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AC米兰官网-欧盟未来社区能源革命 (终)︱当城市开始发电:能源网络的未来图景

更新时间:2026-03-22点击次数:

  AC米兰·(中文)官方网站-Milan brand-在多个示范城市中,建筑节能改造、屋顶光伏、区域供热、储能系统、电动交通与智慧电网正在被整合为一个动态的能源网络:街区不仅能够自给自足,还可以在不同时间与城市电网进行双向互动,实现能源的共享与调度。

  更重要的是,这些示范区正在逐渐从“孤立项目”转向“城市规模网络”。未来城市可能由多个能源盈余区组成,通过数字化能源平台实现互联互通,形成类似“互联网结构”的城市能源体系。然而,挑战同样明显:法规体系尚需完善,跨部门治理复杂,商业模式仍在探索,老旧城市更新成本也不容忽视。

  但可以确定的是,PED代表了一种新的城市想象——城市不再只是能源的终端消费者,而是一个分布式、协同化、可再生的能源生态系统。在碳中和时代,这或许正是未来城市最重要的基础设施革命之一。

  能源法律监管体系正经历从集中式向分布式的范式转变,传统框架基于单向电力流动设计,难以适应屋顶光伏等分散式可再生能源发展,尤其缺乏对本地双向能源流动(如点对点交易)的监管支持。能源盈余区(PED)的创新模式要求动态平衡本地发电、储能与消费,亟需建立微电网管理、自动能源交易及电动车集成等新规则。欧盟通过《清洁能源一揽子计划》推出关键突破:修订指令承认能源社区(LEC/REC)的法律地位以赋权本地管理,引入电价激励机制推动绿色转型,并更新《建筑能效指令》强化建筑与能源系统协同。过渡期采用监管沙盒机制(如+CityxChange试点),允许城市测试创新模式以验证新规;同时重塑电网运营商角色,推动配电网运营商(DSO)向“社区网络运营商”转型以承担协调责任。当前挑战在于成员国需1-2年转化欧盟指令,且本地市场设计、灵活易及多主体利益分配等规则仍处原型阶段,需持续整合电网、热网、交通与建筑等多领域政策以实现系统性演进。

  PED治理是一个涉及多利益相关方协同的复杂演进过程。其核心挑战在于整合市政当局、开发商、能源供应商、市民组织等多元主体的差异化目标,构建开放式创新生态。市政当局通常主导初期项目,需将PED纳入城市可持续战略,并确保建立跨部门高层协调机制、设计公平的权责分配与激励机制、强化市民参与以保障需求匹配等关键环节。在欧盟层面,PED时是作为落实《国家能源与气候计划》(NECP)的本地化工具,其他实践表明(如+CityxChange项目),强有力的政治支持与制度性学习平台是PED治理效能的关键保障。

  目前正在欧洲各地试点建设的能源盈余区(PEDs),只有具备可扩展性和可复制性,才能真正发挥其价值。因此,PEDs 应当具备天然的可增长性和可扩展性。作为能源转型过程中的一个中间环节,其核心理念是不断加强本地可再生能源的整合,并全面满足本地的能源需求。在示范试点阶段,通常需要选择特定区域进行实施,但理想情况下,其未来的发展路径应在规划阶段就有所体现。

  能源盈余区(PEDs)作为城市发展的新兴理念,正日益获得关注。它们通过整合先进的能源技术推动城市转型,但实际效益仍在试点验证中,因此系统性的监测与评估至关重要。本文将深入探讨PEDs监测评估的复杂性。我们将学习如何收集项目实施前后多维度数据,全面评估PEDs在环境、经济、社会层面的贡献。同时,文章会分析关键绩效指标(KPI)应用的优势与局限,包括数据平衡、监测偏差、精度理解及基线不确定性等挑战。最后,本文将探讨如何协调监测评估工作,借鉴智慧城市项目经验,助力PEDs的规模化推广与复制,并为城市规划者提供启动PED项目的实用建议,以期为城市可持续发展提供有益借鉴。

