摘要

“十四五”開啟中國綠色發展新篇章，“綠色化”與“數字化”“智能化”的協同成為了“十四五”期間的重點發展方向，新型智慧城市建設將為“碳達峰、碳中和”目標的實現提供重要抓手。本文論述了“雙碳”戰略下新型智慧城市的建設思路;通過對新型智慧城市的頂層設計、數字基礎設施、智能中樞、智慧應用等方面的分析，梳理出與“雙碳”戰略相關的建設內容，最后提出了“雙碳”戰略下新型智慧城市建設的發展建議。

引言

“雙碳”戰略目標自2020年被寫入2021年政府工作報告和“十四五”規劃中，現已上升為“十四五”期間重要的國家戰略，也標志著我國告別高資源投入模式，轉向以技術進步、創新驅動和制度改革促進經濟社會高質量發展和全面現代化的新發展模式。城市作為人類經濟社會活動集中分布的區域，是重要的碳排放源，也是實現“雙碳” 目標的主戰場。當下，我國智慧城市建設已成燎原之勢，在實現城市可持續發展、提升城市綜合競爭力等方面起到了極大的作用。智慧城市在提升治理能力、推動民生和產業發展的同時，以數據為核心要素、以新一代信息技術為驅動，賦能千行百業綠色化轉型、引領生活方式綠色化變革，為“雙碳”目標下的城市可持續發展開辟新路徑，從而推動經濟社會的系統性變革，為生態文明建設注入強大動力。在“十四五”數字中國建設和“雙碳”背景下，新型智慧城市建設將為“雙碳”戰略的全面落地提供有力抓手。

1 新型智慧城市建設助力“雙碳”目標實現

1.1 “雙碳”戰略是推動“十四五”高質量發展的重要任務

2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上向世界宣布了中國2030年“碳達峰”目標與2060年“碳中和”愿景。在2021年全國兩會中，“碳達峰、碳中和”被首次寫入國務院政府工作報告，“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作”被列為重點工作。“十四五”時期是碳達峰的攻堅期和窗口期，“十四五”規劃綱要要求深入推進工業、建筑、交通等領域低碳轉型，目標是在“十四五”期間單位國內生產總值二氧化碳排放量下降18%，實現社會經濟高質量發展。全國17個省/市在各自的2021年政府工作報告中將“碳達峰、碳中和”列為未來重點工作，并于2021年下半年加快制定本省/市碳達峰行動方案，明確規劃目標并突出地方特色。“雙碳”戰略是涉及國家發展和改革委員會、工業和信息化部、生態環境部等多部委的國家級長期戰略，2021年國家能源局出臺《能源碳達峰實施方案》，住房和城鄉建設部等15個部門聯合印發了《關于加強縣城綠色低碳建設的意見》，國家發展和改革委員會發布《“十四五”循環經濟發展規劃》 并明確下一步將推出2030年前碳排放達峰行動方案，構建起雙碳的“1+N”政策體系，帶動產業、技術、商業模式和發展理念的全面變革，推動各領域各行業全方位綠色轉型。

1.2 新型智慧城市是“雙碳”目標實現的重要抓手

目前，我國處于快速城鎮化時期，城市地區承載著我國 60%的常住人口，碳排放量占總量的70%以上。人口集聚與經濟增長的壓力迫使大中小城市面臨產業升級、環境污染、資源利用等諸多問題，使得人們更加關注城市綠色化、低碳化發展，由此城市在實施“雙碳”戰略中扮演著重要角色。新型智慧城市在促進城市治理體系現代化、提升市民生活品質和發展綠色經濟方面提供了強大支撐，已經成為當今時代我國城市運行的新模式、城市管理的新方式和城市建設的新機制。與此同時，智慧城市的建設與發展少不了新一代信息技術的賦能，以物聯網、人工智能、云計算等為代表的新技術也將全面支撐雙碳戰略的落地，推動優政、興業、惠民等多場景節能減排，大力探索以技術創新驅動的雙碳戰略發展的新路徑和新模式。“十四五”時期，我國邁入高質量發展新階段，牢固樹立和貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，推動經濟社會持續健康發展，是我國社會進入新的發展階段的重要任務。持續深化新型智慧城市建設必須認真貫徹新發展理念，建設宜居、創新、智慧、低碳城市，助力雙碳目標的實現，推動城市發展方式綠色轉型，實現資源高效利用和循環利用。

