“雙碳”戰(zhàn)略下新型智慧城市建設思考

陜西中輝規(guī)劃設計研究院有限公司 王勃

從2020年開始，“雙碳”戰(zhàn)略目標被寫入2021年政府工作報告和“十四五”規(guī)劃中，目前已經(jīng)上升為“十四五”時期國家重大戰(zhàn)略，標志著我國從高資源投入模式轉(zhuǎn)為以技術進步、創(chuàng)新驅(qū)動和體制改革推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和全面現(xiàn)代化的新發(fā)展模式。城市是我國社會經(jīng)濟和社會活動的集散地，是我國“雙碳”戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場。目前，智慧城市已經(jīng)成為一股不可忽視的力量，對城市的可持續(xù)發(fā)展和城市綜合競爭力的提高具有重要意義。智慧城市以數(shù)據(jù)為核心，以新一代信息技術為核心，賦能千行百業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，引領生活方式綠色轉(zhuǎn)型，開啟“雙碳”戰(zhàn)略下城市可持續(xù)發(fā)展的新途徑。隨著“十四五”數(shù)字中國的建設，“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略的實施將會是一個重要的契機。

一、數(shù)字基礎設施—夯實“雙碳”戰(zhàn)略信息化基礎

（一）云—數(shù)據(jù)中心是能耗減排的重要發(fā)力點

數(shù)據(jù)中心是智能城市的一個重要組成部分，近年來在我國越來越“炙手可熱”，隨著5G的普及和網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心成了海量數(shù)據(jù)的處理設備。同時，數(shù)據(jù)中心也被納入了國家“新基建”的戰(zhàn)略范圍，是我國信息化建設的一個重要組成部分。然而，作為能源消耗的主要來源，在智能城市的建設中，解決數(shù)據(jù)中心的碳排放是最為迫切的。數(shù)據(jù)中心的廢熱回收是減少二氧化碳排放的最好途徑，最近幾年，各國政府都發(fā)出了相關文件，支持數(shù)據(jù)中心進行余熱回收利用。鼓勵資料中心采取余熱回收的方式，為附近的建筑物提供熱源，以提高能量利用率。由于數(shù)據(jù)中心24小時不停運轉(zhuǎn)，IT設備在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量熱量，常規(guī)的風冷器都是將熱量直接排放到空氣中，并沒有進行再循環(huán)?，F(xiàn)有的余熱回收技術已相當成熟，利用液冷技術能更好地實現(xiàn)廢熱的收集，以液態(tài)為載體，通過熱交換為周圍辦公樓、小區(qū)供熱、供水、供熱。在北方，在冬季到來之前可以從數(shù)據(jù)中心收集到大量的熱量，從而節(jié)約能源，減少燃煤的使用，同時還可以利用供熱度熱，為智慧城市提供更多的能源。余熱回收僅是數(shù)據(jù)中心的碳減排措施之一，要推動綠色數(shù)據(jù)中心的建設，可以從多個角度進行努力。例如加強環(huán)保，采用氫能源、液冷、分布式供電、模塊化機房等，達到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保的目的。對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心，還可以進行綠色技術的應用與改造，推動氫能源、液體冷卻等先進的綠色技術的應用。在智能城市建設中，數(shù)據(jù)中心是減少二氧化碳排放的關鍵環(huán)節(jié)，建立一個綠色數(shù)據(jù)中心，對實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略具有重大意義。

