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城市地下基礎設施低碳發展政策研究丨中國工程科學

作者:中國工程科學

本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2023年第1期

作者:王國盛,季港澳,路德春,杜修力

來源:城市地下基礎設施低碳發展政策研究[J].中國工程科學,2023,25(1):30-37.

編者按

在韌性城市、海綿城市與城市更新的背景下,城市地下基礎設施作為城市建設的重要部分,其低碳、安全、協調發展對推動城市高品質發展,助力大陸“雙碳”目标實作具有重要作用。

中國工程院杜修力院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2023年第1期發表《城市地下基礎設施低碳發展政策研究》一文。文章通過總結城市地下基礎設施低碳發展的現狀及存在的問題,提出了建立和既有城市地下基礎設施低碳發展的實施路徑與政策。研究認為,對于建立城市地下基礎設施,以源頭端、消費端、固碳端三端為抓手,提出了在規劃設計、建造物化、運作維護階段等全面考慮城市地下基礎設施全生命周期的低碳發展政策;對于既有城市地下基礎設施,提出了電氣化、智能化和實用化的綠色改造政策以及新老交彙、和而不同的綠色擴建政策。為進一步推動大陸城市地下基礎設施低碳發展,從摸清城市地下基礎設施溫室氣體排放家底、完善城市地下基礎設施低碳發展頂層設計、加強城市地下基礎設施低碳發展技術研發、加強城市地下基礎設施低碳發展政策傾斜4個方面提出了對策建議。

城市地下基礎設施低碳發展政策研究丨中國工程科學

一、前言

地下空間具有擴充基礎設施容量、提高土地使用率、節省土地資源、緩解中心城市密度、防治交通阻塞、增加城市綠化面積等特點和優勢。21世紀以來,為了解決“大城市病”問題,提升大型城市的運作效率,越來越多的城市基礎設施在地下建設,地下空間資源開發利用在世界許多國家和地區得到了快速發展。日本通過建設地下綜合管溝、地下道路、地下公共設施等城市地下基礎設施,來解決有限土地資源和人口密集的問題。加拿大蒙特利爾以地鐵為核心,以人行通道為網絡,形成長達32 km的地下城網絡。截至2015年,芬蘭赫爾辛基已建設包含地下停車場、地鐵、煤和石油儲庫、綜合管廊等多種功能的地下基礎設施近千萬立方米。大陸積極開展城市地下空間開發利用,20世紀90年代,錢七虎院士就提出“21世紀是地下空間的世紀,地下空間将是城市發展的第二空間”的前瞻性觀點。《上海市城市地下空間專項規劃》(2021年)中提出,未來城市基礎設施逐漸改造地下化,建立市政管線設施優先采用地下形式建設,持續更新地下交通基礎設施;《鄭州市城市總體規劃(2018—2035年)》(2018年)中指出,要使智能化現代城市與地下設施協調發展,提高鄭州市地下空間的多元高效利用。在韌性城市、海綿城市與城市更新的背景下,《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》(2013年)也提出,在城市基礎設施建設時要堅持“先規劃、後建設,先地下、後地上”的原則;在《城市地下空間開發利用“十三五”規劃》、“十四五”規劃及各地方政府的規劃中,均涉及到了大力發展城市地下空間。

城市地下基礎設施低碳發展可着重從碳排放與碳固定兩方面來實作,其中碳排放又包括源頭端和消費端,是以城市地下基礎設施低碳發展可從源頭端、消費端和固碳端“三端”發力。目前,建立基礎設施的地下化建設和既有基礎設施的地下化改造發展勢頭良好,适應了城市更新中對地上功能補充的發展要求。城市地下基礎設施能夠直接或間接實作節能減排,如地下倉儲設施與地上的相比,具有恒溫恒濕特點,能夠直接減少由于溫度、濕度控制産生的CO2;将部分城市交通采用地下軌道交通,能夠有效減少交通阻塞,提升交通運輸效率,進而間接減少碳排放。在建築與交通領域,為實作碳達峰、碳中和目标,迫切需要探索城市地下基礎設施的低碳發展路徑。

