双碳目标下未来城市
数字智慧发展新(xīn)路径
文(wén)/黄奇帆
重庆市原市長(cháng)
城市是人类文(wén)明的重要载體(tǐ)和发展空间，城市的不断发展有(yǒu)利于各类要素的集聚和配置，有(yǒu)效促进了经济繁荣、提升了居民(mín)的生活體(tǐ)验。展望未来，城市发展必须充分(fēn)考虑双碳目标的约束，以更加低碳、绿色的方式进行。未来城市如何围绕双碳目标实现绿色化、数字化发展，我有(yǒu)如下观点。
首先，围绕双碳目标，未来城市有(yǒu)六条绿色化发展路径：
01
能(néng)源结构转向以清洁能(néng)源為(wèi)主
开发高效新(xīn)热源
城市低碳化最為(wèi)重要的还是能(néng)源结构的调整。首先，電(diàn)能(néng)，尤其是清洁能(néng)源发電(diàn)应当成為(wèi)城市能(néng)源消费的主力。清洁能(néng)源基地往往遠(yuǎn)离城市数千公里，并且风電(diàn)、太阳能(néng)等清洁能(néng)源具有(yǒu)波动性、间歇性的特点，需要能(néng)适应各类清洁能(néng)源接入和消纳的智能(néng)電(diàn)网和特高压输变電(diàn)系统作為(wèi)技术基础，综合调度不同地域的電(diàn)力生产和供应，织就一张覆盖全國(guó)乃至全球的能(néng)源互联网。目前，建设全球能(néng)源互联网的条件正日益成熟，中國(guó)電(diàn)网的成功实践為(wèi)建设全球能(néng)源互联网奠定了重要基础，将在未来城市的能(néng)源供应中起到关键作用(yòng)。其次，用(yòng)于城市供热、制冷的能(néng)源，如果完全由電(diàn)能(néng)转化，肯定是不经济、不划算的，所以要為(wèi)城市寻找新(xīn)的热源。目前来看，各种替代方案也在逐渐成型，比如用(yòng)地源热泵技术来解决建筑物(wù)的供热制冷问题，比如中國(guó)完全自主研发的低温核供热技术也因其固有(yǒu)的安全性可(kě)以在北方地區(qū)逐步推广；再比如太阳能(néng)供热系统的技术进步也非常快。这些城市新(xīn)热源的大量出现，也将為(wèi)城市能(néng)源结构调整发挥关键作用(yòng)。
02
规划布局将大力发展规模合理(lǐ)的功能(néng)模块，形成若干功能(néng)模块有(yǒu)机相连的“积木(mù)式”发展模式
未来城市要重点打造可(kě)以互联互通的城市功能(néng)模块，这些模块要形成独立运作能(néng)力，也就是具备模块内提供当地居民(mín)所有(yǒu)基本生活、工作需求的能(néng)力，尽量减少不必要的跨模块流动。一座城市就是把这些数字化模块组织起来，实现“积木(mù)式”发展。通过“积木(mù)式”发展，可(kě)以把每一个功能(néng)區(qū)域的基础设施配置标准化，提高每个區(qū)域的运作效率，并切实提升區(qū)域治理(lǐ)能(néng)力。实现“积木(mù)式”发展的技术基础是要建立城市信息模型（CIM，City InformationModel），其关键还是要控制模块规模，避免走向“摊大饼”式的城市发展老路。
03
公共交通将成為(wèi)大城市交通主體(tǐ)，城际交通高铁占比持续增加
未来低碳的大型城市的交通模式一定不是以私家車(chē)為(wèi)主體(tǐ)，而是要建立更便捷、更环保、低成本的轨道公共交通體(tǐ)系。其中，除了大都市的地铁，空中或地面轨道交通占比将会增加，為(wèi)居民(mín)提供快速便捷的出行體(tǐ)验。城市路网系统将大幅提升数字化水平实现車(chē)路协同，通过可(kě)变車(chē)道、流量感应等方式大大提升城市交通的流畅性。在城市道路建设方面，随着新(xīn)材料的投入使用(yòng)，城市道路将与太阳能(néng)发電(diàn)、電(diàn)动車(chē)充電(diàn)等系统有(yǒu)机融合，进一步降低城市交通的碳排放。随着高铁网络的进一步完善，高铁在城际交通中的占比将进一步提高，铁路货运也将得到快速发展，有(yǒu)利于从总體(tǐ)上降低交通运输产业的碳排放。