（二）網(wǎng)—綠色5G開創(chuàng)節(jié)能新路徑

在網(wǎng)絡方面，我國5G網(wǎng)絡建設速度很快，5G的建設需要大量的能源，因此，5G自身的綠色發(fā)展也是“雙碳”發(fā)展的關鍵。5G網(wǎng)絡發(fā)展的下一步，就是要走一條綠色、節(jié)能的道路，建立多種組網(wǎng)服務，實現(xiàn)行業(yè)場景的全覆蓋，建立完善的碳數(shù)據(jù)傳輸能力，同時加強5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游的積極協(xié)同，建立起設備、器件、材料、能源等上下行企業(yè)的信息協(xié)同、聯(lián)合創(chuàng)新機制，形成暢通高效的合作鏈，聯(lián)合創(chuàng)新節(jié)能降耗產(chǎn)品，持續(xù)降低5G能耗。與此同時，運營商在5G網(wǎng)絡的布局上也要進行相應的調(diào)整，在規(guī)劃和優(yōu)化5G網(wǎng)絡時要注重節(jié)能，例如智能電源的設計以及在預防性維修方面的支持。5G還是一個巨大的節(jié)能驅(qū)動力，可以幫助其他產(chǎn)業(yè)達到“雙碳”目的，也就是所謂的“使能效應”。根據(jù)ITUSMART2020的報告，2020年年末，在所有信息技術和通信技術領域，能源利用效率占到全球總排放總量的15%。5G技術的應用主要體現(xiàn)為工藝和行為上的改變，5G技術與高耗能產(chǎn)業(yè)深度融合，促進鋼鐵、化工、冶煉等高耗能產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、技術升級、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等領域發(fā)揮其應有的作用，為各行業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保作出貢獻。

（三）端—物聯(lián)網(wǎng)終端部署實現(xiàn)碳數(shù)據(jù)采集精準化

在智能城市的終端建設中，關于碳監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)感知裝置的應用并不多，這將直接影響到未來的碳排放量計算。測量二氧化碳排放量的方法有測量法和監(jiān)測法，前者是根據(jù)二氧化碳的排放行為和排放因素來計算的，后者則是通過對裝置的監(jiān)控來直接獲取。目前，我國主要采用的是測量方法，但精度不高。監(jiān)測方法精度高、便于管理，但需要安裝大量的碳監(jiān)控終端。隨著碳市場的進一步完善，碳監(jiān)測或?qū)⒅饾u替代碳計量。從我國碳市場的發(fā)展趨勢來看，行業(yè)內(nèi)部流程的不斷更新將會增加監(jiān)管難度，使得監(jiān)管標準不斷更迭，推動對靈活性更優(yōu)、具備云端化能力的碳監(jiān)測的需求。通過在全球范圍內(nèi)部署大規(guī)模的碳監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)感知裝置，建立碳排放的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，并借助其底層的數(shù)據(jù)收集與傳輸功能，將有助于實現(xiàn)實時、準確、自動化的碳排放量計算。與此同時，我國還應該大力發(fā)展低能耗、低成本的物聯(lián)網(wǎng)終端，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的信息化和廣泛化。

（四）智能中樞—“雙碳”數(shù)據(jù)庫建設需求增加

在智慧中心，大部分地方都建立了數(shù)據(jù)中臺、AI中心、物聯(lián)網(wǎng)中心、應用支撐平臺、城市時空信息平臺等，“雙碳”的數(shù)據(jù)庫建設卻相對薄弱。隨著國家對數(shù)據(jù)的重視以及“雙碳”戰(zhàn)略的推進，數(shù)據(jù)中心的建設將會越來越重要，今后我國還將建立“雙碳”相關的數(shù)據(jù)庫，比如碳排放數(shù)據(jù)庫、碳交易數(shù)據(jù)庫等，并進行相應的智能分析。目前，在我國已知的“雙碳”數(shù)據(jù)庫中，有中國碳會計數(shù)據(jù)庫(CEADs)。隨著國家“雙碳”政策的實施，“雙碳”實時數(shù)據(jù)庫在區(qū)域內(nèi)的應用將會越來越廣泛，數(shù)據(jù)中心的內(nèi)容也會越來越豐富?！半p碳”數(shù)據(jù)智能分析將會因不同的需要而變得更加靈活，例如，智能分析、配額預測、預警分析、碳足跡分析、城市碳減排預測等。在智慧中心建立“雙碳”數(shù)據(jù)庫，并將智慧分析與城市智慧中心相結合進行可視化的專題展示，讓政府主管了解當前“雙碳”發(fā)展的進展，協(xié)助管理層作出科學的決策，實現(xiàn)“雙碳”目標。高耗能產(chǎn)業(yè)的企業(yè)還可以利用“雙碳”大數(shù)據(jù)的智能分析、人工智能等計算能力，開發(fā)智能節(jié)能解決方案，優(yōu)化能源系統(tǒng)的運行模式和運行效率，從而促進節(jié)能減排，助力建設節(jié)能低碳、綠色生態(tài)、集約高效的用能體系，推動全面綠色轉(zhuǎn)型[1]。

