基于能源景观理论的寒地村镇体系生物质能空间规划研究

In order to solve problems of energy crisis and environment pollution in cold regions of China, we make cross-over study of urban-rural planning and energy resources as research foundation, and analyze biomass energy’s developing location and spatial distribution laws in cold region’s village-town systems from perspective of energy landscape, and then we will draw up biomass energy’s spatial planning. By using GIS and RS technology, we can analyze cold region’s villages and towns’ forms, traffic condition, topography conditions, etc., and delimit suitable building area for biomass energy’s development. Under principle of optimal economy without destroying ecological environment, we can estimate optimal location, construction scale and effective range of sole biomass energy’s development land according to villages and towns’ scale, energy demand, transportation costs, etc. After that, we will apply comprehensive analysis of villages and towns’ distribution density, population distribution, transport capacity, etc. to evaluate efficiency, distribution density and coupling mode of energy network, which consists of multiple biomass energy’s development land. Because biomass carrier can be stored, we can reveal temporal and spatial distribution laws of biomass power generation according to regional energy demand, and establish power grid’s peak shaving mechanism by using biomass energy to ensure power grid’s continuous steady adequate supply. With biomass energy’s spatial planning of cold region’s village-town systems, we can avoid divorce between energy planning and spatial planning, and optimize energy supply-demand structure, and reduce consumption of non-renewable energy, and then energy crisis can be relieved, and environment quality can be improved.

为解决我国寒冷地区能源危机与环境污染问题，以城乡规划学与能源资源学交叉研究为基础，从能源景观视角揭示寒地村镇体系生物质能开发选址与空间分布规律，制订生物质能空间规划。利用GIS与RS技术分析寒地村镇布局形态、交通条件、地形地貌等要素，划定生物质能发展适建区。在不破坏生态环境的前提下，以经济最优为原则，根据村镇规模、能源需求、运输成本等要素确定生物质能发展用地的最优选址、建设规模、服务范围。综合分析村镇分布密度、人口分布状态、路网运输能力等要素，评估由多个生物质能发展用地构成的能源网络的运作效率、分布密度、联结模式。发挥生物质可存储的优势，依据区域能源需求状况量化生物质发电的时间与空间分布规律，建立生物质能与电网的调峰机制，保障电网持续稳定足量供应。制订寒地村镇体系生物质能空间规划能够弥补能源规划与空间规划脱节的不足，优化能源供应与消费结构，减少不可再生能源消耗，缓解能源危机，改善环境质量。

本项目以城乡规划学与能源资源学的交叉研究为基础，从能源景观视角审视我国快速城镇化过程带来的寒冷地区不可再生能源短缺与环境污染问题，以寒地村镇体系为研究对象，运用GIS、RS技术对寒地村镇体系的生物质能空间规划进行研究。本项目研究意义在于描述特定气候、经济、社会条件下生物质能发展用地与寒地村镇体系之间的空间结构关系与作用机制，为政府提供发展生物质能的空间布局模式与策略指导，发挥寒冷地区生物质能丰富的优势，替代部分煤炭、石油用于发展建设，优化能源供应与消费结构。研究目标是建立生物质能空间规划，解决能源规划与空间规划脱节的问题，通过图纸、文本、GIS数据等成果形式改善现有的区域指标分配的单一能源规划方式，形成可操作性更强的新型能源规划成果形式。本项目在研究过程中致力于探究生物质能发展适宜性以及生物质能发展用地规划布局模式，并且从热能利用效率、原料运输成本、整体能源利用效率、城市供热预测等影响因素来展开具体层面的研究。本项目在研究期间超额完成了任务，研究成果包括5篇SCI检索论文、1篇EI检索论文、1篇CSSCI检索论文、3篇核心期刊论文、1篇SCOPUS检索论文、1篇国内会议论文、1部学术专著、3项国内发明专利。上述研究成果在生物质潜能评估、生物质能发展适宜人口密度、管网铺设最佳距离、运输成本等层次均取得了详细的量化分析结果。本项目在国内首次提出能源景观的理念，形成城市绿化残余物利用方法，测算生物质载体运输成本，结合富锦市、同江市、建三江农场等寒地村镇体系案例进行理论与实践结合的探索研究。本项目的科研计划以优化改良目前的能源供应与消费结构为目标，致力于改变目前仅利用生物质发电为主的能源利用格局，充分利用东北地区充裕的生物质能源来满足冬季采暖需求，大量节约煤炭、石油等不可再生能源，优化能源供应与消费结构，间接推动国民经济发展。