我國的新型智慧城市建設歷經多年探索實踐，已經進入大規模落地深化階段。目前，新型智慧城市建設更加強調構建“云網端”的基礎設施體系，5G、物聯網、人工智能、大數據、區塊鏈等新一代信息技術融合，數據智能、城市信息模型(City Intelligent Modeling，CIM)等共性賦能平臺支撐，以及數字孿生協同化智能化的運行管理模式，并向“三融五跨”方向發展。在“雙碳”背景下，新型智慧城市建設不僅要通過先進的技術強化城市治理能力、便捷居民生活和提升產業經濟水平，也要以數字化手段促進生活生產節能減排、經濟發展動力轉換，引導市民轉變生活消費理念，探索低碳減排與經濟增長的共贏路徑。

2 “雙碳”戰略下智慧城市建設的重點

在“雙碳”戰略下，新型智慧城市的建設也需要增加“雙碳” 相關的重點內容。中國信息通信研究院在《新型智慧城市發展研究報告(2019年)》中提出新型智慧城市建設應包含頂層設計、體制機制、智能基礎設施、智能運行中樞、智慧生活、智慧生產、智慧治理、智慧生態、技術創新與標準體系、安全保障體系建設架構10個方面，本文基于此梳理出智慧城市建設中與“雙碳”戰略相關的建設內容，將“雙碳”融入新型智慧城市建設中(見圖1)。在頂層設計層面，新型智慧城市頂層設計中應增加關于“雙碳”戰略的內容，通過數字化全面賦能，助力“雙碳”戰略目標實現。在數字基礎設施層面，云網端都應與“雙碳” 緊密相關，終端側應大力推進碳監測物聯網終端的部署，實現碳數據采集信息化、廣泛化;網絡側應推廣綠色5G建設，發揮5G“使能效應”，助力各行業提質增效、節能降耗;云計算側的數據中心是碳減排最相關的建設內容，應打造綠色數據中心，通過余熱回收和清潔能源的供應等舉措將大大減少數據中心的碳排放。在智能中樞層面，新型智慧城市將繼續升級迭代數據中臺、AI能力中臺、物聯網中臺、應用支撐平臺、城市時空信息平臺等中樞平臺，但更重要的是進行“雙碳”主題庫專題庫的建設，在數據基礎之上進行“雙碳”智能分析和智能算法的研究，支撐上層“雙碳”相關的智慧應用。在智慧應用層面，在優政、惠民、興業等方面更多地打造“雙碳”特色應用，并且在城市智能運營管理中心(Intelligent Operations Center，IOC)進行“雙碳”相關信息的可視化呈現，幫助城市管理者了解“雙碳”戰略進度并做好決策、指揮工作。

“雙碳”智慧城市整體架構

新型智慧城市頂層設計中融入“雙碳”元素是下一步智慧城市建設的重中之重。2019年，我國正式發布GB/T 36333-2018《智慧城市頂層設計指南》，在該指南的引導下，越來越多的省/市都開始重視智慧城市頂層設計或總體規劃，通過頂層設計進行高位統籌謀劃已經成為智慧城市建設實施的前提。據中國信息通信研究院《2020智慧城市產業圖譜研究報告》統計，我國智慧城市相關試點已經超過700個，開展新型智慧城市頂層設計的省會城市及計劃單列市、地級市已經達到94%和71%。“雙碳”戰略作為國家戰略而且又與智慧城市建設密切相關，更加需要在頂層設計中體現，在數字基礎設施、智能中樞、智慧應用的各個層面都需要重視并設計與“雙碳”相關的建設內容，真正把“雙碳”戰略貫穿在智慧城市的建設中。