為推動城市地下基礎設施低碳發展研究,本文總結城市地下基礎設施在助力“雙碳”目标的優勢、城市地下基礎設施的發展現狀與存在的問題,提出城市地下基礎設施低碳發展的理念、路徑及減排技術,并給出相應的對策建議,以期為大陸城市地下基礎設施低碳發展提供參考。

二、城市地下基礎設施助力實作“雙碳”目标的優勢

(一) 直接減排的城市地下基礎設施

利用地熱資源開發城市地下基礎設施(如地源熱泵),能夠達到直接減排效果。目前,大陸地熱資源直接利用量處于世界領先水準,逐漸研發了地熱資源梯級利用技術、地下含水層儲能技術等。大陸336個地級以上城市規劃區範圍内淺層地熱能資源年可開采量約為7×108 tce,建設城市地源熱泵基礎設施能夠有效助力能源結構轉型,提高可再生資源使用率,減少由于供暖和制冷産生的CO2。以北京大興國際機場中的地源熱泵系統為例,該系統每年提取的淺層地熱能約為5.636×1014 J,根據北京氣候及項目用能特點,冬季供暖期通常為123天,夏季制冷期為120天,以日使用時間為24 h計,可滿足2.57×106 m2建築的冬季供暖和夏季制冷需求,節省天然氣約1735.89 m3,減少碳排放量超過了3750 t。此外,若将城市商務區的商場轉至地下空間,對比地上同等規模的工程設施能夠顯著減少碳排放。例如,可以從建築能耗、地熱能源低碳效果、交通能耗3個方面來考量,将建築面積為71 630 m2的商業區碳排放與地下化後進行對比,采用地下基礎設施的商業區建設可實作年碳減排2.336 t CO2。

(二) 間接減排的城市地下基礎設施

一些城市地下基礎設施雖然無法實作直接減排,但可以通過服務其他基礎設施實作間接減排。例如,地下交通設施可以有效緩解交通阻塞問題,提升交通運輸效率。據生态環境部統計,每年大陸交通擁堵帶來的經濟損失高達2500億元。交通行業碳排放量約占全國碳排放總量的10.2%,其中道路交通在交通全行業碳排放中的占比約為80%。2020年,成都地鐵累計客運量約為1.21×109乘次,全年日均客運量為3.311×106乘次,相當于每日減少7.86×105輛私家車出行,城市公共交通出行分擔率超過50%,通過提升運客效率,間接減少碳排放約8.75×104 t。

城市地下空間作為城市的重要組成部分,開發利用地下空間,可有效節省土地資源。例如,蘇州森林公園南入口建設的地下筒倉式智能停車庫,占地面積僅82.7 m2,将原來停放3輛車的泊位,改造為可以提供48個車位,在緩解周邊停車難問題的同時,有效節省了地面資源。“十三五”期間,全國地下空間開發直接投資總規模約為8萬億元、全國累計新增地下空間建築面積達到1.07×109 m2,極大地節省了土地資源。

(三) 城市地下基礎設施的碳彙效益

城市綠化是城市生态文明建設的重要組成部分,也是展現城市文化和内涵的重要載體。利用地下空間的特點,将适宜建設在地下的基礎設施地下化,有利于騰出地面空間,營造綠地生态環境,增加碳彙,如将軌道交通、商業、污水處理、垃圾處理及轉運站和變電站等城市基礎設施地下化。研究表明,每1 m3林木的蓄積量大約可吸收約1.83 t CO2,以上海市為例,居住用地為549.77 km²,商業服務業設施用地為124.66 km²,若均将其50%轉入地下,可置換出約337.2 km²的綠地面積,如用于營造城市園林,可獲得約4.24×106 m3的樹木蓄積量,吸收約7.76×106 t CO2。

