上海低碳街区的技术实践——以数字江海低碳总控为例
本文为中国城市规划设计研究院上海分院林辰辉在“2021年度中规院学术交流会”上做的报告，感谢作者授权发布。感谢会议主办单位总工室等部门提供的资源支持！
演讲者 | 林辰辉
中国城市规划设计研究院上海分院院长助理
城乡建设是碳排放的主要领域之一。国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》中明确指出，“加快推进城乡建设绿色低碳转型”，“推动建立以绿色低碳为导向的城乡规划建设管理机制”。因此，研究贯通规划-建设-管理全过程贯通的低碳总控技术，对于推动城乡建设绿色低碳转型发展具有重要意义。
本文涉及的“街区”，是指面积在1-3平方公里左右、功能复合，具有相对完整的能源系统及基础设施系统，拥有相对明确的管理运营主体的城市建设区。
为什么要聚焦街区尺度研究低碳技术？一方面，街区是关键的减碳单元，能源可调节、资源可循环、交通可步行，是系统推进减碳工作的尺度适宜的空间载体。另一方面，在城镇化后期，建设实践大多在中微观尺度展开。国际上大家耳熟能详的一些实践，包括哈马碧湖城、皇家海港城、登加新镇等等，都是在1-2平方公里这个尺度。伴随我国城市建设进入存量提升的阶段，研究1-3平方公里的低碳街区建设技术具有重要的实践指导意义。
2021年，住房和城乡建设部与上海市政府签署《共建超大城市精细化建设和治理中国典范合作框架协议》，要在上海5个新城选取2个规模适宜、功能复合的片区作为绿色低碳试点区，探索城市规划建设管理全生命周期碳排放监测和约束机制。其中，中规院上海分院承担了奉贤区数字江海绿色低碳试点区的低碳总控工作。该项目位于奉贤新城东北部，总用地约137ha，建筑规模约183万㎡，规划就业岗位2-3万人，是典型的城市街区。
奉贤区数字江海产业园用地规划图
图片来源：奉贤南桥新城FXC1-0016单元控制性详细规划01-15 街坊增补图则
在这项工作中，我们主要围绕技术逻辑和行为逻辑两条主线开展工作。一方面，技术是不停迭代的，我们需要思考怎么进行能源、建筑、资源最新技术的应用；另一方面，低碳的行为方式也非常重要，我们想营造大家喜欢的绿色出行、绿色就业、绿色生活、绿色休闲的场景，吸引人才在这里就业生活。围绕技术逻辑和行为逻辑，我们强调三个核心技术的应用和四个生活场景的营造。
技术思路框图
技术逻辑：新技术的应用与迭代
（1）能源重置技术
能源系统规划布局图
首先，需要评估场地可以适用的可再生能源类型。经过资源优劣势、适用度的比较分析，可以发现，分布式的光伏仍然是最适合这个场地的可再生能源资源。
其二，管控可再生能源的承载空间。我们通过确定安装光伏发电的面积占屋面、墙面面积的比例，确定新建建筑采用光伏建筑一体化技术的比例，来管控安装光伏的承载空间。
其三，示范光伏的新技术。包括光伏薄膜为代表的光伏建筑一体化（BIPV）技术、光伏绿化一体化（GRPV）技术。
其四，布局分布式的能源中心。能源中心服务的对象有一个经济规模，经过论证，这个经济规模大约是1km2用地面积、150万平方米左右的建筑面积。能源中心的选址也很重要，要综合考虑建设成本和运行成本。建筑成本低，要求尽量靠近用负荷中心，尽量不要跨越河流边界；运营成本低，则要求服务范围内的用地功能越综合越好，让波峰、波谷的用电更加均衡。我们在综合考虑建设成本和运行成本之后，布局了两个能源中心。
最后，还要布局街区级新型储能设施、搭建能源孪生系统。能源孪生系统旨在建立一个多能优化、智慧调节、闭环管理的能源系统。应对晴天、雨天等各种气候条件，可以形成不同的能源调用模式。
多能优化、智慧调节、闭环管理的能源孪生系统框架
