“雙碳”戰略下新型智慧城市建設思考

陜西中輝規劃設計研究院有限公司 王勃

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

一、數字基礎設施—夯實“雙碳”戰略信息化基礎

（一）云—數據中心是能耗減排的重要發力點

數據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的普及和網絡的迅速發展，數據中心成了海量數據的處理設備。同時，數據中心也被納入了國家“新基建”的戰略范圍，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，解決數據中心的碳排放是最為迫切的。數據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，各國政府都發出了相關文件，支持數據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。由于數據中心24小時不停運轉，IT設備在運轉過程中會產生大量熱量，常規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。現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廢熱的收集，以液態為載體，通過熱交換為周圍辦公樓、小區供熱、供水、供熱。在北方，在冬季到來之前可以從數據中心收集到大量的熱量，從而節約能源，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。余熱回收僅是數據中心的碳減排措施之一，要推動綠色數據中心的建設，可以從多個角度進行努力。例如加強環保，采用氫能源、液冷、分布式供電、模塊化機房等，達到節能、節水、節材、環保的目的。對現有的數據中心，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，數據中心是減少二氧化碳排放的關鍵環節，建立一個綠色數據中心，對實現“雙碳”戰略具有重大意義。

（二）網—綠色5G開創節能新路徑

在網絡方面，我國5G網絡建設速度很快，5G的建設需要大量的能源，因此，5G自身的綠色發展也是“雙碳”發展的關鍵。5G網絡發展的下一步，就是要走一條綠色、節能的道路，建立多種組網服務，實現行業場景的全覆蓋，建立完善的碳數據傳輸能力，同時加強5G產業鏈上下游的積極協同，建立起設備、器件、材料、能源等上下行企業的信息協同、聯合創新機制，形成暢通高效的合作鏈，聯合創新節能降耗產品，持續降低5G能耗。與此同時，運營商在5G網絡的布局上也要進行相應的調整，在規劃和優化5G網絡時要注重節能，例如智能電源的設計以及在預防性維修方面的支持。5G還是一個巨大的節能驅動力，可以幫助其他產業達到“雙碳”目的，也就是所謂的“使能效應”。根據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為工藝和行為上的改變，5G技術與高耗能產業深度融合，促進鋼鐵、化工、冶煉等高耗能產業在產品開發、技術升級、數字化轉型等領域發揮其應有的作用，為各行業提質增效、節能降耗、低碳環保作出貢獻。

（三）端—物聯網終端部署實現碳數據采集精準化

在智能城市的終端建設中，關于碳監控的物聯網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測法，前者是根據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。監測方法精度高、便于管理，但需要安裝大量的碳監控終端。隨著碳市場的進一步完善，碳監測或將逐漸替代碳計量。從我國碳市場的發展趨勢來看，行業內部流程的不斷更新將會增加監管難度，使得監管標準不斷更迭，推動對靈活性更優、具備云端化能力的碳監測的需求。通過在全球范圍內部署大規模的碳監控物聯網感知裝置，建立碳排放的數字化監控系統，并借助其底層的數據收集與傳輸功能，將有助于實現實時、準確、自動化的碳排放量計算。與此同時，我國還應該大力發展低能耗、低成本的物聯網終端，以實現數據采集的信息化和廣泛化。

（四）智能中樞—“雙碳”數據庫建設需求增加

在智慧中心，大部分地方都建立了數據中臺、AI中心、物聯網中心、應用支撐平臺、城市時空信息平臺等，“雙碳”的數據庫建設卻相對薄弱。隨著國家對數據的重視以及“雙碳”戰略的推進，數據中心的建設將會越來越重要，今后我國還將建立“雙碳”相關的數據庫，比如碳排放數據庫、碳交易數據庫等，并進行相應的智能分析。目前，在我國已知的“雙碳”數據庫中，有中國碳會計數據庫(CEADs)。隨著國家“雙碳”政策的實施，“雙碳”實時數據庫在區域內的應用將會越來越廣泛，數據中心的內容也會越來越豐富?！半p碳”數據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”數據庫，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”發展的進展，協助管理層作出科學的決策，實現“雙碳”目標。高耗能產業的企業還可以利用“雙碳”大數據的智能分析、人工智能等計算能力，開發智能節能解決方案，優化能源系統的運行模式和運行效率，從而促進節能減排，助力建設節能低碳、綠色生態、集約高效的用能體系，推動全面綠色轉型[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、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”戰略的實施提供了有力的支持[2]。