綜上所述,城市地下基礎設施在源頭端、消費端和固碳端都具有減排增彙效益,可以有效助力“雙碳”目标的實作。在源頭端,地熱資源可有效代替部分化石能源,為地下基礎設施提供制冷、供熱,提高清潔能源消費占比;利用地下空間的天然優勢,部分地下基礎設施運作會消耗更少的資源能源。在消費端,部分地下基礎設施(如地鐵、地下車庫)能夠提升城市運作效率,進而實作節能減排。在固碳端,地下空間本身具有封閉的特點,可以更好地完成碳捕集工作;此外,發展地下基礎設施能夠釋放地面空間,營造綠地生态環境,增加自然生态系統的碳彙能力。

三、城市地下基礎設施低碳發展的現狀與存在問題

基于城市地下基礎設施的内涵,從地下基礎設施全生命周期、“三端”系統規劃及保障措施3個角度,分析其低碳發展的現狀及存在的問題,為城市地下基礎設施低碳發展研究提供參考。

(一) 城市地下基礎設施低碳發展的研究現狀

21世紀以來,大陸城市地下基礎設施的發展規模和發展速度已位居世界前列,已成為世界城市地下空間開發利用的大國。按照城市不同發展階段的需求,發展城市地下基礎設施可以分為3個階段:以市政基礎管線建設為主的市政功能需求階段,以城市地下軌道交通為主的交通功能需求階段和以地上地下基礎設施融合提升環境與深化需求階段。目前,大陸中小城鎮已經進入市政基礎設施功能需求階段,大中城市進入交通功能需求階段,特大城市已經進入提升環境與深化需求階段。“十三五”以來,大陸新增城市地下空間建築面積的增長迅速,截至2020年年底,城市地下空間累計建設面積為2.4×109 m2,其中2020年新增城市地下空間建築面積為2.59×108 m2,新增地下空間建築面積(含軌道交通)約占同期城市建築竣工面積的22%。目前,大陸城市地下基礎設施以地下交通設施和市政基礎設施為主,尤其是城市軌道交通建設速度已位居世界前列,城市地下快速道路建設處在加速發展階段。住房和城鄉建設部指出,要加強城市地下空間利用和市政基礎設施建設,要求在2023年年底之前,基本完成設施普查,建立綜合管理資訊平台覆寫,推動地下空間資訊化、分層化、高效化利用。國務院辦公廳在《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》中指出,提高城鄉基礎設施體系化水準,普查現有基礎設施,統籌地下空間綜合利用,建立功能完善的城市綜合立體交通。從大陸城市地下空間發展規模和國家出台的相關指導性政策來看,未來大陸城市地下基礎設施的發展潛力是巨大的。然而,目前對于城市地下基礎設施碳排放及低碳發展路徑的研究還鮮有報道。

(二) 城市地下基礎設施低碳發展存在的問題

1. 城市地下基礎設施全生命周期低碳發展需要優化

從建築全生命周期的碳足迹來看,運作維護階段的碳排放量占總體排放量的80%以上,對于城市地下基礎設施而言,運作階段的碳排放量同樣也占主導地位。由于規劃與建造的前期設計,對運作階段的碳排量影響比較顯著,是以城市地下基礎設施的低碳發展,要從全生命周期進行優化,重點關注運作維護階段。① 在規劃階段,目前主要存在頂層設計不足,缺乏在城市尺度和地上地下一體化尺度上協調整個城市功能、地上與地下功能分區、長期的時空雙尺度設計理念等;在地下基礎設施自身設計中,沒有開展碳排放的專門設計,造成資源與能源浪費比較嚴重。② 在建造階段,較少采用新型綠色建材,沒有發揮地下圍岩自身特點,過多使用高排放材料(如混凝土);施工過程中也很少采用智能建造和工業化施工技術,尤其是适用于地下結建構造的局部裝配式技術和新型的碳封存地基固結技術等。③ 在運作維護階段,早期的基礎設施運維技術和管理理念比較落後,造成資源與能源的浪費,産生了大量溫室氣體;建立的基礎設施也沒有很好地将智能運維理念與地下空間自身屬性相結合,未充分發揮電氣化運作與智能控制管理相結合的優勢。

