零碳净城市：一种综合方法I N S I G H T R E P O R TJ A N U A R Y 2 0 2 1 零碳净城市：一种综合方法2封面：Kynny / Getty Images内部：Remus Kotsell /盖蒂图片社，Koukou /盖蒂图片社，Mike Blake /路透社，Imamember /盖蒂图片社，Alex Potemkin /盖蒂图片社，Wsfurlan /盖蒂图片社，WangAnQi /盖蒂图片社，Thomas Northcut /盖蒂图片社，ViewApart /盖蒂图片社内容3前言4概述51城市综合方案102如何过渡到综合方法12超高效建筑14B智能能源基础设施17C清洁电气化19D紧凑型城市223谁需要采取行动？29位贡献者31个尾注©2021世界经济论坛。版权所有。本出版物的任何部分均不得以任何形式或通过任何方式（包括影印和录制）或通过任何信息存储和检索系统进行复制或传播。 零碳净城市：一种综合方法32021年1月：零碳城市净额：一种综合方法前言弗朗切斯科·史塔斯（Francesco Starace）Enel集团首席执行官兼总经理施耐德电气董事长兼首席执行官Jean-Pascal Tricoire弗朗切斯科·斯塔斯（Francesco Starace）和让·帕斯卡（Jean-Pascal Tricoire）是净零碳城市：世界经济论坛的综合方法计划。我们为什么要使城市脱碳如此重要？我们应该怎么做？这些是我们在本文中解决的问题。第一个问题很容易回答：我们一半以上居住的城市占CO的近三分之二2排放是地球迫在眉睫的气候危机的根源。大城市的摩天大楼，购物中心，SUV和越来越多的空调使用都消耗大量的高二氧化碳2内容能量。第二个问题的答案更为复杂。尽管许多城市在增加对碳零排放净额的承诺并取得进展，但他们还有很长的路要走。随着气候变化的加速，我们需要在三个方面采取行动。首先，我们的大部分能源都需要来自可再生资源。第二，我们需要汽车，公共交通和供暖以电力为动力。第三，我们需要一个更有效的系统。这涉及到一切-从工厂和家庭到运输和消费设备-更加节能和互联。智能能源基础设施是这种集成高效系统的基本互连器。数字化是整合资产和行动以成功实现脱碳的关键。例如，考虑使建筑物的制冷或照明在任何给定时刻自动适应占用水平的技术，或使制造现场的操作员能够更有效地进行操作的数字工具。这些方面的进展在大多数情况下是孤立发生的。我们应该考虑改善建筑物（家庭，大学，游泳池）的能源分布的方式-相得益彰。经常是屋顶太阳能面板仅向“他们的”建筑物提供能量，而不是向更广泛的社区提供能量。电动汽车（EV）电池可能还充当能量存储装置时，只能为一辆汽车存储电力为周围社区保留。为了更成功地应对气候变化，城市可以使用数字技术在整个市区范围内整合和连接这些个人资产，设计和改造我们的城市，使其更紧凑，更便捷。该全球框架强调了对城市和能源规划采用更综合的方法的优势和机遇。通过汇总来自整个城市生态系统的利益相关者的见解，它描述了城市如何通过最大化能源效率以及能源，建筑和交通运输之间的效率来实现系统性变化和大于各部分的总和。实现这种全系统效率的技术已经存在。城市可以充分利用其潜力，并认识到对更绿色，更高效的城市的投资不仅有利于环境，而且还有利于就业市场，公共卫生，社区的福祉以及城市的整体宜居性和可持续性。为了实现我们的气候目标，政策制定者，企业，基础设施和房地产开发商，城市管理人员，公民社会和金融部门都可以发挥作用。该全球框架旨在为城市利益相关者创建一种通用语言和一个综合议程。没有一个万能的答案，但是有很多经验，成功案例和分享工具。作为共同主席，我们的目标是加快城市的可持续转型，支持市长为社区创造价值。我们欢迎利益相关者加入我们的努力–零碳净城市：一种综合方法。 概述在全球范围内，城市占了我们大部分的碳排放量和能源使用量。虽然城市占地球陆地面积的3％，1他们创造了超过70％的碳排放量，2 主要来自建筑，能源和运输。