雙碳目标下未來城市
數字智慧發(fā)展新路徑
文/黃奇帆
重慶市原市長(cháng)
城市是人類文明的重要載體和發(fā)展空間，城市的不斷發(fā)展有利于各類要素的集聚和配置，有效促進(jìn)了經(jīng)濟繁榮、提升了居民的生活體驗。展望未來，城市發(fā)展必須充分考慮雙碳目标的約束，以更加低碳、綠色的方式進(jìn)行。未來城市如何圍繞雙碳目标實現綠色化、數字化發(fā)展，我有如下觀點。
首先，圍繞雙碳目标，未來城市有六條綠色化發(fā)展路徑：
01
能(néng)源結構轉向(xiàng)以清潔能(néng)源爲主
開(kāi)發(fā)高效新熱源
城市低碳化最爲重要的還(hái)是能(néng)源結構的調整。首先，電能(néng)，尤其是清潔能(néng)源發(fā)電應當成(chéng)爲城市能(néng)源消費的主力。清潔能(néng)源基地往往遠離城市數千公裡(lǐ)，并且風電、太陽能(néng)等清潔能(néng)源具有波動性、間歇性的特點，需要能(néng)适應各類清潔能(néng)源接入和消納的智能(néng)電網和特高壓輸變電系統作爲技術基礎，綜合調度不同地域的電力生産和供應，織就一張覆蓋全國(guó)乃至全球的能(néng)源互聯網。目前，建設全球能(néng)源互聯網的條件正日益成(chéng)熟，中國(guó)電網的成(chéng)功實踐爲建設全球能(néng)源互聯網奠定了重要基礎，將(jiāng)在未來城市的能(néng)源供應中起(qǐ)到關鍵作用。其次，用于城市供熱、制冷的能(néng)源，如果完全由電能(néng)轉化，肯定是不經(jīng)濟、不劃算的，所以要爲城市尋找新的熱源。目前來看，各種(zhǒng)替代方案也在逐漸成(chéng)型，比如用地源熱泵技術來解決建築物的供熱制冷問題，比如中國(guó)完全自主研發(fā)的低溫核供熱技術也因其固有的安全性可以在北方地區逐步推廣；再比如太陽能(néng)供熱系統的技術進(jìn)步也非常快。這(zhè)些城市新熱源的大量出現，也將(jiāng)爲城市能(néng)源結構調整發(fā)揮關鍵作用。
02
規劃布局將(jiāng)大力發(fā)展規模合理的功能(néng)模塊，形成(chéng)若幹功能(néng)模塊有機相連的“積木式”發(fā)展模式
未來城市要重點打造可以互聯互通的城市功能(néng)模塊，這(zhè)些模塊要形成(chéng)獨立運作能(néng)力，也就是具備模塊内提供當地居民所有基本生活、工作需求的能(néng)力，盡量減少不必要的跨模塊流動。一座城市就是把這(zhè)些數字化模塊組織起(qǐ)來，實現“積木式”發(fā)展。通過(guò)“積木式”發(fā)展，可以把每一個功能(néng)區域的基礎設施配置标準化，提高每個區域的運作效率，并切實提升區域治理能(néng)力。實現“積木式”發(fā)展的技術基礎是要建立城市信息模型（CIM，City InformationModel），其關鍵還(hái)是要控制模塊規模，避免走向(xiàng)“攤大餅”式的城市發(fā)展老路。
03
公共交通將(jiāng)成(chéng)爲大城市交通主體，城際交通高鐵占比持續增加
未來低碳的大型城市的交通模式一定不是以私家車爲主體，而是要建立更便捷、更環保、低成(chéng)本的軌道(dào)公共交通體系。其中，除了大都(dōu)市的地鐵，空中或地面(miàn)軌道(dào)交通占比將(jiāng)會增加，爲居民提供快速便捷的出行體驗。城市路網系統將(jiāng)大幅提升數字化水平實現車路協同，通過(guò)可變車道(dào)、流量感應等方式大大提升城市交通的流暢性。在城市道(dào)路建設方面(miàn)，随著(zhe)新材料的投入使用，城市道(dào)路將(jiāng)與太陽能(néng)發(fā)電、電動車充電等系統有機融合，進(jìn)一步降低城市交通的碳排放。随著(zhe)高鐵網絡的進(jìn)一步完善，高鐵在城際交通中的占比將(jiāng)進(jìn)一步提高，鐵路貨運也將(jiāng)得到快速發(fā)展，有利于從總體上降低交通運輸産業的碳排放。