04
建筑工程产业逐渐走向钢结构、装配式，并通过数字化不断降低运营成本
现代城市建筑采用(yòng)的钢筋混凝土结构是城市碳排放的重要来源之一。在双碳目标约束下，钢结构、装配式是比较可(kě)行的低碳建筑路線(xiàn)：一是可(kě)以从根源上减少水泥的使用(yòng)量；二是平均使用(yòng)寿命比混凝土更長(cháng)，从全生命周期角度来看，以钢结构為(wèi)主體(tǐ)的建筑工程的碳排放要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于混凝土结构；三是钢结构建筑物(wù)存在巨大的低碳技术创新(xīn)空间，比如与钢结构相适应的装配式建造可(kě)以进一步减少建设施工过程中的碳排放。诚然，钢结构也存在锈蚀、耐火性差等问题，但是随着技术进步，这些问题正在逐步得到解决。此外，随着建筑信息模型等数字化手段的普及，建筑工程的数字化程度不断提高，一方面為(wèi)建筑工程运维带来革命性改变，建筑工程的盈利模式发生变化；另一方面，也有(yǒu)利于建立城市建筑联动的运营模式，做到多(duō)栋建筑的协同运营、资源互补，从而进一步降低建筑工程的碳排放水平。
05
采取切实措施推动工业部门脱碳减碳，构建绿色低碳工业體(tǐ)系
在实现双碳目标过程中，作為(wèi)耗能(néng)排放大户，城市的传统工业部门面临如何减碳脱碳问题。建议从四个方面推进脱碳减碳：一是源头减量，即在工业投入品的源头减少资源消耗。比如钢铁行业，要进一步优化燃料结构，降低燃料比、铁钢比，发展短流程炼钢。二是节能(néng)减排，积极推广应用(yòng)先进用(yòng)能(néng)技术和智能(néng)控制技术，提升電(diàn)力、冶金、化工等重点高耗能(néng)产业的用(yòng)能(néng)效率。如果我國(guó)能(néng)源利用(yòng)效率可(kě)以达到 2019 年世界平均水平，则可(kě)节约 15.8 亿吨标准煤，可(kě)减少碳排放约 39 亿吨。三是循环回收，比如对工业企业生产过程中的余热和中间物(wù)料进行回收利用(yòng)，对产品实行全生命周期管理(lǐ)，发展再制造产业等。四是工艺流程改造，通过采用(yòng)低碳技术对工艺流程进行绿色化改造，淘汰高碳高耗能(néng)技术。在具體(tǐ)操作上，建议學(xué)习借鉴國(guó)际经验，以行业龙头企业為(wèi)依托，以碳中和為(wèi)目标，通过市场机制构建互惠互利、合作共赢的产业链上下游利益共同體(tǐ)，发挥产业链上下游企业协同效应，推动构建绿色低碳新(xīn)型工业體(tǐ)系。
06
居民(mín)消费习惯绿色化，城市循环经济得到巨大发展
居民(mín)日常生活直接产生了 8% 的碳排放，而间接产生的碳排放就更加可(kě)观，所以在实现双碳目标的过程中，城市居民(mín)低碳理(lǐ)念的普及与践行也是一个至关重要的因素。首先是倡导居民(mín)生活的低碳文(wén)化，使节能(néng)环保、绿色健康的生活方式深入人心。其次是通过市场化手段引导居民(mín)形成低碳的消费习惯。去年 7 月中國(guó)碳交易市场正式运行，目前还只覆盖了发電(diàn)企业，未来将会向各行各业拓展。当所有(yǒu)生活消费品、生活性服務(wù)业都具有(yǒu)“碳当量”以后，碳交易就有(yǒu)可(kě)能(néng)拓展到居民(mín)个體(tǐ)，切实影响居民(mín)的日常生活。通过建立居民(mín)个體(tǐ)碳配额，并根据量化指标给予参与者奖惩约束，可(kě)以进一步引导城市居民(mín)形成减少浪费的消费习惯。与此同时，随着从生产到终端消费者的全链路数字化，城市循环经济将会得到更大发展，在汽車(chē)、電(diàn)池、電(diàn)子制造、服装等领域，将会涌现一大批从事循环经济的产业形态，在為(wèi)社会持续创造财富的同时，也大大降低了全产品生命周期的碳排放量。