它们还消耗了世界一次能源的78％。目前，有54％的人生活在城市中-到2050年，这一比例预计将上升到68％。随着人口的增长，新建筑的数量也会增加，从而导致更高的能源消耗和碳排放量。为了使全球温度上升到1.5°C或更低，城市必须在本世纪中叶之前实现净零排放。3由于COVID-19大流行使世界面临经济，健康和社会挫折，因此解决多种问题的解决方案至关重要，可以最大限度地利用有限的资源。该报告提供了一个全球框架，并建议采用一种综合能源方法，即“系统效率”，以解决当前的环境，经济，健康和社会危机。系统效率包括清洁的电气化，智能数字技术，高效的建筑物和基础设施，以及对水，废物和材料的循环经济方法。整合建筑物，能源，运输和供水系统的规划和数字技术对于系统效率至关重要。通过采取整体方法，城市有机会增强其抵御能力，以抵御未来一系列潜在的与气候和健康有关的危机。该框架旨在提供解决方案，使城市能够重新考虑城市基础设施的交付，并确保其更绿色，更智能，更具弹性，更公平和高效。系统效率系统效率是一种交付机制，其中包括清洁电气化，智能数字技术，高效的建筑物和基础设施，以及对水，废物和材料的循环经济方法。零碳净城市：综合方法4 零碳净城市：一种综合方法5城市综合方案1 零碳净城市：一种综合方法6市级和国家级领导人以及私营企业通常会采用各自部门（能源，建筑，交通）的建议，政策和行动来应对城市基础设施。虽然这可以帮助城市迈向净零碳未来，但综合解决方案将产生更大的影响。当查看能量流时，对集成方法的需求变得很明显（参见图1）。例如，这张代表美国的图表显示浪费了67.5％的一次能源（“拒绝”）。一次能源（如图1顶部所示）转化为燃料和电力适用于汽车，房屋和工业。燃烧化石燃料作为主要能源会产生废热并且由于化石燃料的提取和运输而需要额外的能源消耗。通过转变为可再生能源作为主要能源并增加最终用途的电气化，浪费大大减少。 《重新布线美国》最近发表的研究表明，电气化将节省超过25％的能源城市认为所需的能源– 25％在热能废物中将化石燃料转化为能源；高效的电力运输占15％； 11％的人发现，开采和提炼化石燃料； 6-9％的高效热泵为建筑物通电；和4-5％用于未燃烧的化石燃料（例如沥青）。5图表1预计2019年美国的能源使用量：约100.2个四方4石油生物质煤炭天然气地热风水电核太阳的36.74.9811.432.10.2092.742.58.461.040.190.4510.211.72.732.488.460.040.140.651.410.988.8710.61.192.450.010.033.650.020.150.840.020.115.180.531.00.26净电力进口0.050.0325.83.254.624.924.2运输28.2行业26.4商业的9.41住宅11.95.9322.312.9 13.56.123.297.744.17该图改编自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）和美国能源部，估计了2019年美国的能源消耗能源流程图能源服务32.7拒绝能量67.5发电37 将城市转变为零碳净需求的综合方法：1. 实施系统效率机会（参见图2）：在未来十年中，利益相关者城市应在使用数字化的同时，重点关注增加可再生能源和最终能源使用的电气化集成系统-例如，通过优化能源需求以提高灵活性，加速向电动汽车的过渡以及对加热和冷却进行脱碳。他们应该还致力于通过明智的增长实践来减少土地使用和运输消耗，以创建紧凑的城市形式。2.整个城市价值链的合作：基础设施，房地产所有者和开发商，交通，设备和技术提供商以及公用事业等各个部门之间的公私合作将创造一个更加集成，优化的系统。城市和国家一级的政策和融资机制应支持这些机会。图表2未来十年的机会为了加速向零碳净城市迈进，这些机会被确定为提高系统效率的优先事项。6提高能源生产率–提高建筑效率：加强对智能效率改造和可再生能源项目的支持，重点是低收入家庭，社区和商业物业。