04
建築工程産業逐漸走向(xiàng)鋼結構、裝配式，并通過(guò)數字化不斷降低運營成(chéng)本
現代城市建築采用的鋼筋混凝土結構是城市碳排放的重要來源之一。在雙碳目标約束下，鋼結構、裝配式是比較可行的低碳建築路線：一是可以從根源上減少水泥的使用量；二是平均使用壽命比混凝土更長(cháng)，從全生命周期角度來看，以鋼結構爲主體的建築工程的碳排放要遠遠低于混凝土結構；三是鋼結構建築物存在巨大的低碳技術創新空間，比如與鋼結構相适應的裝配式建造可以進(jìn)一步減少建設施工過(guò)程中的碳排放。誠然，鋼結構也存在鏽蝕、耐火性差等問題，但是随著(zhe)技術進(jìn)步，這(zhè)些問題正在逐步得到解決。此外，随著(zhe)建築信息模型等數字化手段的普及，建築工程的數字化程度不斷提高，一方面(miàn)爲建築工程運維帶來革命性改變，建築工程的盈利模式發(fā)生變化；另一方面(miàn)，也有利于建立城市建築聯動的運營模式，做到多棟建築的協同運營、資源互補，從而進(jìn)一步降低建築工程的碳排放水平。
05
采取切實措施推動工業部門脫碳減碳，構建綠色低碳工業體系
在實現雙碳目标過(guò)程中，作爲耗能(néng)排放大戶，城市的傳統工業部門面(miàn)臨如何減碳脫碳問題。建議從四個方面(miàn)推進(jìn)脫碳減碳：一是源頭減量，即在工業投入品的源頭減少資源消耗。比如鋼鐵行業，要進(jìn)一步優化燃料結構，降低燃料比、鐵鋼比，發(fā)展短流程煉鋼。二是節能(néng)減排，積極推廣應用先進(jìn)用能(néng)技術和智能(néng)控制技術，提升電力、冶金、化工等重點高耗能(néng)産業的用能(néng)效率。如果我國(guó)能(néng)源利用效率可以達到 2019 年世界平均水平，則可節約 15.8 億噸标準煤，可減少碳排放約 39 億噸。三是循環回收，比如對(duì)工業企業生産過(guò)程中的餘熱和中間物料進(jìn)行回收利用，對(duì)産品實行全生命周期管理，發(fā)展再制造産業等。四是工藝流程改造，通過(guò)采用低碳技術對(duì)工藝流程進(jìn)行綠色化改造，淘汰高碳高耗能(néng)技術。在具體操作上，建議學(xué)習借鑒國(guó)際經(jīng)驗，以行業龍頭企業爲依托，以碳中和爲目标，通過(guò)市場機制構建互惠互利、合作共赢的産業鏈上下遊利益共同體，發(fā)揮産業鏈上下遊企業協同效應，推動構建綠色低碳新型工業體系。
06
居民消費習慣綠色化，城市循環經(jīng)濟得到巨大發(fā)展
居民日常生活直接産生了 8% 的碳排放，而間接産生的碳排放就更加可觀，所以在實現雙碳目标的過(guò)程中，城市居民低碳理念的普及與踐行也是一個至關重要的因素。首先是倡導居民生活的低碳文化，使節能(néng)環保、綠色健康的生活方式深入人心。其次是通過(guò)市場化手段引導居民形成(chéng)低碳的消費習慣。去年 7 月中國(guó)碳交易市場正式運行，目前還(hái)隻覆蓋了發(fā)電企業，未來將(jiāng)會向(xiàng)各行各業拓展。當所有生活消費品、生活性服務業都(dōu)具有“碳當量”以後(hòu)，碳交易就有可能(néng)拓展到居民個體，切實影響居民的日常生活。通過(guò)建立居民個體碳配額，并根據量化指标給予參與者獎懲約束，可以進(jìn)一步引導城市居民形成(chéng)減少浪費的消費習慣。與此同時，随著(zhe)從生産到終端消費者的全鏈路數字化，城市循環經(jīng)濟將(jiāng)會得到更大發(fā)展，在汽車、電池、電子制造、服裝等領域，將(jiāng)會湧現一大批從事(shì)循環經(jīng)濟的産業形态，在爲社會持續創造财富的同時，也大大降低了全産品生命周期的碳排放量。
