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“低碳”这一概念最早源于2003年英国政府能源白皮书《我们的能源未来：创建低碳经济》，强调低碳经济的本质是“通过更少的自然资源消耗和环境污染排放，获得更多的经济产出”，创造实现更高生活标准和更好生活质量的途径和机会，也为发展、应用和输出先进技术创造新的商机和更多的就业机会。概而言之，低碳经济是在一定碳排放的约束下，碳生产力和人文发展均达到一定水平的一种经济形态， [9] 通过绿色、循环、低碳生产技术及碳中和技术等，提高能源效率，推动能源结构清洁化，以最少量的温室气体排放换取最大化的社会产出。
城市作为能源消耗和碳排放的主要来源，构成了应对气候变化的基本行政单元；城市也是自然生态系统和社会经济活动的空间载体，寻求经济发展、生态环境保护、居民生活水平提高等多元目标间的共赢。
从转型过程来看，低碳城市涉及产业结构、能源结构、基础设施和消费方式等低碳化转型和生态环境的质量提升。
从支撑体系来看，低碳城市是由低碳生产、低碳消费、低碳能源、低碳交通、低碳建筑和低碳社区等构成的低碳综合体， [10] 需要绿色、循环、低碳等技术支撑，以及碳交易市场、减碳目标考核评价体系、碳金融等配套制度支撑。
综合而言，低碳城市是用低碳思维、低碳技术来改造城市生产方式和生活方式，通过低碳技术创新、完善制度建设、转变消费理念，使城市经济、市民生活和政府管理等都以低碳为特征，最大限度地减少温室气体的排放，甚至实现零碳排放，同时保持城市高人文发展水平。
按照低碳城市发展驱动力划分，低碳城市可分为四类：（1）技术创新型低碳城市。技术进步推动下的低碳，一是利用绿色、循环、低碳技术提高城市生产过程中的能源利用效率；二是利用绿色、循环、低碳技术推动基础设施的生态化改造，降低生活领域能耗，例如北方城市比南方城市在冬季取暖的能耗需求上更大，更需要加快低碳技术创新，推动低碳建筑、智能电网等设施建设；三是清洁能源利用技术日趋成熟，替代化石能源的使用，例如瑞典的马尔默、美国得克萨斯州奥斯汀市等均已成为100%可再生能源城市。 [11] （2）产业演进型低碳城市。伴随着城市主导产业由重工业向服务业演进，来自城市生产领域的碳排放大幅减少，自发转向低碳。可进一步按照主导产业，划分为生态型、工业型、服务型、综合型等实践模式。例如美国的休斯敦从石油开采业单一型城市转变为航天、医疗多元发展型城市。（3）政策引导型低碳城市。以优惠政策、约束目标、考核机制等措施推动低碳城市建设，最典型的是四川省广元市等灾后重建城市，以低碳为方向重新规划城市建设，通过兴建基础设施、转变产业结构和生态系统修复等提高城市韧性。（4）资源内生型低碳城市。低碳城市实践模式中还应充分考虑城市人口规模、土地面积、地理位置、气候类型、资源禀赋等区位性特征，结合自身需求选择低碳发展方向。对于生态本底条件优越、自然景观或人文景观丰富的城市，更有优势发展低碳旅游、现代化农业等产业，利用可再生能源，实现低碳或零碳排放。
按照低碳城市不同的发展阶段划分：（1）以脱钩理论和工业化周期为理论基础，根据城市经济发展的能源消费弹性和碳排放强度，可将低碳城市划分为相对脱钩、绝对脱钩等阶段，为探究城市的达峰路线和转型方向提供指导。相对脱钩即二氧化碳排放增长速度和经济增长速度均为正数，但二氧化碳排放的增长速度慢于经济增长速度；绝对脱钩即二氧化碳排放呈现负增长而经济增长速度为正向增长。（2）基于能源消耗周期视角，根据城市的能源消费结构、类型，以及碳源和碳汇的动态平衡，将低碳城市划分为清洁能源型、能源消耗型、碳汇型、混合型等模式。 [12]
与低碳城市相关的概念还有零碳城市、近零碳城市、碳中和城市、碳汇城市、新能源或可再生能源城市，其差别体现在目标、实现途径和发展阶段等方面（见表1-2）。
表1-2 低碳城市相关概念辨析
资料来源：笔者总结。
零碳城市。“零碳城市”即碳排放总量为零的城市。对零碳城市的理解有两类：第一类是城市通过完全利用可再生能源，以及产业、建筑、交通等系统的转型，从源头上实现零碳排放，这是低碳城市发展的终极目标。第二类也被称为“碳中和城市”，根据英国标准协会（BSI）的碳中和标准（PAS2060），碳中和是指以标的物相关的温室气体排放并未造成全球排放到大气中的温室气体产生净增加量， [13] 因此碳中和城市允许采用碳抵消机制，只要碳源与碳汇平衡，由人类活动产生的进入大气的净碳排放为零即可。直接的碳抵消机制是通过植树造林、修复农田等，由自然百分之百去除排放到大气中的二氧化碳；间接的碳抵消机制是购买碳信用，由他方的减排抵消付费方的碳排放。 [14]