3 數字基礎設施——夯實“雙碳”戰略信息化基礎

3.1 云——數據中心是能耗減排重要發力點

數據中心是智慧城市建設中的重要部分，尤其近幾年在國內變得愈發“炙手可熱”，一方面隨著5G逐步走向大規模商用和互聯網的迅猛發展，數據中心作為數據處理設備的載體，承接了巨量的業務需求。另一方面，數據中心被列入國家“新基建” 戰略范疇，成為國家信息基礎設施建設的重要一環。但是，數據中心作為能耗大戶，也是智慧城市建設中最需要進行碳減排的部分。

數據中心的余熱回收將是碳減排中最有效的辦法，近期各地政府紛紛發文支持數據中心進行余熱回收利用。2021年4月，北京市經濟和信息化局發布的《北京市數據中心統籌發展實施方案(2021—2023年)》明確提到要“鼓勵數據中心進行熱源利用。鼓勵數據中心采用余熱回收利用措施，為周邊建筑提供熱源，提高能源再利用效率。”由于數據中心是24h不間斷工作，其中的IT設備在運行時會產生很多熱量，傳統的風冷設備一般是將熱量直接排到大氣中，沒有經過任何的回收利用。目前的余熱回收技術已經成熟，采用液冷技術可以更好地收集余熱，將液體作為載體，直接通過熱交換接入周邊寫字樓和社區的采暖系統和供水系統，滿足居民供暖和溫水供應。在北方以及一些有條件的地區，冬天來臨的時候完全可以收集數據中心的余熱進行供暖，這樣不僅數據中心可以節省能耗，城市也可以減少煤的燃燒量，同時通過收取供暖費創造新的商業模式，對智慧城市長效運營以及碳減排都有非常積極的作用。

余熱回收只是數據中心碳減排的一個方面，要推進綠色數據中心建設可從多方面發力。比如強化綠色設計，采用氫能源、液冷、分布式供電、模塊化機房等高效的系統設計方案，實現節能、節水、節地、節材和環境保護。對于存量的數據中心也可進行綠色技術應用和改造，推進氫能源、液體冷卻等綠色先進技術應用。數據中心是智慧城市建設中碳減排重要的一環，打造綠色數據中心將大大助推“雙碳”戰略目標的實現。

3.2 網——綠色5G開創節能新路徑

網絡層面，我國5G網絡建設風馳電掣，5G建設所需的能耗巨大，所以5G自身的綠色化發展也是實現“雙碳”戰略目標的重要一環。下一步5G網絡建設需要開創綠色節能新路徑，構建5G等多元化組網服務，實現行業場景的全覆蓋，構建完善的碳數據傳輸能力，同時加強5G產業鏈上下游的積極融創，建立起設備、器件、材料、能源等上下行企業的信息融通、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。同時，運營商部署5G網絡的方式也應作出相應改變，在5G網絡規劃和優化時重點考慮能源效率，比如設計基站的智能電源、在預防性維護中支持人工智能等。

5G也是提高能源效率的重要推動力，可以助力其他行業實現各自的“雙碳”目標，這被稱為5G的“使能效應”。根據國際電信聯盟(ITU)SMART 2020的報告，到2020年年底，在所有ICT中，使能效應的規模將相當于全球所有排放量的15%。5G的使能效果來自流程和行為的變化，通過5G與傳統高能耗行業的深度融合，助力鋼鐵、化工、冶煉等高能耗行業在產品開發、技術升級和數字化轉型等方面發揮其應有作用，為各行業提質增效、節能降耗、低碳環保作出貢獻。