其次，未来的绿色城市、低碳城市必须以数字化技术為(wèi)支撑、以智慧城市建设為(wèi)基础。具體(tǐ)来看，未来城市也有(yǒu)五条数字化发展路径：
一是生产要素聚集方式发生改变，数据要素将会成為(wèi)未来城市运营的核心要素。
现在的城市经济是建立在土地、资本、科(kē)技、劳动力四个要素之上的，双碳目标下传统城市经济发展必须在要素层面上有(yǒu)所突破，党中央提出的数据要素為(wèi)未来城市经济的进一步发展开辟了一条新(xīn)路径，使得海量数据资源成為(wèi)城市低碳绿色经济发展的核心动力。具體(tǐ)来看，城市数据要素的市场化配置，包含了数据要素化和要素数据化两方面的机遇。数据要素化的过程是整合城市数据资源，并探索市场化交易模式的过程。要素数据化是指对城市传统的土地、资本、科(kē)技、劳动力等要素进行数字化转型升级。传统要素与数据要素的融合是深化供给侧结构性改革的重大举措，有(yǒu)利于利用(yòng)数字技术提升要素流动性，有(yǒu)利于引导各类要素协同向先进生产力集聚，进而為(wèi)城市一二三产业链水平的提高创造条件。所以，未来的城市必将是建立在“数据要素化”与“要素数据化”基础之上的，未来城市的管理(lǐ)者也必须要具备运营数据要素的能(néng)力，把城市各方面的数据资源变成城市绿色经济的动力。
二是城市建设要从以制造业為(wèi)核心的“围产造城”，走向以创新(xīn)和服務(wù)业為(wèi)核心的“依城造产”。
近现代以来，随着工业化进程加速，城市基本上是围绕着各种产业建设起来的。这种“围产造城”模式是工业时代城市经济发展的自然选择，形成了西方发达國(guó)家的一个个大都市圈。可(kě)以说，以制造业為(wèi)核心的“围产造城”形成了人口的聚集、奠定了城市的初级形态。我國(guó)大量城市也是围绕产业建立起来的，但随着产业的变迁，这类城市往往表现出经济发展的不稳定性，一些资源型城市甚至出现了经济发展的严重倒退。在双碳目标下，大量传统工业将陆续迁出大城市，这对于许多(duō)城市的持续发展是一个巨大的挑战，迫切需要注入新(xīn)的产业以维持发展的动力。这就要求我们在已经形成的城市基础上，进行“依城造产”，建设面向未来的绿色低碳产业。每座城市要对自身拥有(yǒu)的数据要素进行深入分(fēn)析，立足城市特征、瞄准科(kē)技前沿，建设城市自身的高质量内外循环，创造大量基于新(xīn)要素的新(xīn)产业、新(xīn)业态、新(xīn)模式。新(xīn)一轮的“依城造产”是我國(guó)城镇化发展的新(xīn)阶段，也是从工业文(wén)明迈向数字文(wén)明的必然选择。
三是以数字经济等战略新(xīn)兴产业，破解经济增長(cháng)“鲍莫尔病”。
未来 40 年，随着产业结构深度调整，服務(wù)业比重将大幅提升，这符合经济结构演化规律，也符合双碳目标的基本要求，但这也可(kě)能(néng)会导致经济增速持续趋缓甚至停滞，即所谓“鲍莫尔病”。对此，根本之道在于大力发展数字经济等战略新(xīn)兴产业。因為(wèi)产生“鲍莫尔病”的一个基本假设是服務(wù)业中多(duō)数行业是不可(kě)贸易的，劳动生产率会長(cháng)期停滞。但以新(xīn)一代信息技术、5G、大数据、云计算、區(qū)块链、人工智能(néng)為(wèi)代表的数字技术正在改变这一假设。借助产业数字化、数字产业化，过去不可(kě)贸易的服務(wù)业正在创造新(xīn)的贸易模式。尽管 300 年前的莫扎特四重奏要四个人演，300 年后依然要四个人，但借助互联网、AR/VR 等技术，听众可(kě)能(néng)来自全世界任意角落。换言之，在数字技术加持下，部分(fēn)服務(wù)业的生产率正在得到全面提高，而且是以低碳绿色方式实现的。因此，在实现双碳目标的过程中，要以大力发展数字经济等战略新(xīn)兴产业為(wèi)重要抓手和切入点推动产业结构调整，以数字技术赋能(néng)各行各业，加快培育颠覆性、指数级的产业新(xīn)动能(néng)。
