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摘要：本文研究了城市能源的生态化利用方式，从能源结构优化的角度阐述替代现有以石油和煤为主体的能源利用结构，减少化石能源的利用，着重介绍了太阳能、风能和生物能利用模式，逐渐增加生态能源的利用比例，达到减少环境污染，减少温室气体排放的效果。
关键词：城市能源；结构优化；生态能源
城市资源的生态化利用方式的转变，主要从能源结构优化、能源效率提高和物质资源的循环利用三个方面进行提升。能源结构优化，减少化石能源的使用，多使用太阳能、风能，在足够安全保障条件下的使用核能都会减少温室气体的排放，对于地球温室效应的缓解有帮助1，同时化石燃料燃烧排放的污染物对于自然环境也是沉重的负担，需要自然环境的自净能力消除这些环境污染，从生态安全的角度来看，减少污染物的排放同样利于自然环境稳定性和生态性的维护，对于提高城市生态安全系数是由帮助的，从而提升了城市对于高温热浪的抵抗能力；2提高能源的利用效率、循环使用物质资源首先就会减少城市生态系统对自然系统的依赖程度，减少从自然界中获取物质和能量的数量，有助于自然生态系统稳定性的保持，同时也相应的减少了开发资源所需人工活动排放能耗，减少了向地球表面排放的热量3。
1.1能源结构优化
随着消费总量的日益攀升，这二者所占的比例对于环境保护和提升来说产生极大的消极影响，其烧燃排放物是大气保护的主要阻碍，需要从能源结构优化的角度进行提升，能源结构的生态性改良最主要的方式是寻求替代能源4。
从目前的科技角度来讲核能、太阳能、风能、潮汐能、水电能、地热能和生物能都具备了规模生产的能力；地热能、风能、潮汐能和水电能源的开发需要特殊的地理环境，无法实现全覆盖，并且可利用的能源数量也有限，核能的开发利用不受地域限制，开发利用的潜力很大，对于环境造成的污染也在可控的范围之内，只是目前其技术手段尚未非常成熟，无法保证其百分之百的安全生产，历史上曾经出现多起核电站发生事故而造成放射性物质泄露的灾难，其对环境造成的污染要远远超过目前存在的环境污染问题，从安全角度出发还不能大规模的推广核能源的广泛使用，已经开始大量使用的国家如法国、日本已经开始削减核能的使用比例，同样是因为其存在的潜在安全威胁太大，一旦发生事故无法承担其后果，相信随着安全技术和开发利用手段的不断加强，核能的使用会越来越安全、可靠，除去安全威胁的因素，核能还是未来替代化石能源的主要发展方向；目前来看太阳能、生物能受地域影响最小，开发利用的门槛也不高，是目前阶段进行能源利用方式生态性改造主要方向。从图6-1中可以看出我国的能源消费结构目前仍旧是以煤炭和石油为能源结构的绝对主体。
1.2太阳能利用
太阳能是绝对的清洁能源，其产生的过程不需要消耗任何的资源，不需要任何的生产成本，也不产生任何的环境污染，从时间角度上来还是取之不尽的，其存在的时间比人类历史长的多，是替代化石能源改善能源结构的首要选择对象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆太阳能可以转变为热能或者电能后再被人类所使用，太阳能转变为热能主要是供给城市采暖和热水使用，通过集热器利用太阳能来提供热水，其能源的转换效率要高于用电加热或燃气加热水，从生产热水的角度来说利用太阳能更为节能；太阳能转化成电能主要是利用镜面收集器和光伏发电系统，镜面收集方式需要高强度的光照，光伏发电需要大面积的铺装晶硅板，二者各有优点，适用于不同的地区，对于太阳能的开发提供了良好的开发方式；5从城市和建筑改造的角度来看，光能集热器使用已经较为普遍，一般置于建筑的屋顶就可以进行工作，不占据土地空间，而光电设施一般需要专门的场地来进行铺设，尤其是光伏系统需要占据大面积的土地资源，在城市的改造中尚不利于推广，目前与城市高层建筑外表皮的结合是光伏系统的发展趋势。
1.3生物能及风能利用
生物能是以有机物为原料来产生能源的生产方式，其能源的源头是太阳能，通过绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物能，人类对于生物能的利用历史悠久，开始使用火就是运用了木材这种生物能源，历史上尤其是欧洲很长一段时间都使用木材来烹饪食物和取暖，但由于木材的生长周期较长，用途较广，直接燃烧使用成本太高现以不大规模使用，目前使用较多的生物能是农作物及其废弃料如水稻、玉米秸秆等，可以通过直接燃烧或者经过沼气化之后作为燃料。6另外对于城市生活垃圾中残余的有机物进行堆肥和沼气化也是较为常见的形式，这种处理方法不但消除了城市垃圾，还产生了沼气和有机的生物肥料，对于能源利用方式优化和生态安全的维护都具有相当积极的影响，但此类处理方式的前提是城市垃圾的细分处理和收集，目前在我国推行的较为缓慢，主要原因在于目前处理城市垃圾的方式仍然以不可持续的填埋式为主，所以说能源利用方式的优化提升需要全社会的力量来共同推进，将城市日常生产和生活中的不可持续要素一一剔除，能源的生态式改造也就完成了。7
风能也是优秀的清洁能源之一，由于其发电设备必须集中在风口位置的限制而无法大面积推广，但在风能资源丰富的国家如荷兰、丹麦等已经得到了广泛使用，我国地域辽阔，风能资源分布不是非常均衡，在张家口、新疆等地已经建起了大规模的风力发电厂；8对于城市来讲，大面积的布置传统叶片式的风力发电装置不太现实，结合高层建筑设置一些小型的发电设施来对建筑物的电力系统进行一定的补充是在城市中利用风能积极尝试，一般来说随着高度增加风速越大，在城市高层建筑的屋顶拥有着大量未被利用的风能资源，通过小型风力发电设备的安装可以有效的补充高层建筑电力的使用，所节省的电费远远低于安装设备的成本。
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论文作者:池腾龙
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
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