二、智慧應用—多場景智慧應用助力碳減排

在智能應用的建設上，本文從政府、惠民、興業(yè)、城市 IOC等幾個方面對“雙碳”的建設進行了梳理，并通過智能應用的建設，為“雙碳”戰(zhàn)略的實施提供了有力的支持[2]。

（一）優(yōu)政—智慧政務多措并舉節(jié)能減排

在我國，推行低碳生活、引導社會經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型是促進社會經(jīng)濟發(fā)展的關鍵。推行協(xié)同辦公系統(tǒng)、移動辦公系統(tǒng)可以有效地提高文件流轉(zhuǎn)效率和辦公效率，實現(xiàn)無紙化辦公。數(shù)字化辦公系統(tǒng)具有電子套紅、電子印章、電子簽字等多種功能，從文檔的起草到下發(fā)都可以實現(xiàn)全程電子化，并支撐業(yè)務部門的公文流轉(zhuǎn)、公文交換、信息交換等協(xié)同工作，通過多端同屏在線的移動辦公實現(xiàn)工作“掌上辦”“指尖辦”?！耙痪W(wǎng)通辦”是最有效的解決方案，一次受理減少跑路、減少環(huán)節(jié)、減少材料消耗，為企業(yè)提供高效、低碳的服務。智能城市還可以為政府的碳排放監(jiān)測提供一種新的手段，它可以通過精確的收集和數(shù)據(jù)的可視化來指導政策的制定，建設低碳的環(huán)境?！耙痪W(wǎng)統(tǒng)管”是城市管理的一項重要內(nèi)容，它可以將重點園區(qū)、企業(yè)、社區(qū)、樓宇的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和水、電數(shù)據(jù)等納入“一網(wǎng)統(tǒng)管”數(shù)據(jù)體系，實現(xiàn)碳排放的動態(tài)監(jiān)測，服務于環(huán)境管理部門、環(huán)境監(jiān)測部門、污染排放及治理企業(yè)、公眾，并為政府的科學規(guī)劃和宏觀調(diào)控提供參考。另外，對于碳排放量大的企業(yè)，將低碳可持續(xù)發(fā)展作為一個重要的模塊或指標，納入企業(yè)的人像數(shù)據(jù)庫中，建立行業(yè)與企業(yè)的碳畫像系統(tǒng)，可有效地控制企業(yè)的CO2排放量，提高了能源使用率。建立高效、清潔、低碳的市政系統(tǒng)是實現(xiàn)低碳城市運營的重要措施，建立智慧城市能源綜合智能平臺和行業(yè)數(shù)字化應用平臺，為政府部門、能源企業(yè)、用能客戶的能源碳監(jiān)測、碳評估、碳預測等提供智慧化手段，例如，智慧水務提升水環(huán)境監(jiān)測能力和優(yōu)化分質(zhì)供水的減碳能力，完善垃圾資源回收利用處理系統(tǒng)，以“互聯(lián)網(wǎng)+”實現(xiàn)精細化管理等。要解決碳排放問題，既要控制高碳產(chǎn)業(yè)、高污染企業(yè)，又要強化保護、合理利用資源，充分發(fā)揮林草系統(tǒng)碳匯的作用，將植被碳匯量精準管理納入智慧林業(yè)平臺，通過智慧林業(yè)實現(xiàn)林地智慧監(jiān)管、高效保護。通過構建碳排放權交易市場，可以有效地利用市場機制來實現(xiàn)碳排放權的配置，為政府構建、管理和規(guī)范碳交易市場提供有力的支持。目前，全國各地正在積極探索建立碳排放權交易市場，截止到2021年，北京、上海、天津、重慶、湖北、廣東、深圳、福建等8個省市進行了碳排放權的交易。通過建立以碳交易為基礎的交易平臺，通過應用區(qū)塊鏈技術，可以對碳排放數(shù)據(jù)進行追溯，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和質(zhì)量控制。同時，公司還可以為企業(yè)提供碳減排、碳轉(zhuǎn)化等方面的技術支持，為企業(yè)提供節(jié)能技術，以“碳普惠”為目標，將低碳出行等低碳行為轉(zhuǎn)化為實際收入，與“數(shù)字貨幣”相結合，拓寬了該平臺的應用領域[3]。