（一）優政—智慧政務多措并舉節能減排

在我國，推行低碳生活、引導社會經濟綠色轉型是促進社會經濟發展的關鍵。推行協同辦公系統、移動辦公系統可以有效地提高文件流轉效率和辦公效率，實現無紙化辦公。數字化辦公系統具有電子套紅、電子印章、電子簽字等多種功能，從文檔的起草到下發都可以實現全程電子化，并支撐業務部門的公文流轉、公文交換、信息交換等協同工作，通過多端同屏在線的移動辦公實現工作“掌上辦”“指尖辦”。“一網通辦”是最有效的解決方案，一次受理減少跑路、減少環節、減少材料消耗，為企業提供高效、低碳的服務。智能城市還可以為政府的碳排放監測提供一種新的手段，它可以通過精確的收集和數據的可視化來指導政策的制定，建設低碳的環境。“一網統管”是城市管理的一項重要內容，它可以將重點園區、企業、社區、樓宇的物聯網數據和水、電數據等納入“一網統管”數據體系，實現碳排放的動態監測，服務于環境管理部門、環境監測部門、污染排放及治理企業、公眾，并為政府的科學規劃和宏觀調控提供參考。另外，對于碳排放量大的企業，將低碳可持續發展作為一個重要的模塊或指標，納入企業的人像數據庫中，建立行業與企業的碳畫像系統，可有效地控制企業的CO2排放量，提高了能源使用率。建立高效、清潔、低碳的市政系統是實現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數字化應用平臺，為政府部門、能源企業、用能客戶的能源碳監測、碳評估、碳預測等提供智慧化手段，例如，智慧水務提升水環境監測能力和優化分質供水的減碳能力，完善垃圾資源回收利用處理系統，以“互聯網+”實現精細化管理等。要解決碳排放問題，既要控制高碳產業、高污染企業，又要強化保護、合理利用資源，充分發揮林草系統碳匯的作用，將植被碳匯量精準管理納入智慧林業平臺，通過智慧林業實現林地智慧監管、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碳排放權的配置，為政府構建、管理和規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，通過應用區塊鏈技術，可以對碳排放數據進行追溯，保證數據的統計和質量控制。同時，公司還可以為企業提供碳減排、碳轉化等方面的技術支持，為企業提供節能技術，以“碳普惠”為目標，將低碳出行等低碳行為轉化為實際收入，與“數字貨幣”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，道路運輸占80%左右，并且還在快速發展中，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綠色化轉型勢在必行。在智能交通領域，短期內可以優先提高交通工具的能效，通過城市交通大腦、智能交通調度指揮系統等改善道路擁堵狀況，有序發展網約車、共享單車和共享電單車，依靠平臺算法優化車輛使用效率，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展，同時也可以通過建設充電樁等基礎設施來實現，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。逐步發展無人駕駛將會改變人們的出行方式，提高道路運輸效率，加速實現零碳交通的目標。倉儲物流屬于高排放行業，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、經營、服務、管理各個環節，提升能源利用效率，優化物流生態體系。就生活環境而言，從智慧家庭中的節能型家用電器到智慧低碳建筑、零碳社區、低碳園區等，都將為碳達峰作出重大貢獻。在節能建筑領域，建筑產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、空調采暖系統、智能遮陽板等，并在智能樓宇IOC中對大樓照明、空調、用水等樓宇能耗數據進行監測分析，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，我國的老城區改造和新型社區建設都將朝著綠色化、低碳化的方向發展，在綠色建筑、能源、資源循環、節能家居等多個領域，通過感知裝置對社區內的人車物、道路管網、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，從而促進碳排放的精細化管理[4]。

（三）興業—智能制造和智慧農業綠色化轉型

隨著我國大力發展數字經濟，各地政府對興業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”戰略的實施，低碳化、節能化已成為制造業發展的必然趨勢，而要實現制造業的低碳、節能，關鍵在于利用新一代信息技術，如大數據、人工智能、工業互聯網等新一代信息技術，以更低的消耗和排放實現同樣甚至更高的產出價值，達到節能降耗的目的。通過數字技術的應用，不但可以提高產品質量，還可以在設計、銷售等各環節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過程中的浪費，從而達到節約能源的目的?！半p碳”目標除了要實現智能制造，還要向智慧能源等產業發展，智慧農業更是“雙碳”戰略實施的關鍵。作物的生長過程中會產生大量的CO2，利用數字技術來賦能農業的整個生命周期，從而使農業的成本、效率降低，碳中和、零碳。在農田中運用農業物聯網技術，采用精確的種植工藝，可以有效地節約化肥和農藥，實現農業的節能降耗。此外，還可以利用智能水肥一體化灌溉系統，將土壤水分監測、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測，從而實現“雙碳”目的。

（四）城市IOC—實時掌握“雙碳”態勢

當前，智能城市在城市建設中已經基本形成了標準， IOC系統可以充分反映城市管理、產業經濟、民生服務等方面的運行情況。未來，IOC的建設除了要在“雙碳”智能數據的支持下，還要在城市的“雙碳”環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”，在數字孿生技術的基礎上，建立可視化的碳排放監測、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”發展戰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、大數據、區塊鏈等，并將節能減排技術、綠色能源技術和智慧城市深度融合，加強“雙碳”數據資源的積累，推進中國的數字經濟和綠色轉型。（2）探討“雙碳”產業中的智慧城市業務模式?！半p碳”戰略與智慧城市融合，必須建立一種長效的運行機制，既要發展“低碳經濟”，又要推動“雙碳”戰略的實施，鼓勵各方積極參與“雙碳”戰略，探索出一套成功的商業模式。（3）強化制度和機制創新，確保實現“雙碳”相關目標。要強化“雙碳”智慧城市的技術創新與應用場景，制定相應的標準，將其成功經驗向全國推廣?！半p碳”戰略是國家戰略，關乎國家的核心利益，必須保證“雙碳”重大數據的安全，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，在實現目標的同時，也存在著巨大的機會。當前，“雙碳”戰略在智慧城市建設方面已經得到了廣泛的關注，相信隨著智能城市的不斷發展，新一代的數字技術將會加速推進國家“雙碳”戰略目標的實現。