  传统意义上,能源生产和分配系统,以及围绕它的立法和监管框架,都假定存在一个集中的、分级的系统。这是能源转型的障碍。权力下放的努力和可再生能源的必要接入导致了一种范式转变。大型装置被视为发电厂,但建筑物上或附近的小型装置需要一个能够双向流动的局部配电网。在欧盟层面,这是由诸如《Electricity Directive》等指令来处理的,在欧盟成员国内部,则通过电网监管以及一般或特定的新可再生能源上网规则和电价来处理。

  PED更进一步,强烈包括本地和分散的能源产生,分配和存储;在电网的当地部分内,但同时与更广泛的电网相关。即使欧盟所有欧洲ANS包装的清洁能源现在通过“重铸”指令应用于应用,欧洲当前的大多数能源监管仍然旨在使传统的集中式发电和分销系统成为病房。权力下放是一个持续的话题,至少对于大规模可再生能源的进食,许多网格已经启用了双向能量流,并且在许多情况下,也用于当地的电力生产,例如通过房屋的PV。这样的进料会产生需要处理的干扰和IM余额。但是,这仅意味着将其馈入在那里进行管理的一般电网。这使本地管理和优化的选项受到了触摸,以及通过更好的计划直接与邻居交流的选择,从而进一步减少了网格的压力。

  图片来自2019年4月“智慧城市指南包:前进之路”会议。版权所有:欧盟Giedre dagelaite

  PED的一个特点是使用本地主动电网管理。例如,社区电网或微电网中能量流的本地平衡,能源资产和优化之间的(自动)点对点本地能源贸易和灵活性,电动汽车需求的集成,本地存储的使用,市场运作和系统运作的联系,上网电价的类型和特征,以及其他激励计划(针对家庭和工业消费者/专业用户)的使用。区域供热和供冷系统受到的监管较少,所需的控制结构也较少,因为就稳定性而言,它们比电网要求更少。

  图片来自2019年4月“智慧城市指南包:前进之路”会议。版权所有:欧盟Giedre dagelaite

  这种建筑物与当地电网之间的流动,无论是直接在邻居之间流动,还是通过当地社区电网运营商的角色流动,尚未成为现行法规的一部分。关于这一主题的新监管原则已在所谓的欧盟的“清洁能源为所有欧洲人一揽子计划(Clean Energy for all Europeans Package)中制定。

  随后,欧盟在能源领域的修订指令现在预计将逐渐将适合ped的新法规纳入主流,包括绿色转变的价格激励计划。欧盟成员国有一到两年的时间将新指令转化为国家法律。

  PED交易的市场机制将成为电力市场转型的一部分。为了实现原型,我们探索了不同的概念。

  当前的解决方案包括请求个人许可和分配的特定流程,或所谓的监管沙盒或试点的更大流程,作为监管机构建立测试区域的过程,目的是通过演示概念验证来适应当地、国家或欧洲的法规。这样的法律沙盒和特别补偿也允许在与地方或国家监管机构的谈判中测试具体的示范。

  除了能源交易外,灵活性的交易及其管理将成为PEDs的主要成功因素,因为它允许运营商管理容量并减少峰值。

  需要注意的是,交易市场被用作激励计划和能源资产控制的一种选择。对于一个拥有单一所有者的单一园区,可以有足够明确的个人利益,但在拥有众多利益相关者的复杂城市环境中,交易有望更好地分担责任和利益。PED的本地市场设计仍处于大量开发阶段,结果正在慢慢走出原型阶段。

  网格管理和定价的设置方式是主要的运营方面。一种可能的法律选择是创建当地能源社区的新实体,另请参见LEC,REC和CEC上的框(在第9页的“城市环境”一章中阅读更多内容)。另一个方面是接受欧洲能源系统中的变化作用,并在DSO(分销网络运营商)下方扮演角色:社区网络运营商,请参阅 +CityXchange有关监管机制的报告。