近零碳城市。“近零碳城市”是指城市的碳源减去碳汇后净碳排放趋近于零。中国“十三五”规划首次提出实施近零碳排放区示范工程。《“十三五”控制温室气体排放工作方案》进一步指出选择条件成熟的限制开发区域和禁止开发区域、生态功能区、工矿区、城镇等开展及近零碳排放区示范工程，到2020年建设50个示范项目。因此，近零碳城市是低碳城市建设中接近于零碳城市的重要阶段。通常有四类实现途径：一是减源，优化产业结构和能源结构，从源头上减少碳排放。二是增汇，提高森林、草地等天然生态系统固碳能力，同时增加人工林、城市绿地、农田等人造生态系统的碳汇能力。三是替代，以水电、风能、太阳能、生物质能及地热能等可再生能源替代化石能源。四是碳抵消，利用碳捕集和封存技术、购买碳信用等抵消大气中无法减少的碳排放。
碳汇城市。“碳汇”来源于《京都议定书》，指的是自然界中碳的寄存体，从空气中清除二氧化碳的过程、活动和机制，一般用于描述森林等吸收并储存二氧化碳的能力。 [15] 2015年中国绿色碳汇基金会提出碳汇城市指标体系，对申报城市的环境保护、节能减碳、绿色发展、林业增汇减排、碳汇碳源管理和宣传教育与文化建设等进行独立审定评估， [16] 达到考核标准的城市（县）被授予“碳汇城市”称号。根据考核标准，碳汇城市可被概括为森林覆盖率高、生态服务功能强、工矿企业较少、二氧化碳排放低的城市（县），目的在于引导这类城市保护森林生态系统、增强气候变化适应能力。
新能源与可再生能源城市。“可再生能源城市”是指电力、交通、供热与制冷等方面能源消费以可再生能源为主的城市。“新能源城市”包括可再生能源城市，新能源城市不仅使用可再生能源，也使用核能、氢能等清洁能源。“100%可再生能源”是指城市所有消费领域零化石燃料及零核能燃料，是可再生能源城市的最高级形态；也可以是某一领域完全使用可再生能源，如100%可再生能源电力城市、100%可再生能源建筑城市等。 [17] 这类城市强调的是能源消费结构、能源品质，尽管新能源或可再生能源开发有助于实现低碳，但即使100%可再生能源城市也未必能完全零碳。
近零碳城市、零碳城市是一个绝对量的概念。近零碳城市为接近于零碳城市的阶段；碳中和城市、碳汇城市、新能源或可再生能源城市均为实现零碳城市的重要途径。与上述概念相比，低碳城市维度更广，以低碳经济为核心特征，强调经济发展与碳排放由相对脱钩向绝对脱钩演进，以及消费、文化和制度全方位向低碳转型，实现碳排放总量、碳排放强度和人均碳排放量的下降。狭义的低碳城市指城市低碳发展的初级阶段；广义的低碳城市涵盖城市低碳发展全过程，以零碳城市为终极目标。哥本哈根市计划在2025年建设成为世界上首个零碳排放城市，该计划分两个阶段实施：第一阶段是2009年到2015年，把二氧化碳排放量在2005年的基础上减少20%；第二阶段是到2025年使哥本哈根的二氧化碳排放量降低到零，为此该市采取了大力发展风能等可再生资源、发展绿色交通、推广绿色建筑等措施。2012年第一阶段目标已提前实现，哥本哈根市正雄心勃勃地向第二阶段零碳目标迈进。
集聚经济是城市形成的本源，经济发展模式决定着城市的发展规模、演进方向和布局形态等。“低碳”的提出解决的是城市社会经济活动中的高能耗问题，因此，低碳城市以低碳经济为核心内容，具有“低能耗、低排放、低污染”“高碳生产力”“阶段性”和“高人文发展水平”四个核心特征。 [18]
受经济发展水平、技术或资金等约束，城市低碳排放不可能短期实现绝对零碳排放，通常是立足于城市自身条件，遵循国际气候谈判或国内发展规划目标，即“达到一定目标的低碳”，最终实现低能耗、低排放、低污染。例如《巴黎协定》强调的“将本世纪全球平均气温上升幅度控制在前工业化时期水平之上2℃以内”目标，通常是指完成国际气候谈判中拟定的量化减排目标，以便为划分全球减排责任提供依据。
高碳生产力意味着高经济效率，低碳既为人文发展施加了碳排放约束，又不能损害人文发展目标，解决途径在于提高碳生产力，以更少的能源消耗产出更多的社会财富，最根本的是要通过能源技术创新和制度创新，提高能源效率和构建清洁能源结构， [19] 实现可再生能源替代化石能源，同时凭借碳捕集和碳储存等技术手段吸收经济活动所排放的二氧化碳，使城市成为一个良性循环的能源体系。
低碳城市建设初期表现为碳排放与经济增长“相对脱钩”，也被视为实现了“相对低碳”。低碳城市发展的最终目标是实现“绝对脱钩”，也被视为实现了“绝对低碳”。受社会经济条件限制，绝对低碳难以在短期内实现，需要一个渐进的转型过程。由于发展中国家面临着经济增长和保护生态环境的双重压力，可行的转型途径是在保持经济增长速度为正的前提下，碳排放相对于经济增长的弹性不断降低。碳排放强度脱钩、人均碳排放量脱钩、碳排放总量脱钩等具体指标为衡量低碳城市发展阶段提供了依据。
低碳城市首要关注的是改变城市的碳排放轨迹，摆脱资源能源依赖，在严格控制碳排放的同时，不损害经济发展和城市宜居性，因此低碳城市建设还包括从消费结构和品质方面推动社会生活方式和消费模式向低碳转型，通过低碳产品和服务的推广、低碳建筑和交通的革新、低碳文化的普及，提升城市人文发展水平。