2. 城市地下基礎設施“三端”的系統規劃不足

目前,關于城市地下基礎設施碳排放統計尚未開展,更沒有從“三端”角度對地下基礎設施碳排量情況進行摸底。是以,大陸城市地下基礎設施的碳排放情況存在底數不清的問題,無法有針對性地進行節能減排優化。具體來看,① 在源頭端,目前城市地下基礎設施的規劃設計在能源端仍以火電或其他化石燃料為主,清潔能源占比較小,這與大陸的能源結構相關。② 在消費端,既有地下基礎設施裝置陳舊,低能耗電氣化裝置使用較少,也沒有形成智能化運作管理體系,導緻運作過程中的直接碳排放量較大。③ 在固碳端,現有的碳捕集、封存和利用技術(CCUS)大部分仍處在研發示範階段,還未達到商用推廣程度。主要原因是捕集或儲存CO2的地下基礎設施不完善,無法支撐CCUS技術的大面積推廣應用,是以,需要摸清城市地下基礎設施需要固定的CO2量,同時加快建設碳捕集與封存(CCS)/CCUS技術的城市地下基礎設施應用場景。

3. 缺乏保障城市地下基礎設施低碳發展的措施

目前,城市地下基礎設施在前期規劃、政策法規、技術标準等方面仍存在問題,表現為現有地下基礎設施功能複合、結構複雜、建設管理營運分散,建設标準缺乏,城市基礎設施建設标準滞後等。此外,大陸尚未建立完善的城市地下基礎設施碳交易市場制度,缺乏專門針對城市地下基礎設施工程低碳建設的政策支援和資金補貼,存在部分地下基礎設施建設融資困難的問題。

四、城市地下基礎設施低碳發展的理念及政策

(一) 城市地下基礎設施低碳發展理念

城市地下基礎設施作為城市建設的一部分,需要遵循城市發展建設要求,全面貫徹綠色發展理念,積極探索分層發展、分類發展和智能發展的發展理念。① 綠色發展理念,通過合理利用地下空間資源、能源和自身節能優勢,防止環境污染和破壞,改善人居社會環境,協調人類與自然環境的關系,建設綠色低碳循環的城市地下基礎設施。② 分層發展理念,科學合理确定城市地下空間的分層開發模式,使地下空間開發按照有序、有理、有利的原則進行,形成城市地下基礎設施豎向分層立體建設格局,有利于提升城市地下基礎設施的節能減排效益。③ 分類發展理念,根據城市地下基礎設施的使用功能,科學建設交通、管網、公共服務、物流等不同類型基礎設施相協調的高效城市地下基礎設施系統,提高城市韌性水準,間接實作節能減排。④ 智能發展理念,利用現代資訊技術,将建築資訊模型(BIM)平台、地理資訊系統(GIS)技術與地下空間規劃相結合,給出立體、真實表現地下基礎工程的模型參數,建立城市地下基礎設施規劃、建造和運作模型,提升城市地下基礎設施規劃、設計、建造、運作的合理性和效率。

(二) 城市地下基礎設施低碳發展政策

地下空間不同于地上空間,其開發建設是不可逆的,必須要先規劃後建設,以達到效益最大化。在全生命周期内,城市地下基礎設施的低碳發展主要包括建立基礎設施的低碳建設和既有基礎設施的低碳化改造兩個方面。其中,建立城市地下基礎設施包括規劃設計、建造物化和運作維護3個階段;既有城市地下基礎設施改造主要有綠色改造和綠色擴建兩種方式。