  这也将解决DSO不断变化的作用,并为DSO提供激励,使其成为过渡时期的积极合作伙伴,并在其发展中承担公平的责任。

  为了进一步推动城市推动这一主题的发展,一项关于监管框架的新智能城市市场倡议将于2020年10月启动,它将支持向欧洲绿色协议的气候中立城市过渡,并帮助城市提供监管框架条件和最佳实践。

  本节主要涉及电网。更广泛的讨论还包括有关电网、供暖/制冷电网、电动交通、建筑性能和建筑法规的进一步细节。需要考虑的进一步法规与其他建筑项目类似,包括许可流程、参与流程、数据交换、合同、财务法规等。其中一些方面也已包含在《清洁能源为所有欧洲人一揽子计划》(EU Clean Energy for all Europeans Package)中,例如通过重新修订的《建筑物能效指令》(Energy Performance of Buildings Directive)。

  能源盈余区仍是新兴系统,但其始终涉及多个组成部分以及数量庞大的利益相关方和贡献者。这些参与者各自拥有不同的目标、议程、利益诉求和限制条件。因此,PED的推进过程及相关项目具有高度复杂性,需要强有力的协调机制。本手册所讨论项目中的利益相关方通常包括:市政当局、房地产开发商、建筑业主、租户、电力与供热能源供应商、研究机构与高等院校、交通服务提供商、能源系统供应商、信息通信技术(ICT)公司、工业企业、中小企业(SMEs)、非营利组织或非政府组织(NGOs)、政府官员,以及至关重要的市民和市民组织。

  在街区或城市尺度上改变历史上形成的能源基础设施,比改造单体建筑设施更具颠覆性。此外,大多数PED项目还将包含城市更新和改造翻新,同时配合能源系统升级并实现必要的能源需求削减。鉴于这种复杂背景,实现PDE不可能一蹴而就。管理相应的城市转型过程需要一个精心设计的治理结构。

  考虑到PED作为城市转型项目的复杂性、规模及特性,地方政府在推动PED作为试点项目并将其融入更广泛的城市战略中属于明显的引领角色。PED可理解为具有特定治理结构的城市更新或智慧城市项目。在特殊情况下,也可能由大型房地产开发商或拥有园区式级区域的业主主导。展望未来,当PED更加主流化时,其他参与者可能会采取更多自下而上的方式。

  整合利益相关方并获得本地参与者(尤其是建筑业主和能源供应商)的协作承诺至关重要。同样重要的是市民的参与,以确保各项活动符合其需求,他们的关切和建议能够被倾听和采纳。此外,应与所有相关方达成公平的激励措施以及责任与利益的分配。否则,这些环节可能成为项目失败的关键点。

  项目发起者是PED进程中的关键部分,他们需要推进和协调与其他参与者的合作,确保获得利益相关方(包括来自城市的强有力支持)的高度认同。鉴于城市是重要的利益相关方,PED还应与城市愿景、城市发展规划以及可持续能源和交通计划(如SEAP、SE-CAP或SUMP)进行战略性协同。

  为建立必要的伙伴关系并提高项目成功率,推荐采用两种理念:开放式创新(Open innovation)开放内部创新流程,吸纳外部贡献与合作;四螺旋模式(Quadruple helix approaches) 意味着纳入广泛的创新生态系统,至少包括地方政府、企业、市民和智库机构。例如,旨在实现城市气候目标的非营利组织“Leuven 2030”,其治理结构自创立之初就采用了四螺旋模式。

  如引言所述,PED在欧盟能源转型中视为一个高度本地化且以城市为中心的机制。它既符合欧盟的能源与气候目标,也契合其智慧城市愿景。欧盟整体的减排和能效目标已转化为国家立法,并必须在能源消耗的主要场所——即欧洲城市——实施。因此,PED可为成员国实施其强制性的《国家能源与气候计划》(NECPs)提供切实贡献。

  此外,欧洲及城市的转型均以联合国可持续发展目标(SDGs)为基础。除了关于可持续城市的SDG 11目标之外,SDG 17“促进目标实现的伙伴关系”中阐述的目标和机制,也可为地方实践进程提供宝贵的框架。