3.3 端——物聯網終端部署實現碳數據采集精準化

在智慧城市終端建設方面，目前有關碳監測物聯網感知設備的部署還不是很多，直接影響到后期碳排放的測算。碳排放量的測定方法主要有計量法和監測法兩種，前者通過碳排放活動和碳排放因子計算得來，后者通過設備監測直接獲得數據。目前，我國碳排放的測定仍以計量法為主，但是準確性較差;而監測法具有更高的準確性，且易于監管，但需要部署大量的碳監測感知終端。隨著碳市場的完善，碳監測或將逐步取代碳計量：從國內碳市場的發展來看，行業內工藝流程的不斷更新會加大監管部門的管理難度，使監管標準不斷更迭，推動對靈活性更優、具備云端化能力的碳監測的需求。通過部署布局大量碳監測物聯網感知設備，打造“碳排放” 數字監測體系，利用底層采集和傳輸能力，將助力實現碳排放核算的實時化、精準化和自動化。同時，我國應推進低功耗低成本物聯網終端產業的發展，實現碳數據采集信息化、廣泛化。

3.4 智能中樞——“雙碳”數據庫建設需求增加

智能中樞層面，各地基本都已經規劃或者建設了數據中臺、AI中臺、物聯網中臺、應用支撐平臺、城市時空信息平臺等幾個重要的中樞平臺，各地政府也都建設了豐富的數據庫以滿足民生和政務多方面的需要，但是“雙碳”主題的數據庫建設相對較少。隨著各地政府對數據的重視和“雙碳”戰略的實施，數據中臺的建設將更加重要，未來我國將建設更多的“雙碳”相關主題數據庫(如碳排放數據庫、碳交易數據庫)并進行相關的智能分析。目前，國內比較知名的“雙碳”數據庫有中國碳核算數據庫(China Emission Accounts and Datasets，CEADs)。CEADs主要包括能源清單、二氧化碳排放清單、工業過程碳排放清單、排放因子及投入產出表等子數據庫。隨著各地政府“雙碳”戰略的進一步落地，基于本地區更加準確的實時“雙碳”數據庫需求將大大增加，數據中臺的內容也將更加豐富。“雙碳”數據的智能分析將根據不同需求更加多樣化，比如碳中和智能分析、碳配額預測預警分析、碳足跡數據分析、城市碳減排推演等。在智能中樞層面，通過“雙碳”數據庫的建設以及智能分析，結合城市IOC進行可視化專題呈現，幫助政府管理者了解目前“雙碳”戰略實施的進度，輔助管理者決策，從而進行更加科學的指揮調度，助力當地“雙碳”目標的達成。高能耗行業企業也可借助“雙碳”大數據智能分析、人工智能領域的算力，制定智慧能效解決方案，優化能源系統運行方式，提高運行效率，以此推進節能減排，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。

4 智慧應用——多場景智慧應用助力碳減排

在智慧應用建設層面，本文從優政、惠民、興業以及城市IOC方面梳理出與“雙碳”相關的建設內容，通過智慧應用建設，助力“雙碳”戰略實施。

4.1 優政——智慧政務多措并舉節能減排

政府運行節能低碳對推廣低碳生活、引領社會經濟綠色轉型具有重要意義。通過推廣協同辦公系統、移動辦公系統可在實現無紙化辦公的同時促進文件高效流轉、提升辦事效能。數字集約化OA辦公平臺具備電子套紅、電子印章和電子簽名等功能，從公文的擬稿到簽發，可以實現全流程電子化，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，并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”是優化辦事流程的有力抓手，通過一門式受理、讓數跑路實現減環節、減材料，可極大地降低耗材使用，提供高效化低碳化服務。

