双碳目标下未来城市
数字智慧发展新路径
文/黄奇帆
重庆市原市长
城市是人类文明的重要载体和发展空间，城市的不断发展有利于各类要素的集聚和配置，有效促进了经济繁荣、提升了居民的生活体验。展望未来，城市发展必须充分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，我有如下观点。
首先，围绕双碳目标，未来城市有六条绿色化发展路径：
01
能源结构转向以清洁能源为主
开发高效新热源
城市低碳化最为重要的还是能源结构的调整。首先，电能，尤其是清洁能源发电应当成为城市能源消费的主力。清洁能源基地往往远离城市数千公里，并且风电、太阳能等清洁能源具有波动性、间歇性的特点，需要能适应各类清洁能源接入和消纳的智能电网和特高压输变电系统作为技术基础，综合调度不同地域的电力生产和供应，织就一张覆盖全国乃至全球的能源互联网。目前，建设全球能源互联网的条件正日益成熟，中国电网的成功实践为建设全球能源互联网奠定了重要基础，将在未来城市的能源供应中起到关键作用。其次，用于城市供热、制冷的能源，如果完全由电能转化，肯定是不经济、不划算的，所以要为城市寻找新的热源。目前来看，各种替代方案也在逐渐成型，比如用地源热泵技术来解决建筑物的供热制冷问题，比如中国完全自主研发的低温核供热技术也因其固有的安全性可以在北方地区逐步推广；再比如太阳能供热系统的技术进步也非常快。这些城市新热源的大量出现，也将为城市能源结构调整发挥关键作用。
02
规划布局将大力发展规模合理的功能模块，形成若干功能模块有机相连的“积木式”发展模式
未来城市要重点打造可以互联互通的城市功能模块，这些模块要形成独立运作能力，也就是具备模块内提供当地居民所有基本生活、工作需求的能力，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“积木式”发展。通过“积木式”发展，可以把每一个功能区域的基础设施配置标准化，提高每个区域的运作效率，并切实提升区域治理能力。实现“积木式”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
公共交通将成为大城市交通主体，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车为主体，而是要建立更便捷、更环保、低成本的轨道公共交通体系。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，为居民提供快速便捷的出行体验。城市路网系统将大幅提升数字化水平实现车路协同，通过可变车道、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，随着新材料的投入使用，城市道路将与太阳能发电、电动车充电等系统有机融合，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，有利于从总体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、装配式是比较可行的低碳建筑路线：一是可以从根源上减少水泥的使用量；二是平均使用寿命比混凝土更长，从全生命周期角度来看，以钢结构为主体的建筑工程的碳排放要远远低于混凝土结构；三是钢结构建筑物存在巨大的低碳技术创新空间，比如与钢结构相适应的装配式建造可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，一方面为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，也有利于建立城市建筑联动的运营模式，做到多栋建筑的协同运营、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，构建绿色低碳工业体系
在实现双碳目标过程中，作为耗能排放大户，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。二是节能减排，积极推广应用先进用能技术和智能控制技术，提升电力、冶金、化工等重点高耗能产业的用能效率。如果我国能源利用效率可以达到 2019 年世界平均水平，则可节约 15.8 亿吨标准煤，可减少碳排放约 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料进行回收利用，对产品实行全生命周期管理，发展再制造产业等。四是工艺流程改造，通过采用低碳技术对工艺流程进行绿色化改造，淘汰高碳高耗能技术。在具体操作上，建议学习借鉴国际经验，以行业龙头企业为依托，以碳中和为目标，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体，发挥产业链上下游企业协同效应，推动构建绿色低碳新型工业体系。
06
居民消费习惯绿色化，城市循环经济得到巨大发展
居民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观，所以在实现双碳目标的过程中，城市居民低碳理念的普及与践行也是一个至关重要的因素。首先是倡导居民生活的低碳文化，使节能环保、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形成低碳的消费习惯。去年 7 月中国碳交易市场正式运行，目前还只覆盖了发电企业，未来将会向各行各业拓展。当所有生活消费品、生活性服务业都具有“碳当量”以后，碳交易就有可能拓展到居民个体，切实影响居民的日常生活。通过建立居民个体碳配额，并根据量化指标给予参与者奖惩约束，可以进一步引导城市居民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，在汽车、电池、电子制造、服装等领域，将会涌现一大批从事循环经济的产业形态，在为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为支撑、以智慧城市建设为基础。具体来看，未来城市也有五条数字化发展路径：