  ATELIER项目联合当地公共部门及其他贡献者共同推进。其治理结构包含城市可利用的工具,如公共行政、政策、战略、公共财政、法规、城市规划及市民参与。治理应确保这些领域持续协调的促进PED发展。

  在+CityxChange项目中,两座灯塔城市(Lighthouse Cities)及其示范项目由各自的市政当局与本地合作伙伴及相关利益相关方共同协调。两个城市团队均获得强有力的政治支持,并在市政架构中处于较高位置,以便更轻松地跨部门开展工作。项目组织的定期协调和学习会议使各城市能够相互交流经验。这些城市正通过“宏伟城市愿景”(Bold City Vision)转型框架协调其本地战略与活动。

  特隆赫姆(Trondheim)市政当局正与联合国欧洲经济委员会(UNECE)合作,在一个新的联合国可持续发展中心内拓展与应用其战略框架。

  “扩展”(Scaling)是指在最初的PED基础上,增加更多的建筑、能源生产设施及其他相关组件。最关键的并不是那个最初的PED本身,而是其后续的扩展能力。这种扩展能力将验证PED概念是否具备对城市产生深远影响的可行性。PED的扩展对于整合可再生能源、推广智能能源解决方案具有重要意义。而PED的初始设计本身,也可能影响未来扩展的成败。例如,若某一虚拟PED在初期未充分考虑,随意选择了异地可再生能源生产方式,可能会限制下一个PED的选址和发展空间,从而影响实现 “能源盈余城市” 或“能源盈余区”这一整体目标。

  因此,在所有PED试点项目中,应与设计工作同步推进相应的扩展策略与方法,并将其纳入所在城市或地区的整体清洁能源战略中。扩展问题也将直接影响城市规划的基本原则与相关程序。问题在于,由于实施首个PED试点本身就面临诸多挑战,可能会导致人们对后续扩展潜力关注不足。

  如何在复制过程中充分考虑城市在规模、地理、人口、文化、气候、基础设施、经济背景等方面的差异?在城市设计与规划、投资与风险缓释模型、市民赋权、协同治理以及影响评估等方面,又有哪些基本要素是复制所必需的?由于PED的设计与运行表现高度依赖特定情境,复制工作充满挑战。此外,首个试点PED通常选址于城市中条件最优的地区,并精选最理想的构成要素,这也为复制带来一定局限。

  因此,在一个城市实施首个PED试点的同时,也应同步推进对其他区域和不同设计方案的探索与评估,这与“扩展”原则是一致的。

  在MAKING-CITY项目中,PED设计的方法论致力于增强PED的可复制性、可扩展性和可持续性。这一方法以城市的实际需求和优先事项为出发点,综合考虑本地资源可用性、可行的解决方案及相应商业模式,强调公众参与的决策路径。城市的具体需求是该方法论的核心。

  该方法的主要目标,是为每一座城市制定一套具体的规划、设计或指引,帮助其理解并逐步实践这一方法论的各个阶段,从而明确自身的发展需求、愿景和目标。详见《D4.1 PED设计的方法与指南》。

  能源盈余区是一个全新的概念。尽管它们建立在持续的城市转型以及久经考验的能源效率和可再生能源措施之上,但PEDs的关键创新仍在试点中,其实际效益尚未完全验证。因此,对PED试点和项目进行监测和评估至关重要。PEDs的潜在影响涵盖多个不同领域,从实现的温室气体减排到该区域积极的社会影响。这意味着监测和评估方法将涵盖来自不同学科的一系列不同方法。

  监测工作会使用在PED实施之前和完成之后(运营阶段)收集的数据。这些数据涵盖了从可再生能源产生的能量到利益相关者的参与度等范围。基于评估需要回答的主要问题是,PEDs是否能对城市的环境、经济和社会目标做出显著的积极贡献,以及它们如何才能实现规模化和复制。

  关键绩效指标是一种行之有效的监控和基于绩效的评估方法。它们衡量项目在实现特定关键目标方面的有效性。选择KPI的过程也有助于明确项目的成功衡量标准。然而,重要的是要意识到使用KPI的局限性和风险:

  局限性。需要在所使用的KPI数量与监测的详细程度和全面性之间取得平衡。对于复杂且范围广泛的项目,通常30到60个KPI的数量无法全面涵盖所有影响,这是不可避免的。

  监测偏差。在某些评估领域(例如能源),基于计量更容易明确界定量化影响。而其他领域则较为困难(例如公民参与)。风险在于,评估中更容易关注“容易”的影响,而这些影响不一定是最重要的。

  对准确性和精确度的误解。例如,PED试点项目在年度能量盈余方面取得的成果,只能通过深入了解准确度(不确定性范围)和精确度(系统误差)来解读。例如,如果能量盈余看起来是 2%,但误差和/或不确定性范围是5%,那么就不能肯定地宣称其拥有PED资格。

  基线的不确定性。任何监测和影响评估的一个关键起点是假设的基线:如果没有PED项目,该地区会发生什么?通常,基线是基于现状和正常情况确定的。

  局限性。需要在所使用的KPI数量与监测的详细程度和全面性之间取得平衡。对于复杂且范围广泛的项目,通常30到60个KPI的数量无法全面涵盖所有影响,这是不可避免的。

  监测偏差。在某些评估领域(例如能源),基于计量更容易明确界定量化影响。而其他领域则较为困难(例如公民参与)。风险在于,评估中更容易关注“容易”的影响,而这些影响不一定是最重要的。

  对准确性和精确度的误解。例如,PED试点项目在年度能量盈余方面取得的成果,只能通过深入了解准确度(不确定性范围)和精确度(系统误差)来解读。例如,如果能量盈余看起来是 2%,但误差和/或不确定性范围是5%,那么就不能肯定地宣称其拥有PED资格。

  基线的不确定性。任何监测和影响评估的一个关键起点是假设的基线:如果没有PED项目,该地区会发生什么?通常,基线是基于现状和正常情况确定的。

  出于这些原因,有必要使用关键绩效指标 (KPI) 和其他评估方法来补充基于绩效的评估,例如基于对关键利益相关者参与的进展进行反复反思的评估方法。

  最后,跨项目和PED试点项目的监测和评估协调对于实现跨项目评估和PED组合方法至关重要。此外,PED设计以及区域和城市背景的多样性很大,因此仅凭少数城市和PED试点项目就能得出有限的、更广泛的结论。

  专注于PED的智慧城市项目已发布其监测与评估方法,包括KPI的选择,例如:

  使用Oulu数字孪生模拟能源行为。在适当的情况下,目标能源行为只能进行部分监控。部分监控的原因有很多。其中一个原因是,采用智能控制,并且只能在有限的时间内进行控制,而不是在整个两年的监控期内。

  在Oulu对于部分监测的情况,最终监测结果将使用目标建筑物或目标区域的数字孪生模型进行模拟。在这种情况下,实际监测时间将用于训练和验证数字孪生模型。

  如果您是城市规划人员或其他利益相关者并且对PED感兴趣,建议您采取以下步骤:

  利用 SCC 灯塔项目、SCIS 和其他倡议分享的信息(例如,通过本手册中的延伸阅读建议)获取信息。此外,还可以与您所在城市的机构进行沟通,获取相关知识。

  绘制当地利益相关者的地图,并将他们聚集在一起。尽早让市民参与进来。对您所在城市PED的潜在影响进行共同评估。

  验证PED如何为您所在城市或地区的整体清洁能源战略做出贡献,并确保相应的自下而上和自上而下的方法能够产生协同作用。

  首先在一个或几个案例(试点)中测试该方法,同时解决您所在城市的推广和复制问题。

  绘制当地利益相关者的地图,并将他们聚集在一起。尽早让市民参与进来。对您所在城市PED的潜在影响进行共同评估。

  验证PED如何为您所在城市或地区的整体清洁能源战略做出贡献,并确保相应的自下而上和自上而下的方法能够产生协同作用。

  首先在一个或几个案例(试点)中测试该方法,同时解决您所在城市的推广和复制问题。