源站建筑顶的光伏电池板发电产生的。在此基础上，需要努力探索市场化的、可持续的运营机制，大力发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源对能源站周边城市居民供能，建立新能源与常规能源相互衔接、相互补充的能源供应体系。
电能替代促进城市节能减排
目前，使用相对清洁、可再生的电能逐步替代各行业中煤炭、石油的使用在治霾压力较大的地区得到了积极推行。城市在发展的过程中应该考虑城市能源利用的基础、存在的问题和需求特点，根据需求选取制造业的以电代煤、船舶领域的以电代油等电能替代技术或电采暖技术。
以电代煤减排效果明显。
无论是从节约传统能源角度，还是从减少大气污染物排放、治理雾霾角度，使用电能替代都是当前最为理想的选择。这些电能替代项目包括电锅炉、地源热泵、空气源热泵、电动汽车、轨道交通等，以电代煤在这其中最具示范性和代表性。城市在发展过程中可以根据自身产业的发展过程，制定适合自身发展的以电代煤计划，如对铸造型企业实施燃煤冲天炉改造为电窑炉，服务于铸造企业用能升级的同时能够降低各类污染物的排放。
以电代油降低污染排放。
以电代油是推广电能替代，减少污染物排放的又一渠道。港口城市可以与电力公司、海事局等进行合作，通过对港口专用码头及海岸线沿岸散货轮码头推广岸基供电，可以减少轮船靠泊期间自行发电燃油消耗，减少二氧化碳排放;公共交通需求较大的城市可以进一步加强电动汽车的发展，增加电动公交车数量和总行驶里程，进而能够大幅减少燃油消耗，降低城市区域的污染气体排放。
电采暖经济社会效益突出。
我国北方冬季供暖燃煤消耗巨大，成为加重空气负担的重要因素。目前在北京、天津、长春、哈尔滨等地都进行了电采暖试点，供能需求较大的城市可以在原有燃气、地热等替代燃煤锅炉的基础上，逐步推广电采暖，特别是重点在供热管网、天然气管网未到达的城乡结合部和农村地区推进电采暖。
尽管传统燃煤集中供暖方式仍占据主流，但在实践中，电采暖技术已逐渐成熟，尤其是在供热性能和经济性两方面优势突出，可在城市绿色发展的过程中逐渐完成替代原燃煤集中供暖方式。
第一，从供热性能角度看，采用电供热不但施工方便，而且技术成熟，可以媲美传统的燃煤供暖。在有条件的住宅小区和学校，电采暖可以采用电热膜方式，电热膜敷设在地面，具有热效率高、控制灵活等优点，同时抗潮湿、耐高压，使用年限与建筑物同龄，具有较高安全性，适合新建住宅小区供暖配套。
第二，从经济效益角度看，电供热成本可以被社会所接受。以电热膜供热为例，建设成本大约为每平方米160元，比集中供热每平方米少65元。供热成本一个采暖季为每平方米33.2元，比燃气供热每平方米少17.1元，仅比燃煤供热每平方米多8.2元，这一差距可通过环保补贴政策进一步提高经济性。同时，电采暖具有分户分室和区域控制的优势，用户完全可通过自行调节进一步降低采暖成本。
目前，我国已有多个城市在绿色发展的过程中已取得了良好的成果，在这来之不易的成绩背后，智能能源站集成技术和电能替代技术作为城市能源科技变革的代表，发挥了巨大作用，并将继续支持城市清洁、低碳发展。与此同时，必须消化吸收再创新国内外其他各类先进能源技术，同时增强研发和产学研能力，并最大限度地结合当地实际情况进行集成创新，并将能源新技术应用到城市建设中，以实现城市绿色可持续发展的目标。
(作者系东南大学电气工程学院院长、教授、博士生导师)
原标题:【技术驱动·能源变革驱动城市发展源动力】探索城市绿色发展的两大关键技术