智慧城市還可為政府碳監測提供抓手，通過碳排放數據的精準采集與數據可視化指導政策制定與低碳場景打造。“一網統管”是城市精細化管理的重要手段，可將重點園區、企業、社區、樓宇的物聯網數據、水電氣數據等納入一網統管數據體系，實現碳排放運行動態監測，服務于環境管理部門、環境監測部門、污染排放及治理企業和公眾，并為政府的科學規劃和宏觀調控提供參考。此外，針對高排碳企業，在營商環境監測平臺中將低碳可持續作為一個關鍵模塊或指標納入到企業畫像庫中，構建產業和企業的碳畫像體系，控制企業的二氧化碳排放，提高能源利用效率。建立高效、清潔、低碳的市政體系也是實現城市低碳運行的關鍵舉措，構建城市綜合能源數字化智慧化平臺和行業數字化使能平臺，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，如以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+”精細化推進生活垃圾分類管理等。解決碳排放問題不僅需要管控高排碳行業和企業，還需要加強對自然資源的有效保護和利用，更好地發揮林草系統碳匯作用，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。

建立碳排放權交易市場是我國通過市場機制配置碳排放權資源的重要途徑，可在助力政府構建、管理和規范碳交易市場方面發揮重要作用。我國多個省/市都在持續探索碳排放權交易市場建設，截至2021年7月，我國陸續在北京、上海、天津、重慶、湖北、廣東、深圳和福建8個省/市開展了碳排放權交易試點。可圍繞碳交易構建面向企業的交易平臺，利用區塊鏈技術實現碳排放權交易數據可溯源，在碳排放核算、數據統計、數據質量控制方面保障數據安全可信。此外，還可面向企業構建服務平臺，提供碳減排、碳轉化等解決方案并推廣節能技術。面向市民提供碳普惠平臺，將綠色出行等低碳行為轉換為現實收益，并結合數字人民幣形態拓展平臺應用場景。

4.2 惠民——智慧交通和智慧社區向低碳化邁進

交通行業的二氧化碳排放量約占全國碳排放總量的10%，其中道路交通在交通全行業碳排放中的占比約為 80%，且仍處于快速發展階段，提升交通工具能效可在未來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。在智慧交通方面，從近期來看，可以優先提升交通工具能效，利用城市交通大腦、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。而從中遠期來看，可大力發展電動交通工具，并配套發展充電樁等基礎設施，雖然提高電動交通工具占比需要較高的設備投入和運行維護成本，但此舉可帶來較大的減排效果。逐步發展自動駕駛將改變人們的出行習慣并提升公路運輸效率，加快零碳交通目標的實現。此外，倉儲物流也是高排碳行業，需以智慧倉儲、智慧運輸、智慧包裝為核心，智能化、精細化管控運輸、經營、服務和管理各個環節，提升能源利用效率，優化物流生態體系。

從人居環境的角度來看，小到智慧家居中的節能家電使用，大到智慧低碳建筑、零碳社區、低碳園區等建設都將對碳達峰作出重要貢獻。在低碳建筑方面,建筑運營的碳排放量不可小覷，可在智能化綠色建筑中依托智能終端設置智能照明系統、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配置管理。目前，我國老舊小區改造和新型社區建設都將向綠色化、低碳化方向發展，并從綠色建筑、綠色能源、循環資源、節能家居等多方面實現智慧與低碳的結合，如利用感知設備對社區中的人車物、道路管網、能源供給與消耗、綠化碳匯、民生服務等信息進行智能感知和自動獲取，依托綜合服務平臺對獲取的信息進行整合、分析與共享，并接入城市管理部門平臺進而推動碳排放的精細化管理。

4.3 興業——智能制造和智慧農業綠色化轉型

隨著國家對數字經濟的重視，各地政府對智慧城市在興業方面的建設要求也越來越高。首先是智能制造，在“雙碳”戰略的大背景下，低碳化、節能化成為制造業升級轉型的大趨勢，也將成為制造業高質量發展的必然結果。而要實現制造業低碳節能，數字化技術賦能是關鍵著力點，智能制造應借助大數據、人工智能、工業互聯網等新一代信息技術實現提質增效，以更小的消耗和排放實現相同甚至更高的產出價值，達到節能降耗的目的。通過數字化技術的賦能，不僅能在生產過程中提質增效，而且能在設計、銷售等環節打造全生命周期的智能管理，以系統和持續的方法消除生產制造系統中的浪費，實現資源能源的循環利用，最終實現全面的節能降耗。