（2）未来建筑技术
一方面，我们对绿色建筑、超低能耗建筑进行规划布局。要求民用建筑执行绿色建筑二星以上标准、大型公共建筑执行绿色建筑三星标准、工业建筑执行绿色工业建筑标准。同时，要求居住建筑示范超低能耗建筑技术。
另一方面，我们在数字江海强调“中层中强度”的建筑形态布局。单位建筑能耗随建筑高度的变化呈U型分布，虹桥地区的建筑能耗监测数据表明7000-12000m²的中等体量建筑的单位能耗较低，因此，“中层中强度”是较好的低能耗的建筑形态布局。
上海虹桥地区的建筑能耗监测数据表明7000-12000m²中等体量建筑的单位能耗较低
（3）零废循环技术
其一，绿基循环。数字江海所在区域现状是苗圃基地，绿化环境非常好，我们希望借鉴新加坡景观替换区的概念，通过多种补偿绿化的形式实现场地100%的绿化返还，让场地整体的碳汇总量不降低。
新加坡的景观替换区通过多种立体绿化形式实现100%绿化返还补偿
其二，水资源循环。我们建立起一个雨水回用的工具箱，通过建筑地下的雨水回收装置和公共空间里的雨水调蓄池，将片区的雨水资源化利用率从2%提升到5%。
其三，生活垃圾循环。我们规划气力回收系统，每套系统包含中央收集站、公共管网和物业管网三个部分，小区、园区的末端由物业人员专门投放，实现更高效的垃圾回收，也避免了垃圾转运带来的污染。
其四，建筑垃圾循环。相比生活垃圾，我国建筑垃圾的资源化利用率非常低，只有9%。那么结合数字江海的分期开发，我们想形成一个建筑垃圾的迭代利用，一期产生的废砖、废弃混凝土，通过再生企业的就地处理，变成二期的碎砖骨料、再生透水砖和再生混凝土。整个建筑垃圾迭代下来，可以减少4万吨的建筑垃圾浪费。
建设过程中建筑垃圾进行分期迭代利用的模式图
行为逻辑：生活场景营造与价值观引导
除了新技术的应用，我们希望在试点区营造绿色的生活场景，引导具有相同绿色价值观的人群在此集聚。学习瑞典哈马碧生态城的12条绿色导则，营建绿色出行、绿色就业、绿色生活、绿色休闲等大家向往的城市场景。
（1）绿色出行场景：建设风雨连廊、温馨街道与智慧公交系统
针对绿色出行，我们设计了全天候的慢行系统。其中，晴道包括道路两侧绿道和街区公共通道；雨道即风雨连廊系统，约3.8公里。我们规划了人性化、更温馨的街道，设计了小型化、智慧化的微公交，助力数字江海绿色出行。
（2）绿色就业场景：展示场与政策包吸引绿色低碳的企业入驻
绿色低碳的企业会愿意在此集聚，因为规划有展示场，低碳企业的技术装备第一时间在这里可以落地展示；规划有政策包，低碳企业可以获得低息贷款，产品出口可以享受碳税减免，企业员工可享受公租房、入学等优惠政策。
（3）绿色生活场景：开展社群营造，试点碳普惠
构建企业公约，鼓励入驻企业自愿发布碳减排、碳中和行动计划；开展社群营造，居民通过手机扫码可以参与浇树、浇花等各类环境保护行动；试点碳普惠机制，居民进行生活物资的回收利用可以获得积分，积分可以到社区中心换取各类运动设施的使用时间、或者是垃圾袋等小件物品。
绿色生活场景构想
（4）绿色休闲场景：让低碳变得有趣
我们规划了低碳主题公园，里面有发电的地砖、能感知光照的光伏薄膜、智能垃圾桶、智能雨水回收喷淋系统等，让低碳变得有趣，让居民们、企业员工们可体验、可参与。
寻求平衡：平衡技术逻辑与行为逻辑，平衡新技术应用与建设成本
在数字江海试点区，我们不是一味强调堆砌新技术，因为大量新技术应用会带来建设成本显著上升的挑战。我们希望好平衡技术逻辑与行为逻辑，强调政府、市场、社会形成合力，在试点区形成良性的循环。
强调政府、市场、社会的合力形成良性循环