一是生产要素聚集方式发生改变，数据要素将会成为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所突破，党中央提出的数据要素为未来城市经济的进一步发展开辟了一条新路径，使得海量数据资源成为城市低碳绿色经济发展的核心动力。具体来看，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，有利于利用数字技术提升要素流动性，有利于引导各类要素协同向先进生产力集聚，进而为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，未来城市的管理者也必须要具备运营数据要素的能力，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为核心的“围产造城”，走向以创新和服务业为核心的“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，形成了西方发达国家的一个个大都市圈。可以说，以制造业为核心的“围产造城”形成了人口的聚集、奠定了城市的初级形态。我国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，这对于许多城市的持续发展是一个巨大的挑战，迫切需要注入新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的数据要素进行深入分析，立足城市特征、瞄准科技前沿，建设城市自身的高质量内外循环，创造大量基于新要素的新产业、新业态、新模式。新一轮的“依城造产”是我国城镇化发展的新阶段，也是从工业文明迈向数字文明的必然选择。
三是以数字经济等战略新兴产业，破解经济增长“鲍莫尔病”。
未来 40 年，随着产业结构深度调整，服务业比重将大幅提升，这符合经济结构演化规律，也符合双碳目标的基本要求，但这也可能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兴产业。因为产生“鲍莫尔病”的一个基本假设是服务业中多数行业是不可贸易的，劳动生产率会长期停滞。但以新一代信息技术、5G、大数据、云计算、区块链、人工智能为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，过去不可贸易的服务业正在创造新的贸易模式。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，听众可能来自全世界任意角落。换言之，在数字技术加持下，部分服务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兴产业为重要抓手和切入点推动产业结构调整，以数字技术赋能各行各业，加快培育颠覆性、指数级的产业新动能。
四是要重视围绕双碳目标的城市新型基础设施建设。
城市新型基础设施是绿色低碳城市运营的基础，它不仅仅是原有基础设施的简单升级，而是要围绕未来数字化城市的功能，大胆变革其建设和运营模式，创新城市能源、交通、教育、医疗等各方面的市场机制，为城市注入全新的发展动力。从战术层面推进城市新基建的建设，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“万物发声”。这是数字城市的初级形态，目的是让城市的物能说话，可以通过数字形式表述出来，为构建城市数字空间提供源头数据。2.0 版是网络化，要实现“万物万联”，通过物联网、移动互联网将数字化的城市要件连接起来，让城市的物与物能够对话。3.0 版是智能化，要实现“人机对话”，即让人与物能够交流，实现城市局部的智能反应与调控，比如智能收费、智能交通等等。4.0 版是智慧化，要实现“智慧城市”，就是使城市各部分功能、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体空间和数字空间组成的数字孪生城市，要充分重视对数字空间的治理。
当城市新基建完成了上述四个步骤，建设数字孪生城市也就拥有了软硬件基础，可以构建出城市的数字空间模型。从个体的角度，每个居民除了生活在实体社区、工作于实体建筑之内，还将拥有数字空间里的身份，可以在数字空间中进行办公、学习、娱乐。
数字孪生城市的建设重点是要以需求为导向建立数字空间中的市场体系和治理体系，成为开发城市数据要素的重要手段、未来城市经济的重要增长点。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、可靠、海量的数据应用市场，企业、个体都可以在这个城市数字空间中公平地生活、工作、交易。
从城市管理的角度来看，要充分重视对现在已经逐渐形成的城市数字空间的治理，在两个空间内共用一套数据和制度的信用体系是关键。基于区块链、大数据、人工智能等技术，可以建立一个覆盖城乡的更加公平、可靠、安全的信用体系，在此基础上，要对数字空间立法，规范个体、企业、政府在数字空间中的行为，避免垄断、大数据杀熟、侵犯隐私等不法现象，让数字空间成为城市经济活力的新来源、居民幸福生活的新补充。
总而言之，围绕双碳目标，中国的城市建设要完整、准确、全面贯彻新发展理念，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，努力建设好服务人民美好生活的低碳绿色城市。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/jcdrHmZ1AAKjy3PrzQloJw
来源：清华大学互联网产业研究院
编辑、图片｜段文秀
审核、责编｜杨帆
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