當然“雙碳”目標實現不只需要智能制造，還應在智慧能源這些工業領域發力，智慧農業也對“雙碳”戰略具有重要的意義和貢獻。農作物生長需要大量的二氧化碳，通過數字化技術對農業生產全生命周期的賦能將實現農業降本增效，有助碳中和，甚至可以達到零碳排放。將農業物聯網技術應用于田間種植，通過對種植過程的精細計算，可以有效節約肥料、農藥的投入，促進農業生產節能降耗。還有通過水肥一體化智能灌溉系統結合土壤墑情監測系統、植物傳感器和智能氣象站，可以監控農作物生長的整體環境，包括光照強度、土壤養分以及空氣溫濕度，從而決定播種、灌溉、施肥的最佳時間點，從而有效節約資源并提升農作物的產量和質量，最終從智慧農業方面助力“雙碳”目標實現。

4.4 城市IOC——實時掌握“雙碳”態勢

目前，各個城市的智慧城市建設中城市IOC基本已成為標配，通過IOC的建設，可全面展現城市管理、產業經濟、民生服務等關鍵領域的運行狀況。未來IOC的建設需要增加“雙碳”主題內容(比如碳畫像、碳足跡、碳排放預警監測等)，依托智能中樞“雙碳”數據的強大支撐，實現對全市“雙碳”態勢的可視呈現、智能預警、實時分析和協調指揮，打造城市碳排放“一屏觀”，還可以基于數字孿生技術，建立可視化碳地圖模型，構建排放驅動因素追蹤、減排動態模擬推演、能耗告警檢測分析等能力，融合物聯網、社交媒體、行業數據、消費數據等相關大數據，從而建立起清晰的碳排放監測、管控、分析等體系，便于城市管理者直觀掌握城市“雙碳”實時狀態，支撐科學決策，豐富IOC的強大功能。

5 發展建議及保障措施

在新型智慧城市建設中涉及“雙碳”的領域較多，本文主要針對下一步新型智慧城市建設中如何助力“雙碳”戰略達成，提出以下述建議及保障措施。

(1)在智慧城市頂層設計層面加強對“雙碳”內容的規劃，結合“雙碳”智慧城市整體架構，在智慧城市建設的各個方面都融入“雙碳”理念，提高政府、企業、民眾對“雙碳”戰略的認識。加強5G、人工智能、云計算、大數據、區塊鏈等新一代信息技術在“雙碳”領域的運用，同時使碳排放的節能技術、綠色能源技術與智慧城市深度結合，強化智慧城市中“雙碳”數據資產的積累，發力數字經濟與綠色轉型，推動疫情后中國經濟綠色復蘇。

(2)探索智慧城市在“雙碳”領域的商業模式。智慧城市建設與“雙碳”戰略結合需要建立長效運營機制，在發展數字經濟的同時大力發展負碳經濟;鼓勵智慧城市的各個參與方積極地參與到“雙碳”戰略中來，通過探索成功的商業模式，在智慧城市的建設中助推“雙碳”戰略目標實現。

(3)加強體制機制方面的創新和保障，確保在智慧城市建設中“雙碳”相關目標達成。加強在智慧城市“雙碳”領域的技術創新和場景創新，并形成相關標準，把先進的成功經驗推廣到全國;“雙碳”戰略是國家戰略，關系到國家的核心利益，需要確保“雙碳”重要數據的安全，加強信息安全保護工作。

6 結束語

新型智慧城市建設與“碳達峰，碳中和”密切相關，盡管目標實現面臨嚴峻挑戰，但這一過程也蘊含巨大機遇。目前，在智慧城市的各個領域都開始重視“雙碳”戰略的研究和落地實施，相信通過新型智慧城市建設的逐步升級，新一代數字技術的賦能，將助力我國“雙碳”戰略目標早日達成。

來源：創新研究