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基于低碳目标的城市规划探索
——以宜宾动力电池小镇项目规划实践为例
摘要:城市是人类活动和能源消耗的主要场所,也是控制温室气体排放、实施减排策略的关键,低碳城市发展模式已成为城市规划和设计的一个新主题。本文基于低碳发展目标,从低碳理论的实践出发,分析低碳理论与城市规划的之间的耦合关系,以动力电池小镇项目实践为例,总结低碳城市规划的方法与技术应用场景,以期为相关工作人员提供帮助。
关键词:低碳目标;规划路径;应用场景
引言
经历工业化、信息化之后,低碳发展已成为全世界的共识。自2010年开始,中国就不断进行低碳城市的试点工作。2020年9月,中国明确提出“2030碳达峰、2060碳中和”的双碳战略。之后,中央各部委与地方政府都出台了相应的支撑政策。2022年,住房和城乡建设部,发改委印发了《城乡建设领域碳达峰实施方案》。而5G物联网、人工智能、新能源汽车等新科技的发展,也为低碳城市的未来带来了更多的可能性。
1 低碳城市规划概述
低碳城市规划,是实现城市低碳发展的重要一步。相比于传统的城市规划,低碳城市规划的核心在于将城市规划要素纳入碳排放清单框架,使碳排放核算与规划策略、城市终端活动相关联。低碳城市更加关注减排目标的达成,资源的循环利用以及环境与生物多样性的保护。
目前国内对于低碳城市规划,没有统一的标准。大概可以将低碳城市规划总结为,以碳排放约束为前置条件,综合产业发展、能源转型与空间方案,整合能源、交通、市政、生态等基础设施网络,在产业园区、社区与公共服务等基本功能单元与单体建筑,运用减碳技术,实现城市的低碳发展蓝图。
2 项目概况
宜宾,地处川南,是面向川贵的区域中心城市。近些年随着宁德时代等龙头企业的引入,科技创新元素的聚集,宜宾逐渐成为新型产业的一批黑马,打造从原材料、组件到整车,再到电池回收的“1+N”动力电池全产业链,目标建设千亿级动力电池之都。
动力电池小镇,位于宜宾临港技术开发区长江南岸,依托宁德四川时代7-10期厂区,建设以先进制造业为方向的特色小镇,也是全省碳中和、碳达峰的战略窗口。动力电池小镇,以“低碳生境”、“产业生态”、“田美生活”为三大愿景,以动力电池产业为核心,依托以宁德时代为核心的产业创新生态圈,运用智慧低碳新科技新技术,人与自然、科技共生共融的未来小镇。
小镇整体用地面积约10.70平方公里,空间结构如图1所示。西部是2平方公里的农业公园,中部是智造生产片区,南片是宁德时代厂区,北片区配套企业园区,东部是融合创新研发与生活的产城融合片区。沿小镇主发展轴,规划了产业服务与综合服务两个核心。产业服务中心的“数智岛”是小镇的智能运营中心,也是综合能源中心与碳大脑。
3 低碳城市规划路径
本次规划从能源结构、减少碳排放、增加碳汇到碳监测,提出能源低碳、清风入城、低碳交通、低碳产城、生态系统碳汇与数字城网6大实施路径。
3.1能源低碳
能源低碳,首先是在能源结构上,推动可再生能源和新能源的广泛利用。宜宾的年均太阳能辐射量在1300kwh/㎡,支持发展分布式光伏。为了实现可再生能源的就地消纳,发展分布式能源与智能微电网。
国家能源局将分布式光伏分为两类:一类是发电量以自发自用为主、余电可上网为辅,项目总装机容量不超过6兆瓦的小型光伏发电设施。一类是发电量全部自发自用、总装机容量大于 6 兆瓦但不超过 2万kW 的小型光伏电站。
