城市是現代產業和人口高度集聚的地區，是經濟社會高質量發展的中流砥柱。城市也是能源消耗和溫室氣體排放的集中區域，是實現我國“雙碳”目標的關鍵所在。我國城市在持續快速發展的進程中，要在時間短、基礎弱、任務重的現實情況下，實現碳達峰碳中和面臨的壓力和挑戰顯而易見。在新發展理念指引下，通過城市與能源協同發展，因城施策探索城市碳達峰碳中和模式和路徑，是實現城市和能源高質量發展的重要途徑。

01 城市碳達峰碳中和對全社會碳達峰碳中和至關重要

我國城市規模大、增長速度快、發展空間大，現在和將來都是“雙碳”和能源革命的主戰場。從發展規模看，截至2022年底，我國城鎮化率已經達到65.22%，城鎮人口達到9.21億，無論從體量還是占比都創造了歷史新高。從發展速度看，我國仍舊處于新型城鎮化快速發展期，過去10年，我國城鎮化率增長了11.49%，是我國歷史以來城鎮化率提升最快的時期。從發展空間看，我國城鎮化率與世界上主要的發達國家相比仍有15%~20%的差距，預期未來仍有較大的提升空間。由于人口和產業不斷在城市匯聚，我國能源消費也高度集中在城市。近年來，我國城市能源消費在國家能源消費中的占比達到88%，城市碳排放占全國碳排放的比重也高達85%，且總量尚未達峰。由于城鎮化率的快速提升，近年來我國能源消費的增量主要由城市貢獻，2018年至2022年，我國城市能源消費量由不到42億噸標準煤上升到超過48億噸標準煤，基本等同于我國同時期全國能源消費量的增量。

城市具有實現“雙碳”目標必需的技術、人才、資金和市場優勢，蘊藏著實現“雙碳”目標的巨大潛能。城市是能源示范實踐的制高地。城市是各項國家重大戰略落地實施的基本單元，在這個包含各類執行主體和實施對象的單元中，最容易融合多方需求，形成綜合多元的“雙碳”解決方案。城市是能源創新的制高地。城市強大的創新要素聚集能力為新技術、新產業、新業態、新模式的孕育發展提供了豐厚土壤。城市是能源投資的制高地。智慧能源、綜合能源系統、分布式能源、新型儲能、充電樁等城市能源基礎設施是新型基礎設施的投資重點。城市是能源市場改革的制高地。城市具有最為豐富的能源市場主體、應用場景以及交易環境，最能激發有效競爭的市場結構和市場體系不斷完善。

推進城市能源“雙碳”，就是培育城市高質量發展新引擎。為實現碳達峰碳中和目標，城市能源革命驅動發展高能效、低排放、低污染的現代高質量城市經濟體，支撐城市可持續競爭力提升。通過資源大范圍配置和本地可再生能源的充分利用，推動跨城市間聯防聯治，有效在城市群實現能源資源的合理利用，減小并控制污染物排放，驅動城市生態文明建設。通過推動城市能源發展理念、治理技術和變革模式的創新和提升，構筑數字化智慧化的城市能源管理平臺，打破城市能源條線管理壁壘，驅動城市治理水平升級。通過帶動新能源、節能環保等產業升級和轉型，創造更多高水平就業崗位，提供更加以人為本的能源服務，為城市居民美好生活作貢獻。

02 城市碳達峰碳中和面臨艱巨挑戰

實現城市碳達峰碳中和是一個復雜的系統問題，面臨五方面挑戰。

一是城市能源消費需求在城市規模擴大和經濟發展影響下仍將剛性增長，能源供應保障和碳排放控制之間矛盾突出。2035年前我國經濟將邁入中等發達國家水平，我國城鎮化率也將保持年均增長0.6%的較快水平，兩個主要影響因素疊加下，城市能源消費特別是電力消費將繼續保持剛性的增長，而供應側在較長時期內仍不能實現完全綠電。盡管通過能效提升和能源結構轉變，可以有效緩解能源消費總量增量并控制碳排放增速，但仍不足以中和需求增長帶來的排放增加。這意味著在相當長的時期內，快速發展的城市將面臨電力保供和碳“雙控”的多重約束，需要城市和能源發展模式創新突破。

二是我國大部分城市傳統能源資源相對匱乏，新能源供應不夠穩定，能源供應存在較大缺口和波動，新的供需平衡下資源約束有待破解。城市能源安全可靠供應是城市高效運轉的基礎，而大部分城市天然具有能源資源稟賦差的基礎特征，經濟社會發展的資源約束明顯。雖然“雙碳”下伴隨著碳“雙控”推進，非化石能源和外來電力在城市能源供應結構中占比不斷提升，減緩了部分本地資源約束帶來的矛盾，但同時又帶來能源供應波動性不斷加強、能源對外依存度不斷攀升等新問題，城市能源面臨要求更高和供給更不穩定的雙重壓力。如何處理不可靠能源為主的能源體系下的安全供應和保障成為重大挑戰。

三是能源開發利用過程中排放大量溫室氣體、有害氣體和粉塵顆粒，加劇破解城市環境問題的挑戰。能源利用是城市污染物排放和溫室氣體排放的重要根源。同時，城市的新型能源體系和新型電力系統建設剛剛起步，與可再生能源特征匹配的能源系統還未建成，對能源結構優化的支撐有限，對減少溫室氣體和污染物排放的貢獻有限。短期來看，高排放高碳的特征依舊明顯，且會加劇城市環境挑戰和熱島效應，增加災害發生概率。

