第一部分 简介 3
第1章 城市能源系统日趋增长的重要性 3
1.1动机 3
1.1.1城市化 4
1.1.2空间聚集 4
1.1.3气候变化和其他挑战 6
1.1.4当地机构 6
1.2需考虑的工作假设和问题 8
1.3本书架构 10
第2章 城市能源系统的概念化 12
2.1城市能源系统的物理模型 12
2.1.1城市作为热力学系统 13
2.1.2城市作为代谢系统 15
2.1.3城市作为复杂系统 16
2.2城市能源系统的社会-技术模型 18
2.2.1家用能源技术 18
2.2.2大型技术系统 19
2.3定义城市能源系统 20
第3章 城市能源系统简史：以伦敦为例 22
3.1简介 22
3.2从狩猎采集到殖民的转变 25
3.3早期城市化 26
3.3.1早期的可再生能源 27
3.4伦敦的扩张和向煤炭的转型 28
3.5道路、铁路和管道网络 30
3.5.1伦敦的下水道 33
3.6电力城市 34
3.7结论 36
第二部分 城市能源使用与技术 41
第4章 建筑能源服务需求：改造潜力 41
4.1简介 41
4.2建筑物的燃料和电力需求 41
4.2.1建筑物的燃料需求 42
4.2.2建筑物的电力需求 45
4.2.3燃料和电力需求的社会学层面 46
4.3改造建筑物的潜在益处和实际障碍 48
4.3.1潜在益处 49
4.3.2实际障碍 56
4.4未来策略 59
4.5结论 61
第5章 分布式多联供与区域能源系统 63
5.1简介 63
5.2分布式多联供：概念与建模 64
5.2.1一般概念与技术 64
5.2.2 DMG系统的黑箱建模 68
5.3区域能源系统 70
5.3.1分布式能源与集成的益处 70
5.3.2综合能源规划的挑战 71
5.3.3未来的区域能源系统 72
5.4评估区域能源系统的环境性能 73
5.4.1与传统能源系统的比较及思考 73
5.4.2三联供分布式能源系统排放评估 74
5.5三联供区域能源系统数值案例 75
5.5.1区域能源系统描述 75
5.5.2案例研究与结果 76
5.6区域能源系统在低碳未来中扮演的角色 77
5.7结论 78
第6章 城市能源系统中的生物质能和其他可再生能源：潜力、转换途径和未来趋势 79
6.1简介 79
6.2城市可再生能源 79
6.2.1太阳能 80
6.2.2水能和海洋可再生能源 81
6.2.3风能 81
6.2.4地热能 81
6.3城市生物质能 81
6.3.1生物质能源和潜力 82
6.3.2用于城市及城郊区域的生物质能路径 89
6.3.3城市能源系统中的生物质能和生物能源 91
6.4结论 97
第7章 城市交通技术 98
7.1简介 98
7.2车辆和燃料技术 100
7.2.1燃料 101
7.2.2传动系统 102
7.2.3电网在交通系统中的角色 103
7.3智能交通系统 106
7.3.1智能基础设施 108
7.3.2智能汽车 109
7.3.3城市物流 110
7.4智能机动方案 110
7.5对城市能源系统的影响 111
第三部分 分析城市能源系统 115
第8章 城市能源系统建模 115
8.1简介 115
8.1.1城市能源系统建模方法 115
8.1.2模拟城市区域的动态演化 117
8.1.3土地利用与交通集成模型 118
8.2 Meta分析综述 119
8.2.1城市能源“系统设计”的文献综述 119
8.2.2城市能源系统的土地利用交通模型 120
8.2.3城市能源系统建模的挑战 121
8.3 SynCity建模框架 122
8.3.1布局模型 124
8.3.2 Agent活动模型（AMMUA） 124
8.3.3资源流模型（TURN） 124
8.3.4服务网络模型 126
8.4结论 128
第9章 优化与系统集成 129
9.1简介 129
9.1.1城市能源系统的优化建模 130
9.2用于城市能源系统设计的MILP模型 131
9.2.1层级非均匀时间离散化 132
9.2.2角标 133
9.2.3资源守恒 133
9.2.4输入与输出 134
9.2.5资源转换技术 134
9.2.6传输技术 135
9.2.7存储技术 136
9.2.8性能指标和目标函数 139
9.3规划的案例分析 140
9.3.1资源与技术 141
9.3.2目标函数 142
9.3.3结果 143
9.4改造案例分析 146
9.4.1改造建模 146
9.4.2分析与结果 147
9.5结论 149
第10章 受生态启发的城市能源系统优化建模 150
10.1简介 150
10.2城市作为生态系统：城市代谢的概念 150
10.3环境影响评价方法 151
10.3.1物质流分析 151
10.3.2生态足迹 153
10.3.3生命周期评估 154
10.4 EIA与过程优化技术结合 157
10.5一个假想的案例分析 157
10.5.1输入数据与假设 158
10.5.2模型方程 158
10.5.3结果 159
10.6为城市能源系统设计选择EIA方法 160
10.7结论 161
10.8使用的符号 162
第11章 基于活动的城市能源系统建模 163
11.1基于活动的模型之潜能 163
11.2土地利用运输模型与基于活动的模型的历史 164
11.3什么是基于活动的模型 166
11.4基于活动的模型中目前最先进的技术 168
11.5土地使用-交通模型中的能源 170
11.6一个应用案例：AMMUA 171
11.7基于活动的建模方法之关键分析 173
11.7.1数据 173
11.7.2模型系统复杂度 173
11.7.3不同的建模规范 173
11.7.4应用背景的复杂性 173
11.8结论 174
第12章 城市能源系统模型的不确定度和敏感度分析 175
12.1简介 175
12.2后常规科学与城市能源系统 176
12.3不确定度与敏感度分析 178
12.3.1不确定度分析 178
12.3.2敏感度分析 184
12.4案例：实现Newcastle-upon-Tyne未来的碳排放目标 185
12.4.1问题定义 186
12.4.2挑选参数及分析设定 187
12.4.3结果与分析 191
12.5结论 193
第四部分 实施方案 197
第13章 城市能源系统中的管理转型 197
13.1简介 197
13.2理论转型 197
13.2.1发展中国家的燃料转型 198
13.2.2社会技术系统转型 198
13.3技术转型：哥本哈根的区域供热案例 202
13.3.1起源 203
13.3.2对比政策环境 203
13.3.3经验教训 204
13.4发展中城市的转型：肯尼亚Nakulu的案例 205
13.4.1收入和燃料消耗间的关系 206
13.4.2能源使用的环境影响 208
13.4.3技术和政策解决方案 209
13.4.4总结 210
13.5结论 211
第14章 未来城市 212
14.1简介 212
14.2关于未来 212
14.3城市能源预测 213
14.4“概念城市”的未来 214
14.5单一公司的小镇 216
14.6大型复合城市的土地利用 216
14.7总体规划 217
14.8作为城市规划工具的未来情景 218
14.9城市场景中的特殊因素 219
14.10结论 220
第15章 结论 221
15.1城市能源系统的持续重要性 221
15.2城市能源使用和技术 222
15.3分析城市能源系统 223
15.4实施方案 224
15.5汇总 224
附录A 优化技术 226
A.1背景参考文献和工具 226
A.2模型分类 227
A.2.1变量和线性分类 227
A.2.2风险和不确定度 228
A.3混合整型线性规划（MILP） 229
A.3.1优劣势 229
A.3.2 MILP公式化策略 229
A.3.3求解策略 230
参考文献 231