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。

新型智慧城市建設助力“雙碳”目標實現

“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。

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。

“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。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。

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。

數字基礎設施——夯實“雙碳”戰略信息化基礎

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）》[7]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24 h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。

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”[8]。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。

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。

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。

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。