四是碳減排核心技術遠未成熟，能源結構調整及產業結構升級無法一蹴而就，城市協同推進降碳、減污、擴綠、增長面臨“瓶頸”。技術創新是實現城市碳達峰碳中和的根本，城市構建多元能源供應體系、清潔低碳能源消費體系，與各種能源技術的發展與突破密切相關。目前，從材料到技術到裝備，各類儲能技術、碳捕捉和碳封存技術、高效率太陽能電池、可再生能源制氫、可控核聚變、零碳工業流程再造等碳減排核心技術遠未成熟。規劃建設新型能源體系，滿足未來城市對能源系統的多元化要求，還需要突破新的材料、新的技術、新的裝備創新瓶頸。

五是城市各能源系統間、能源與其他行業間協同發展的體制機制尚未形成，市場壁壘、信息壁壘依然嚴重，導致資源利用效率繼續提升困難重重。城市中存在大量的場景，需要通過不同能源系統之間的協同，實現能源效率的深度挖掘，而城市能源從規劃、建設到運營，不同的環節面對不同的政府與市場主體，不同的能源品種也分別有不同的上級主管部門分別管理，城市能源管理涉及管理部門多、管理權限條線復雜且多數為線條管理。與此同時，各個擁有數據的能源企業和用能主體，一方面缺少數據共享的意愿，另一方面缺少數據共享的機制和安全保障。在以提升系統能效和綜合能源服務為主的未來城市能源系統中，這樣的管理方式逐漸不能適應以用戶為中心的未來能源服務方式以及更多產銷一體用戶出現的趨勢。能源系統缺乏協同、管理條塊化、信息壁壘等嚴重制約了能效進一步提升的空間。

03 以城市與能源協同發展的理念因城施策促進碳達峰碳中和

推進城市“雙碳”工作，必須以城市與能源協同發展的理念為指導，找準城市能源發展和轉型的起點，立足城市實際，綜合考慮城市定位、發展目標、能源稟賦、能源需求、能源基礎設施等因素，通過分析城市與能源的內在作用機制，結合城市的發展目標和階段性需求，形成推進城市能源碳達峰碳中和的路線圖。

首先，應以“三個視角”來剖析城市與能源的相互影響關系并掌握城市實現“雙碳”目標的起點。通過歷史視角，縱向分析城市能源系統和碳排放現狀形成的背后影響因素，分析各種因素相互作用的機理；通過比較視角，分析城市與國內外典型城市在各個維度存在的差異，汲取碳達峰碳中和實踐經驗；通過系統視角，將城市碳達峰碳中和的模式和路徑置于城市發展大局下觀察，判斷“雙碳”有關措施是否有利于促進城市的高質量發展。

其次，應抓住城市在特定階段的主要矛盾，瞄準主要方向，制定城市“雙碳”解決方案。在“雙碳”目標下，解決特定發展階段能源供需矛盾是城市能源發展的基本動力。科學研判城市“雙碳”階段和發展方向，要立足城市和能源協同發展的視角理解城市能源的作用機理，洞察不同發展階段城市能源面臨的主要矛盾和矛盾的主要方面，分析梳理影響城市能源的動力因素，總結判斷這些因素在不同發展階段的由量變至質變的動力變化情況，形成對城市能源發展歷程的整體理解。以北京和蘇州為例，盡管未來能源發展的動因都是向清潔低碳、安全高效、便捷共享的方向加速演變，但北京的城市定位、第三產業為主的產業結構，決定了北京未來脫碳的重點將更加集中于建筑、交通、能源結構和個人消費等方面。而蘇州正在建設成為世界級的制造業中心城市，工業制造業長期占據接近一半的比例，煤炭在本地消費和電力生產中仍占據較大比重，因此，蘇州未來脫碳的重點將更加集中于能源結構和工業等方面。

再次，應結合城市基本條件和發展目標，細化“雙碳”目標實現路徑，有重點有層次地部署重點任務。在明確發展起點和未來目標的基礎上，能夠明晰不同階段的主要矛盾，并結合內外部資源制定相應的“雙碳”實現路徑。以北京為例，過去30年以來，北京已經經歷了以“脫煤、提氣、增電”為主要特征的能源轉型過程，綠色低碳化水平顯著提高。結合北京的城市定位和經濟社會基礎，北京主要通過加大本地非化石能源和外來綠電占比實現高質量達峰，并通過終端的電氣化和在全國一體化格局中減少電力碳排放來實現碳中和。而能源利用效率提升和能源結構低碳化是蘇州實現“雙碳”目標的兩大關鍵路徑。長期來看，煤炭的壓減控制和外來電中清潔電力的提升是能源供應低碳化的重點任務，而依靠能源互聯網、數字化技術以及產業升級實現終端能效提升將是當前及未來能源消費改進的重點任務。

最后，城市應承擔起能源創新的使命和責任，為高質量實現“雙碳”目標提供不竭動力。城市具有高度聚合創新所需的資源和對象等不同元素的突出優勢，天然地將成為能源創新的集中地、試驗田、孵化場。在實現“雙碳”目標過程中，城市將為能源創新凝聚研究、產業、金融、人才等各類資源，為各類新興技術產品驗證示范提供多樣應用場景，為多元主體開放合作創造互動平臺，以各類元素融合碰撞引燃創新動力，引領并加快能源科技自主創新和推廣應用步伐。面向能源低碳轉型出現的新特征、新需求，城市能源創新，最有可能實現各類型靈活性資源的聚合，最有可能實現系統分而治之的局部平衡，最有可能實現低投入高產出能源系統的構建，從而成為規劃建設新型能源體系、發展新型電力系統提供新形態、新模式。

【作者系國家電網有限公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司執行董事（院長）、黨委書記】