1. 建立城市地下基礎設施低碳發展政策

在規劃設計階段,城市地下基礎設施要根據層次進行規劃設計。在城市尺度方面,結合國土空間規劃,協同城市做好頂層規劃設計,統籌城市地下空間,通過分析城市整體發展戰略,确定地下基礎設施規模和功能,優化城市整體的能源消費結構。在地上地下一體化尺度方面,遵循上下功能互補的設計原則,考慮長期使用功能及空間布局,發揮地下空間的優勢,節省能源消耗,同時滿足城市更新過程中擴充原有設施功能的需求。在地下基礎設施自身尺度方面,通過将建築體量、功能等與碳排放量建立關系,采用碳排放設計流程,在能源接入端采用清潔能源,如地源熱泵、太陽能和風能電力等;在能源消費端多采用節能減排設施;利用地下空間的封閉性,設計地下溫室氣體收集與回收系統,便于碳固定;利用建築碳交易市場,規範和限制地下基礎設施的低碳規劃設計。

在建造物化階段,城市地下基礎設施的低碳化建造政策主要包括3個方面:① 加強綠色建材、儲能建材的使用,發揮圍岩自身性能,減少水泥用量,或者使用新型高性能綠色建材,降低在建築材料生産源頭端的碳排放量,提高基礎設施的耐久性。② 推廣智能建造和工業化施工技術,應用資訊化管理平台,采用局部裝配式建造技術,減少在建造過程消費端的碳排放量。③ 推進建造碳封存技術的研發,如使用CO2對地基排水固結,實作CO2的封存再利用。

在運作維護階段,城市地下基礎設施運作維護主要有3種政策。① 智能運作政策,利用地下空間恒溫恒濕、隐蔽安全等特點,将城市“智能大腦”基礎設施建于地下,形成城市智能運維基礎設施體系,優化地上地下一體化運作效率,提升城市整體的節能減排水準。② 電氣化運作政策,地下基礎設施的運作采用綠電驅動,通過能源樁、能源隧道、地下電動車庫等建立分布式儲能系統,形成地下“虛拟電廠”,進行電力市場和電網運作的電源協調管理。③ 零碳運作政策,利用地下空間的封閉性,建設地下CCS/CCUS基礎設施,利用深地封存技術、壓縮氣體儲能技術等,将城市地下基礎設施運作産生的溫室氣體進行封存。

2. 既有城市地下基礎設施低碳改造政策

綠色改造政策。針對能耗高、碳排放量大的既有地下基礎設施,需要進行綠色改造,包括電氣化改造、智能化改造和功能性改造。電氣化改造是将電力作為能源,供應地下基礎設施中各種裝置,是以需要将保障基礎設施運作的各類裝置更新為低能耗、高耐久的電氣化裝置,通過強化基礎設施的運作效率,實作既有城市地下基礎設施的節能減排。智能化改造是利用現代資訊技術和多重功能的理念,結合電氣化裝置的智能控制功能,根據使用需求自動調節裝置的運作和停運,避免對資源和能源的浪費。功能性改造是通過将既有閑置的城市地下基礎設施空間進行功能改造,同時利用加強技術提升工程設施的耐久性,一方面加強這些工程設施在戰時或應急時的功能需求,另一方面也能實作閑置利用,間接實作節能減排。

綠色擴建政策。針對原有城市地下基礎設施規模無法滿足目前使用需求的問題,可以進行綠色擴建。擴建部分與建立城市地下基礎設施的政策類似,首先,要對擴建部分進行空間規劃設計,既要尊重原有地下基礎設施,不對其産生負面影響,又要與原有的基礎設施相比對,補充其功能,實作新老交彙,和而不同。其次,要保障新老連接配接的結構可靠性和功能可靠性,因為新老空間連接配接是結構整體的薄弱環節,需要在建造過程中優化連接配接部分的受力性能,提升整體結構耐久性;同時也要協調新老交界處使用功能的無障礙連通。