（二）惠民—智慧交通和智慧社區(qū)向低碳化邁進

運輸部門的CO2排放量占到了10%左右，在整個運輸行業(yè)，道路運輸占80%左右，并且還在快速發(fā)展中，提高運輸車輛能效可在未來30年累計額外減排32億噸二氧化碳當量，以道路交通為主的交通行業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型勢在必行。在智能交通領域，短期內(nèi)可以優(yōu)先提高交通工具的能效，通過城市交通大腦、智能交通調(diào)度指揮系統(tǒng)等改善道路擁堵狀況，有序發(fā)展網(wǎng)約車、共享單車和共享電單車，依靠平臺算法優(yōu)化車輛使用效率，減少擁堵和空駛率，推動出行結構低碳共享化。從長遠來看，電動汽車可以得到大力發(fā)展，同時也可以通過建設充電樁等基礎設施來實現(xiàn)，但要增加電動汽車的比重，需要加大投入設備投入和運行維護費用，此舉可帶來較大的減排效果。逐步發(fā)展無人駕駛將會改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞?，提高道路運輸效率，加速實現(xiàn)零碳交通的目標。倉儲物流屬于高排放行業(yè)，需要以智慧倉儲、智慧運輸、智慧包裝為核心，智能化、精細化管控運輸、經(jīng)營、服務、管理各個環(huán)節(jié)，提升能源利用效率，優(yōu)化物流生態(tài)體系。就生活環(huán)境而言，從智慧家庭中的節(jié)能型家用電器到智慧低碳建筑、零碳社區(qū)、低碳園區(qū)等，都將為碳達峰作出重大貢獻。在節(jié)能建筑領域，建筑產(chǎn)生的二氧化碳排放不容忽視，智能樓宇可以通過智能終端安裝智能照明系統(tǒng)、空調(diào)采暖系統(tǒng)、智能遮陽板等，并在智能樓宇IOC中對大樓照明、空調(diào)、用水等樓宇能耗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析，構建樓宇能耗指標體系，對能耗控制與消耗進行有效的配置管理。當前，我國的老城區(qū)改造和新型社區(qū)建設都將朝著綠色化、低碳化的方向發(fā)展，在綠色建筑、能源、資源循環(huán)、節(jié)能家居等多個領域，通過感知裝置對社區(qū)內(nèi)的人車物、道路管網(wǎng)、能源供給與消耗、綠化碳匯、民生等信息進行智能感知、自動采集、分析、共享，再通過整合、分析、共享，連接到市政系統(tǒng)，從而促進碳排放的精細化管理[4]。