其次，未來的綠色城市、低碳城市必須以數字化技術爲支撐、以智慧城市建設爲基礎。具體來看，未來城市也有五條數字化發(fā)展路徑：
一是生産要素聚集方式發(fā)生改變，數據要素將(jiāng)會成(chéng)爲未來城市運營的核心要素。
現在的城市經(jīng)濟是建立在土地、資本、科技、勞動力四個要素之上的，雙碳目标下傳統城市經(jīng)濟發(fā)展必須在要素層面(miàn)上有所突破，黨中央提出的數據要素爲未來城市經(jīng)濟的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了一條新路徑，使得海量數據資源成(chéng)爲城市低碳綠色經(jīng)濟發(fā)展的核心動力。具體來看，城市數據要素的市場化配置，包含了數據要素化和要素數據化兩(liǎng)方面(miàn)的機遇。數據要素化的過(guò)程是整合城市數據資源，并探索市場化交易模式的過(guò)程。要素數據化是指對(duì)城市傳統的土地、資本、科技、勞動力等要素進(jìn)行數字化轉型升級。傳統要素與數據要素的融合是深化供給側結構性改革的重大舉措，有利于利用數字技術提升要素流動性，有利于引導各類要素協同向(xiàng)先進(jìn)生産力集聚，進(jìn)而爲城市一二三産業鏈水平的提高創造條件。所以，未來的城市必將(jiāng)是建立在“數據要素化”與“要素數據化”基礎之上的，未來城市的管理者也必須要具備運營數據要素的能(néng)力，把城市各方面(miàn)的數據資源變成(chéng)城市綠色經(jīng)濟的動力。
二是城市建設要從以制造業爲核心的“圍産造城”，走向(xiàng)以創新和服務業爲核心的“依城造産”。
近現代以來，随著(zhe)工業化進(jìn)程加速，城市基本上是圍繞著(zhe)各種(zhǒng)産業建設起(qǐ)來的。這(zhè)種(zhǒng)“圍産造城”模式是工業時代城市經(jīng)濟發(fā)展的自然選擇，形成(chéng)了西方發(fā)達國(guó)家的一個個大都(dōu)市圈。可以說，以制造業爲核心的“圍産造城”形成(chéng)了人口的聚集、奠定了城市的初級形态。我國(guó)大量城市也是圍繞産業建立起(qǐ)來的，但随著(zhe)産業的變遷，這(zhè)類城市往往表現出經(jīng)濟發(fā)展的不穩定性，一些資源型城市甚至出現了經(jīng)濟發(fā)展的嚴重倒退。在雙碳目标下，大量傳統工業將(jiāng)陸續遷出大城市，這(zhè)對(duì)于許多城市的持續發(fā)展是一個巨大的挑戰，迫切需要注入新的産業以維持發(fā)展的動力。這(zhè)就要求我們在已經(jīng)形成(chéng)的城市基礎上，進(jìn)行“依城造産”，建設面(miàn)向(xiàng)未來的綠色低碳産業。每座城市要對(duì)自身擁有的數據要素進(jìn)行深入分析，立足城市特征、瞄準科技前沿，建設城市自身的高質量内外循環，創造大量基于新要素的新産業、新業态、新模式。新一輪的“依城造産”是我國(guó)城鎮化發(fā)展的新階段，也是從工業文明邁向(xiàng)數字文明的必然選擇。
三是以數字經(jīng)濟等戰略新興産業，破解經(jīng)濟增長(cháng)“鮑莫爾病”。
未來 40 年，随著(zhe)産業結構深度調整，服務業比重將(jiāng)大幅提升，這(zhè)符合經(jīng)濟結構演化規律，也符合雙碳目标的基本要求，但這(zhè)也可能(néng)會導緻經(jīng)濟增速持續趨緩甚至停滞，即所謂“鮑莫爾病”。對(duì)此，根本之道(dào)在于大力發(fā)展數字經(jīng)濟等戰略新興産業。因爲産生“鮑莫爾病”的一個基本假設是服務業中多數行業是不可貿易的，勞動生産率會長(cháng)期停滞。但以新一代信息技術、5G、大數據、雲計算、區塊鏈、人工智能(néng)爲代表的數字技術正在改變這(zhè)一假設。借助産業數字化、數字産業化，過(guò)去不可貿易的服務業正在創造新的貿易模式。盡管 300 年前的莫紮特四重奏要四個人演，300 年後(hòu)依然要四個人，但借助互聯網、AR/VR 等技術，聽衆可能(néng)來自全世界任意角落。換言之，在數字技術加持下，部分服務業的生産率正在得到全面(miàn)提高，而且是以低碳綠色方式實現的。因此，在實現雙碳目标的過(guò)程中，要以大力發(fā)展數字經(jīng)濟等戰略新興産業爲重要抓手和切入點推動産業結構調整，以數字技術賦能(néng)各行各業，加快培育颠覆性、指數級的産業新動能(néng)。