四是要重视围绕双碳目标的城市新(xīn)型基础设施建设。
城市新(xīn)型基础设施是绿色低碳城市运营的基础，它不仅仅是原有(yǒu)基础设施的简单升级，而是要围绕未来数字化城市的功能(néng)，大胆变革其建设和运营模式，创新(xīn)城市能(néng)源、交通、教育、医疗等各方面的市场机制，為(wèi)城市注入全新(xīn)的发展动力。从战术层面推进城市新(xīn)基建的建设，要遵循数字化转型的四个步骤循序渐进：1.0 版是数字化，要实现“万物(wù)发声”。这是数字城市的初级形态，目的是让城市的物(wù)能(néng)说话，可(kě)以通过数字形式表述出来，為(wèi)构建城市数字空间提供源头数据。2.0 版是网络化，要实现“万物(wù)万联”，通过物(wù)联网、移动互联网将数字化的城市要件连接起来，让城市的物(wù)与物(wù)能(néng)够对话。3.0 版是智能(néng)化，要实现“人机对话”，即让人与物(wù)能(néng)够交流，实现城市局部的智能(néng)反应与调控，比如智能(néng)收费、智能(néng)交通等等。4.0 版是智慧化，要实现“智慧城市”，就是使城市各部分(fēn)功能(néng)、各个产业，在数据的基础上、人类智慧的驱动下优化运行。
五是未来城市是由实體(tǐ)空间和数字空间组成的数字孪生城市，要充分(fēn)重视对数字空间的治理(lǐ)。
当城市新(xīn)基建完成了上述四个步骤，建设数字孪生城市也就拥有(yǒu)了软硬件基础，可(kě)以构建出城市的数字空间模型。从个體(tǐ)的角度，每个居民(mín)除了生活在实體(tǐ)社區(qū)、工作于实體(tǐ)建筑之内，还将拥有(yǒu)数字空间里的身份，可(kě)以在数字空间中进行办公、學(xué)习、娱乐。
数字孪生城市的建设重点是要以需求為(wèi)导向建立数字空间中的市场體(tǐ)系和治理(lǐ)體(tǐ)系，成為(wèi)开发城市数据要素的重要手段、未来城市经济的重要增長(cháng)点。在此基础上，城市的数据要素将会得到最大程度的开放共享，从而形成安全、可(kě)靠、海量的数据应用(yòng)市场，企业、个體(tǐ)都可(kě)以在这个城市数字空间中公平地生活、工作、交易。
从城市管理(lǐ)的角度来看，要充分(fēn)重视对现在已经逐渐形成的城市数字空间的治理(lǐ)，在两个空间内共用(yòng)一套数据和制度的信用(yòng)體(tǐ)系是关键。基于區(qū)块链、大数据、人工智能(néng)等技术，可(kě)以建立一个覆盖城乡的更加公平、可(kě)靠、安全的信用(yòng)體(tǐ)系，在此基础上，要对数字空间立法，规范个體(tǐ)、企业、政府在数字空间中的行為(wèi)，避免垄断、大数据杀熟、侵犯隐私等不法现象，让数字空间成為(wèi)城市经济活力的新(xīn)来源、居民(mín)幸福生活的新(xīn)补充。
总而言之，围绕双碳目标，中國(guó)的城市建设要完整、准确、全面贯彻新(xīn)发展理(lǐ)念，保持战略定力，站在人与自然在城市中和谐共生的高度来谋划城市经济社会的绿色化、数字化发展，从数字时代城市运营的基本规则角度大胆创新(xīn)，努力建设好服務(wù)人民(mín)美好生活的低碳绿色城市。
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来源：清华大學(xué)互联网产业研究院
编辑、图片｜段文(wén)秀
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