我们希望平衡好新技术应用与建设成本的关系。假设构建一个矩阵（如图），横纵是建设成本，纵轴是减碳量。那么适宜推广的技术最好是低成本、高减碳的技术，像建筑光伏、地源水源热泵、建筑垃圾循环等；其次的技术是低成本低减碳、或者高成本高减碳的技术，比如建筑光热、绿色建筑、超低能耗建筑、液流储能、能源中心，都属于这两类；存在问题的技术是高成本但低减碳的技术，比如吸碳材料、碳井技术等。
新技术应用中减碳量与建设成本的关系图
我们将这些探索与思考，总结形成《上海市新城绿色低碳试点区建设导则》并予以推广。《导则》既有低碳技术，也有绿色生活；既有约束性指标来实现底线要求，也有引导性指标来兼顾各个地区的特色。
形成并发布《上海市新城绿色低碳试点区建设导则》
低碳总控：贯通规划-建设-管理-运营四个环节
在完成了规划设计、总结形成《导则》之外，其实更难的是怎样才能真正打通“规-建-管-运”四个环节，让低碳街区的规划落地实施。
（1）建设环节：创新低碳建设总控机制
在建设环节，我们提出通过低碳总控机制来把握试点区建设。
首先，编制总控“一张图”。把所有要控制的要素，包括能源站、能源管网、绿色建筑、生活垃圾的气力回收系统等都落图形成总控“一张图”。
其次，明确各地块的低碳控制指标。比如光伏安装的要求、雨水回收的要求等。这些不是落在总图上的，而是要对开发地块形成控制指标要求的，我们都明确出来。比如我们测算了屋顶的辐照峰值小时数，达到基本级1100小时以上的占86%，达到二级1300小时以上的62%，因此二级以上的地区我们就要重点利用；再比如，我们测算了不同立面的日照条件，提出南墙光伏安装面积占整个墙面面积的比例不小于40%，东西墙不小于30%，屋顶不小于50%。
再次，协助开发主体对施工图进行低碳专项审查。配合开发主体对建筑施工图进行低碳专项审查，看屋顶光伏、光伏薄膜幕墙、地下能源站、地下雨水收集系统是否得到切实的落实。在这个过程中有很多审查的技术细节内容，比如光伏薄膜技术把光伏薄膜和玻璃压制在一起，这就产生了一种新的幕墙产品，综合成本更低，施工也更加简单。但存在一个问题，因为是新的幕墙，现有的建筑幕墙安全规范还无法界定其安全性，需要进行专门的技术评估，这就是在专项审查中会遇到的新问题要去沟通解决。
最后，还要搭建供应商企业库。为了将低碳技术落地，需要积极对接各类企业，搭建供应商的企业库。
（2）管理环节：研发街区碳排计量管理系统
我们提出街区碳排的计量管理系统技术框架，通过接入建筑的用电数据、冷热能的用能数据、可再生能源的发电数据、还有资源消耗数据，可以监测、反馈每个地块的碳排放情况。
城市街区碳排计量管理系统示意
（3）运营环节：后期维护需要专业团队
运营环节至关重要，运营维护不好将导致成熟的低碳技术也无法实现预期的效果。如光伏发电设施、能源中心、能源孪生系统、垃圾气力回收系统、智慧化微公交系统等，都需要专业化的运营团队进行维护。
结 语
城市街区是一个重要的减碳单元，是可以发挥规划系统性减碳、低成本减碳优势的关键空间尺度。在低碳街区的场景营造中，我们试图把握技术逻辑和行为逻辑两条主线。减碳并不应该是高成本的，而是追求合适的技术，追求政府、市场、公众的合力。同时，一个低碳街区真正能够落地实施，还有赖于“规-建-管-运”的全面打通。
最后，感谢为该项工作付出的所有领导、同行以及项目组成员！
LIST
项目总负责：王凯、郑德高
项目负责人：孙娟、林辰辉、罗瀛、吴浩
项目团队：陈阳、翁婷婷、陈海涛、谢磊、毛斌、董韵笛、周梦洁、杨鸿艺、高靖博、张庆尧、李丹、申卓、戚宇瑶、秦潇、方慧莹
感谢上海市住房和城乡建设管理委员会、上海数字江海产业发展有限公司和上海市建筑科学研究院有限公司的大力支持！
报告整理：马诗瑶.