四是要重視圍繞雙碳目标的城市新型基礎設施建設。
城市新型基礎設施是綠色低碳城市運營的基礎，它不僅僅是原有基礎設施的簡單升級，而是要圍繞未來數字化城市的功能(néng)，大膽變革其建設和運營模式，創新城市能(néng)源、交通、教育、醫療等各方面(miàn)的市場機制，爲城市注入全新的發(fā)展動力。從戰術層面(miàn)推進(jìn)城市新基建的建設，要遵循數字化轉型的四個步驟循序漸進(jìn)：1.0 版是數字化，要實現“萬物發(fā)聲”。這(zhè)是數字城市的初級形态，目的是讓城市的物能(néng)說話，可以通過(guò)數字形式表述出來，爲構建城市數字空間提供源頭數據。2.0 版是網絡化，要實現“萬物萬聯”，通過(guò)物聯網、移動互聯網將(jiāng)數字化的城市要件連接起(qǐ)來，讓城市的物與物能(néng)夠對(duì)話。3.0 版是智能(néng)化，要實現“人機對(duì)話”，即讓人與物能(néng)夠交流，實現城市局部的智能(néng)反應與調控，比如智能(néng)收費、智能(néng)交通等等。4.0 版是智慧化，要實現“智慧城市”，就是使城市各部分功能(néng)、各個産業，在數據的基礎上、人類智慧的驅動下優化運行。
五是未來城市是由實體空間和數字空間組成(chéng)的數字孿生城市，要充分重視對(duì)數字空間的治理。
當城市新基建完成(chéng)了上述四個步驟，建設數字孿生城市也就擁有了軟硬件基礎，可以構建出城市的數字空間模型。從個體的角度，每個居民除了生活在實體社區、工作于實體建築之内，還(hái)將(jiāng)擁有數字空間裡(lǐ)的身份，可以在數字空間中進(jìn)行辦公、學(xué)習、娛樂。
數字孿生城市的建設重點是要以需求爲導向(xiàng)建立數字空間中的市場體系和治理體系，成(chéng)爲開(kāi)發(fā)城市數據要素的重要手段、未來城市經(jīng)濟的重要增長(cháng)點。在此基礎上，城市的數據要素將(jiāng)會得到最大程度的開(kāi)放共享，從而形成(chéng)安全、可靠、海量的數據應用市場，企業、個體都(dōu)可以在這(zhè)個城市數字空間中公平地生活、工作、交易。
從城市管理的角度來看，要充分重視對(duì)現在已經(jīng)逐漸形成(chéng)的城市數字空間的治理，在兩(liǎng)個空間内共用一套數據和制度的信用體系是關鍵。基于區塊鏈、大數據、人工智能(néng)等技術，可以建立一個覆蓋城鄉的更加公平、可靠、安全的信用體系，在此基礎上，要對(duì)數字空間立法，規範個體、企業、政府在數字空間中的行爲，避免壟斷、大數據殺熟、侵犯隐私等不法現象，讓數字空間成(chéng)爲城市經(jīng)濟活力的新來源、居民幸福生活的新補充。
總而言之，圍繞雙碳目标，中國(guó)的城市建設要完整、準确、全面(miàn)貫徹新發(fā)展理念，保持戰略定力，站在人與自然在城市中和諧共生的高度來謀劃城市經(jīng)濟社會的綠色化、數字化發(fā)展，從數字時代城市運營的基本規則角度大膽創新，努力建設好(hǎo)服務人民美好(hǎo)生活的低碳綠色城市。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/jcdrHmZ1AAKjy3PrzQloJw
來源：清華大學(xué)互聯網産業研究院
編輯、圖片｜段文秀
審核、責編｜楊帆