–智能，高效的设备：越来越多地部署智能，高效的设备，例如空调。–分布式太阳能电池和仪表盘电池：将分布式太阳能电池和小型电池结合使用，使发电更接近需求，因此减少了T＆D（传输和分配）系统的损耗。效率和分布式能源（DER）脱碳的加热和冷却系统私人车辆，车队和公共交通的电气化–政策和法规：清洁空气区，国家ICE车辆销售逐步淘汰和提高的车辆排放标准。跨行业的协同效应，即电动汽车和公用事业公司投资于电动汽车基础设施和智能充电。规划许可和建筑法规以支持EV充电点安装。高效的价格信号可补充供应曲线，从而带来新的收入流（例如辅助服务）。–BEV（电池电动车）购买和充电点部署的赞助，共同出资或补贴。–技术开发可实现动态定价，并推出具有V2G / V2H / V2B功能的智能充电器。运输电气化需求优化和能源灵活性限制化石燃料的作用–区域供热和制冷（DHC）：地下热或冷热水管道网络，为区域内的多个建筑物提供服务，从而在供热，制冷，生活/工业热水和电力供应方面产生协同作用。–暖气电气化：灵活使用热泵，潜在地连接到区域供热网络。为热泵调整动态定价可以鼓励客户将热负荷转移到非高峰时间。优化需求以满足供应曲线–动态定价，ToU（使用时间）费率和需求响应：可以增加客户参与度，进一步减少风能和太阳能消耗，并为客户节省成本。–聚合：创建新的激励机制和计划，以鼓励DER聚合，以提供峰值负载和拥塞管理以及电压支持服务。净零碳城市：综合方法7 城市综合方法的好处大规模投资高效，清洁的能源解决方案将促进经济发展，同时为居民带来积极的环境，社会和公共卫生成果。特别是创造就业机会的潜力是巨大的。 《重新连线美国》发现，通过适当的融资和监管改革，向零净经济过渡将在未来15年内在美国创造2500万个新工作，到本世纪中叶将有500万个持续工作，这大约是这一数字的两倍当前能源行业直接和间接支持的工作数量。2020年，世界经济论坛与埃森哲（Accenture）合作开发了系统价值框架。该框架使领导者可以更全面地评估整个市场中潜在能源解决方案的经济，环境，社会和技术成果，从而将重点从成本转移到价值。在几个全球市场上进行了分析以证明该框架。分析表明，继续投资以促进城市的能源转型可以带来积极的成果，从而创造就业机会，减少温室气体排放和在短期内对人类健康和用水有重大的共同好处。7要了解有关此框架和市场分析的更多信息，请访问系统页面。零碳净城市：综合方法8 图表3最大化全球城市的系统价值收益欧洲通过提高效率的举措，利用数字化和需求优化来提高智能灵活性，以及通过向电动汽车和脱碳供暖系统过渡来加速电气化，可以在2030年之前为欧洲城市脱碳：263吨巴西通过持续投资“互联高效城市”，到2025年，可能会获得显着收益：45吨美国美国复制《 2009年美国复苏法案》的投资水平，可以专注于实施智能建筑和能源基础设施，从而使消费者的能源成本保持较低水平。到2025年，将其与道路运输电气化和电动热泵的部署相结合可以产生以下好处：110吨印度能源效率投资经济学在印度很强。到2025年，重点提高新住宅和商业建筑的A / C效率并加强建筑效率标准，并结合优化电网以减少输配电损失，可以带来以下好处：151吨可能额外减少263 Mt的CO22030年的排放量。运输的电气化，加热和冷却的除碳以及需求的优化将是主要驱动力。电力基础案例CO累积减少45Mt的潜力2到2025年的二氧化碳排放量，是基于更高效的电器和公共服务，电动出行和分布式发电带来的约7％的效率提升。有可能进一步减少110Mt的CO2到2025年的温室气体排放。建筑物，交通和工业的清洁电气化与需求优化相结合将成为主要驱动力。减少CO2排放物到2025年。68万> 1m55万到2030年，智能充电和电动汽车基础设施的发展领域可能会增加680k的1年工作；安装高效的电器，例如热泵，智能计量和其他需求优化计划。潜在的>到2025年，智能建筑（建筑，材料），电网现代化和高效电器（例如HVAC）将创造100万个就业机会和照明。到2