小镇规划1个能源中心,位于中心数智岛的储能站,结合智慧能源管理系统,作为重点企业的备用电源,配合填峰削谷,提升电网运行效率。另外在西侧的农业公园里,规划一个小型光伏电站。如图2所示。
除此之外,结合建筑屋顶、步行连廊、公园绿地等,设置多样化的太阳能和风力发电设施,提供小体量、非联网的清洁能源,自发自用,辅助景观照明等用能,如图3所示。在小镇的综合能源中心,数智岛建筑,应用了建筑光伏一体化技术。
同时,将光伏发电技术,融入过街天桥设计,设计了能量云环与光合步廊两个特色街景地标。在小镇的中心公园与绿带公园,设计了连续的低碳运动之环。路面内置能量回收系统,跑过的每一步可产生一定量的离网电量;供给低功率的景观照明和手机充电,如图4所示,形成小镇最具体验性的新能源风景线。
3.2清风之城
除了优化能源结构与提升用能效率的主动式节能,被动式节能也是设计重点。规划顺应西北风的主导风向,结合既定的路网框架,串联蓝绿开敞空间、设计建筑朝向与布局,来构建从城市风廊到组团风涧、低碳风岛的多级清风廊道体系,让小镇吹起穿堂风,利用自然力,来实现低能耗开发。
3.2.1方案构思阶段的原则引导
在方案阶段,设计了六大原则,引导建筑布局与形态:(1)连接通风廊道开敞空间;(2)顺应主导风向的建筑朝向与布局,避免采用垂直于主导风向的大面宽板式建筑,建筑间口率不宜大于70%,高层及超高层建筑间口率不宜大于60%;(3)迎着主导风向高度逐渐上升的建筑布局;(4)滨水区透气的布局;(5)庭院空间的建筑布局;(6)阶梯与缓坡上升的建筑形态[2]。
3.2.2方案成型之后风动力环境模拟分析的优化策略
方案成型之后,对风动力进行微气候模拟分析,如图5所示。大体量的厂房,形成了低风区。对西侧建筑通风产生了消极影响。
于是提出,沿风廊,点状建筑布局,引风入地块内;扩大建筑组团的庭院空间,形成低碳风岛;结合地形,采取曲线缓坡,促进通风等策略,来修正优化建筑形态方案。另外,从景观设计的角度,提出以下优化策略:(1)在产业生活与城镇生活组团中,采用复层林结构种植植物,有效抵挡太阳辐射,从而降低地表温度;(2)减少中下层乔木,同时适当增加落叶树比例,打开林下空间,以此形成通风走廊。
3.2.3被动式建筑设计引导
同样,在建筑设计导则里,结合被动式建筑的理念,制定了光伏太阳能发电系统、智能遮阳与保温、节能能源系统、自然通风与采光、屋顶绿化、生态墙体等8项技术原则,如图6所示,引导未来开发建设。
3.3低碳交通
从能源替代、运行效率与出行方式出发,低碳交通包括交通电动化、交通智能化以及低碳出行方式。宜宾三江新区在2021年就提出交通全域电动化的目标。大力推广新能源电车,公共交通领域电动化渗透率达到100%。并成立了宜行科技公司,来进行电动化、智能化交通的落地。
3.3.1全域电动化
完善的电动化充电基础设施体系是全域电动化的保证。电动化基础设施包括各类充电站、网络化的充电桩、各类品牌的换电站,以及可以动态与半动态充电的无线充电路面等。
小镇布置了超充、慢充、公交与网约车综合充电以及环卫专用充电4类充电站。四川时代厂区内停车场按30%停车位比例配备充电桩,公共停车场按15%停车位比例配备充电桩。以及设置一处服务物流运输的重卡充换电站,打造全域电动化新基建体系,如图7所示。
3.3.2智能化交通
车路协同的智能交通是未来城市交通系统的发展方向。小镇以道路、公共开放空间等实体空间为基础,依托数智岛智慧交通大脑,虚拟数字网络,搭建多维的智能交通体系,包括无人机送货、L4级无人驾驶、智能公交环线与无人微巴士、工业生产智慧物流与无人物流,无人送货车与零售车,无人巡逻与清扫。