五、城市地下基礎設施的低碳節能減排技術

為推動城市地下基礎設施低碳發展,助力“雙碳”目标實作,以城市地下基礎設施的“三端”為切入點,積極發展城市地下基礎設施分布式能源利用 ‒ 傳輸 ‒ 消費 ‒ 存儲一體化技術,如圖1所示。在源頭端,使用太陽能、風能、沼氣能、氫能和地熱能等清潔能源;在消費端,采用融入智能運維的地下輸配電系統,為地下基礎設施運作提供能量,同時利用地下分布式儲能系統對電力進行調峰,優化輸電和用電效率,提升消費端節能減排效益;在固碳端,采用地下CCS/CCUS進行碳彙,如地基固結碳封存、地下空氣壓縮基礎設施等。

城市地下基礎設施低碳發展政策研究丨中國工程科學

圖1 地下分布式能源利用-輸送-消費-存儲一體化技術

(一) 在源頭端發展清潔能源利用與地下儲能技術

借助城市地下基礎設施,研發地熱能高效利用技術。針對不同深度的地熱能源,配合相應深度處的地下基礎設施類型,研發不同應用場景的地熱能源利用技術,避免深距離傳輸産生的碳排放與能源消耗;同時打通太陽能、風能、沼氣能等清潔能源在地下基礎設施中利用的通道,形成以地熱能源為主、其他清潔能源為輔的城市地下基礎設施能源供給體系。

發揮地下空間的優勢,研發地下分布式儲能技術。利用地下壓縮空氣儲能、地下儲能電站、地下水源熱泵 ‒ 沼氣熱電聯産循環儲能、地下儲能車庫、電解水制氫儲能等,統籌形成地下分布式儲能系統,參與電力調峰。在電力盈餘時,通過分布式儲能系統進行儲能;在電力不足時,通過儲能系統供電,進而在源頭端實作節能減排。與分布式存儲類似,分布式儲能具有分散電力資源,提升儲能能力,提升系統可靠性、可用性和存取效率等特點,同時分布式儲能系統也易于擴充。例如,南京兒童醫院深井式停車場設計方式,采用深井式停車場和汽車自動充電樁結合,有效解決了停車、充電和儲能問題。

(二) 在消費端發展智能運維與工業化建造技術

智能運維技術是城市地下基礎設施低碳發展的核心突破口,運維管控環節的優化,在降低城市能耗的同時,可以提高對間歇性可再生能源的利用能力,實作節能與綠色用能。智能運維的核心是如何将數字孿生、人工智能、大資料、數值仿真等現代資訊技術融入到城市地下基礎設施全生命周期的決策分析中,形成低碳城市智能運維碳評價體系。智能運維技術的關鍵科學問題包括:① 實時、精準地擷取城市地下基礎設施能耗與碳排放資料資訊,揭示全要素資料資訊識别、分類、編碼與傳輸機制,闡明多源、多元資訊資料的映射與互動機理,實作對時空變化下資訊資料的挖掘和處理。② 掌握智能化控制原理,建立合理有效的節能減排智能化人機合作模式與協同機制,完成城市負荷需求與能耗精細化管理、優化決策平台的搭建。③ 打通新舊地下基礎設施資訊資料傳輸通道,建立既有地下基礎設施碳排放評估模型,實作對其數字化更新,完成對城市地下基礎設施的低碳加強和節能改造。例如,對早期地下基礎設施的照明系統進行更新,可以采用半導體發光二極管(LED)光源替代傳統照明光源的方式,能耗節省超50%;對于有調光要求的、可設定工作場景的地下基礎設施,可以采用智能照明控制系統,即根據室内光環境條件、人員數量與分布、特殊工作場景等因素對室内燈光進行自動化、智能化控制與管理,實作照明燈光的智能啟動與調節,用遠端、遙控、定時、集中等多種控制方式實作智能、節能與環保照明。通過整體更換照明系統并采用智能控制系統,可實作照明能耗下降70%以上。