（三）興業(yè)—智能制造和智慧農(nóng)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型

隨著我國大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，各地政府對興業(yè)的智慧城市建設提出了更高的要求。首先是智能制造，隨著“雙碳”戰(zhàn)略的實施，低碳化、節(jié)能化已成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而要實現(xiàn)制造業(yè)的低碳、節(jié)能，關鍵在于利用新一代信息技術，如大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，以更低的消耗和排放實現(xiàn)同樣甚至更高的產(chǎn)出價值，達到節(jié)能降耗的目的。通過數(shù)字技術的應用，不但可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以在設計、銷售等各環(huán)節(jié)建立全壽命周期的智能化管理體系，并能從根本上杜絕生產(chǎn)過程中的浪費，從而達到節(jié)約能源的目的。“雙碳”目標除了要實現(xiàn)智能制造，還要向智慧能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)更是“雙碳”戰(zhàn)略實施的關鍵。作物的生長過程中會產(chǎn)生大量的CO2，利用數(shù)字技術來賦能農(nóng)業(yè)的整個生命周期，從而使農(nóng)業(yè)的成本、效率降低，碳中和、零碳。在農(nóng)田中運用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術，采用精確的種植工藝，可以有效地節(jié)約化肥和農(nóng)藥，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的節(jié)能降耗。此外，還可以利用智能水肥一體化灌溉系統(tǒng)，將土壤水分監(jiān)測、植物傳感器、智能氣象站等技術相結合，對作物的生長進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)“雙碳”目的。

（四）城市IOC—實時掌握“雙碳”態(tài)勢

當前，智能城市在城市建設中已經(jīng)基本形成了標準， IOC系統(tǒng)可以充分反映城市管理、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、民生服務等方面的運行情況。未來，IOC的建設除了要在“雙碳”智能數(shù)據(jù)的支持下，還要在城市的“雙碳”環(huán)境下進行可視化的預警、實時分析和指揮，打造城市碳排放“一屏觀”，在數(shù)字孿生技術的基礎上，建立可視化的碳排放監(jiān)測、管控、分析等體系，有利于城市管理者直觀掌握城市“雙碳”實時狀況，支撐科學決策，豐富 IOC的強大功能。

三、發(fā)展建議及保障措施

“雙碳”是新型智慧城市建設的一個重要方面，本文就“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略的實施提出了以下幾點建議和保障措施：

（1）強化“雙碳”的規(guī)劃，在智慧城市的頂層設計中，將“雙碳”的概念與“雙碳”智慧城市的總體結構相結合，加深政府、企業(yè)和民眾對“雙碳”的理解。加強“雙碳”新一代的信息技術，如5G、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等，并將節(jié)能減排技術、綠色能源技術和智慧城市深度融合，加強“雙碳”數(shù)據(jù)資源的積累，推進中國的數(shù)字經(jīng)濟和綠色轉(zhuǎn)型。（2）探討“雙碳”產(chǎn)業(yè)中的智慧城市業(yè)務模式。“雙碳”戰(zhàn)略與智慧城市融合，必須建立一種長效的運行機制，既要發(fā)展“低碳經(jīng)濟”，又要推動“雙碳”戰(zhàn)略的實施，鼓勵各方積極參與“雙碳”戰(zhàn)略，探索出一套成功的商業(yè)模式。（3）強化制度和機制創(chuàng)新，確保實現(xiàn)“雙碳”相關目標。要強化“雙碳”智慧城市的技術創(chuàng)新與應用場景，制定相應的標準，將其成功經(jīng)驗向全國推廣。“雙碳”戰(zhàn)略是國家戰(zhàn)略，關乎國家的核心利益，必須保證“雙碳”重大數(shù)據(jù)的安全，強化信息安全保障。

綜上所述，碳達峰、碳中和是新型智慧城市的重要組成部分，在實現(xiàn)目標的同時，也存在著巨大的機會。當前，“雙碳”戰(zhàn)略在智慧城市建設方面已經(jīng)得到了廣泛的關注，相信隨著智能城市的不斷發(fā)展，新一代的數(shù)字技術將會加速推進國家“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。