小镇重点了打造一条L4级无人驾驶路段,依托车路协同系统来实现,通过路侧协同设施,动态捕捉车辆、路况等信息,反馈给云中心实现辅助决策,将信息交互给车辆的无人驾驶系统,实现驾驶自主决策。实现无人驾驶,首先要选定品牌,配备无人驾驶智能汽车,与相应品牌路侧协同设施;以强大的云中心辅助决策,车辆在道路空间中循迹行驶。
3.3.3低碳出行
改变城市居民出行结构,鼓励以其他方式替代机动车出行。小镇倡导公共交通、自行车通勤、以及多样步行等绿色低碳出行方式。探索居民绿色出行碳积分激励机制,提低碳出行获得感。
3.4低碳生产与生活
作为以制造为主的小镇,生产减碳也是重要的一方面。宜宾已经建成全球首座动力电池零碳工厂。工厂80%以上能源来自于可再生能源水电。依托自主研发的智慧厂房管理系统,进行碳监测与节能方案优化。数字化生产中控管理系统,物流链条电动化改造,实现零碳运转。园区内按30%停车位比例配备充电桩,免费向员工开放,鼓励员工电动出行。宁德的零碳工厂的经验未来也会在动力电池小镇来进行推广。
在社区生活方面,设计一个低碳林盘社区模块,如图8所示,150m-200m*150m-200m小街坊的布局,结合开放式的低碳绿廊,提升绿化率,设计低碳林、社区垂直农场等,促进可持续生活方式。沿街道布局服务设施,结合生态技术,设计雨水街道。
另外,按5%零碳,15%近零碳,80%超低碳,对小镇全域社区的建设,采取分类控制引导。
3.5生态系统碳汇
除了交通、园区生产、社区生活等减排,为了实现低碳或者碳中和的目标,规划划定4+4 碳汇碳排管理单元,如图9所示。耕地、林地、湿地与水体、人工绿地碳汇区等蓝绿体系是碳汇的重要来源。
提升蓝绿体系的固碳能力是重点。对于农业公园,基于耕地、林地、塘等地貌特征,通过高标准农田建设、资源节约型循环农业、节水农业等多项技术附加,强化农业公园的碳汇能力。湿地与水体,修复湿地生境,保护生物多样性,提高生物固碳能力。而对于人工绿地碳汇区,推动植林化、立体化、乔木化,来提高单位绿化面积的碳汇能力。通过建筑与场地设计,最大限度增加绿化覆盖面,提升碳汇效益。
3.6数字城网
减碳与碳汇的达成,需要完备的碳监测系统。小镇规划以数智岛为载体,搭建碳监测分析与交易平台。控制企业碳强度、碳排放总量,推进园区自主减碳,引导实现低碳目标。同时,碳监测、能耗监控、智能交通、信息服务等,数实相生的基础设施交互城网,奠定了未来小镇的低碳发展支撑。
4总结
低碳城市规划方法是一个多维、动态的过程,涉及市政、能源等多专业。本文以低碳城市为目标,对低碳城市规划理论进行分析总结,从能源结构、减少碳排放源、增加碳汇到碳监测等角度,就低碳实施路径进行展开分析,并以动力电池小镇项目实践为例,论述城市规划中新能源应用、空间布局、交通体系、蓝绿体等与低碳理论及技术的关系,总结切实可行的低碳实施策略与应用场景,对于低碳理念的落地探索具有现实意义。
参考文献:
[1]武旭.低碳城市建设的国际经验借鉴与路径选择[J].区域经济评论,2014,No.7(01):40-47.
[2]汕头经济特区城乡规划管理技术规定[J].汕头市人民政府公报,2018(17):1-36.
作者简介:金璐(1986.9-),女,安徽合肥人,硕士研究生,工程师,研究方向:城市规划。



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