在建築工業化大力推廣的背景下,針對地下工程的施工特點,可以研發局部裝配式地下結建構造技術。地下結構的側牆與底闆可以采用現澆方式,其餘構件(如頂闆與中柱等)可以采用預制拼裝。相較于現澆方式,裝配式建築可減少70%的建築垃圾,節約55%的水泥砂漿,減少25%的水資源消耗。同時,利用BIM虛拟建造技術,可以實作對局部裝配式工程的精細化管理。與全裝配式建造方法相比,局部裝配式方法可以使施工、防水難度降低,提升施工效率。此外,局部裝配技術可以在提高地下結建構築工業化水準的同時,将拱形預制頂闆配合柔性裝配式節點,極大提高地下結構的抗震能力。

(三) 在固碳端研發地下基礎設施碳捕集與封存技術

由于城市地下空間本身具有密閉特性,相對地上更加易于捕集CO2。直接空氣捕集(DAC)技術利用化學吸附材料和實體吸附材料等可實作對分布源排放的CO2進行捕集。相較于地上空間,地下空間更加密閉,與空氣直接接觸流通的面積有限,且需要輔以通風裝置進行室内外空氣交換。通過在地下通風設施中增加碳捕集裝置,如采用液體吸收、固體吸附和膜分離等碳捕集技術,完成對城市地下基礎設施運維過程中産生溫室氣體的收集工作。加大對常溫下實體吸附劑的吸附性效果提升研究,開展對高效低成本裝置的開發,解決材料吸附效果好但成本高、吸附材料再生容易但吸附效果較差的問題。利用土壤本身的碳捕集能力,研發地基固碳封存技術,可以有效推進地下基礎設施碳捕集與封存工作。

六、對策建議

(一) 摸清城市地下基礎設施溫室氣體排放家底

針對不同領域的城市地下基礎設施,統籌協調相關部門工作,全面開展城市地下基礎設施的普查統計工作,摸清城市地下基礎設施家底,建立城市地下基礎設施資料中心;參考聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)、國際标準和國家标準中給出的建築全生命周期碳足迹評價方法,考慮地下基礎設施的特點,統一城市地下基礎設施碳排放強度名額和溫室氣體核算标準,發展全生命周期碳足迹評價方法和分析模型。利用碳足迹評價方法和分析模型,從“三端”系統規劃或地下基礎設施類别的角度,建立城市地下基礎設施碳排放資料中心,摸清城市地下基礎設施碳排放家底。

(二) 完善城市地下基礎設施低碳發展頂層設計

在規劃階段,針對不同城市的特點,制定适宜的地下基礎設施未來發展規劃,将其納入城市設計與城市更新規劃中。在設計階段,加強建立地下基礎設施與地面設施及周圍既有地下設施之間的聯系,考慮基礎設施本身的功能可移植性和可發展性,避免資源浪費。在建設階段,堅持先規劃、後建設,先地下、後地上的原則,更新現行的地下基礎設施建設标準規範,鼓勵相關部門、企業等參與技術标準編制,開展先行先試工作。

(三) 加強城市地下基礎設施低碳發展的技術研發

在源頭端,研發城市地下基礎設施清潔能源高效利用技術與分布式儲能技術,持續推進清潔能源電力占比;在消費端,推進城市地下基礎設施電氣化、智能化、低碳化運作體系,利用大資料、人工智能、數字孿生等現代資訊技術,建構地下基礎設施智能管理平台,提高能源利用效率,推廣城市地下基礎設施低碳工業化建造技術;在固碳端,針對地下基礎設施中不得不排的CO2,研發基于城市地下基礎設施的CCS/CCUS技術應用場景。

(四) 加強城市地下基礎設施低碳發展的政策傾斜

制定城市地下基礎設施碳交易政策,推動城市地下基礎設施碳交易市場的建立,完善市場制度。建立綠色能源消費評價、認證體系,健全地下基礎設施綠色能源消費機制,積極引導能源綠色消費。對城市基礎設施地下化改造項目建立評價參考依據,并給予相關示範工程政策傾斜和資金補貼。

注:本文内容呈現略有調整,若需可檢視原文。

作者介紹

杜修力

地震工程專家,中國工程院院士。

主要從事大型工程結構抗震研究。

注:論文反映的是研究成果進展,不代表《中國工程科學》雜志社的觀點。

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