雙碳目標下未來城市
數字智慧發展新路徑
文/黃奇帆
重慶市原市長
城市是人類文明的重要載體和發展空間，城市的不斷發展有利于各類要素的集聚和配置，有效促進了經濟繁榮、提升了居民的生活體驗。展望未來，城市發展必須充分考慮雙碳目標的約束，以更加低碳、綠色的方式進行。未來城市如何圍繞雙碳目標實現綠色化、數字化發展，我有如下觀點。
首先，圍繞雙碳目標，未來城市有六條綠色化發展路徑：
01
能源結構轉向以清潔能源為主
開發高效新熱源
城市低碳化最為重要的還是能源結構的調整。首先，電能，尤其是清潔能源發電應當成為城市能源消費的主力。清潔能源基地往往遠離城市數千公里，并且風電、太陽能等清潔能源具有波動性、間歇性的特點，需要能適應各類清潔能源接入和消納的智能電網和特高壓輸變電系統作為技術基礎，綜合調度不同地域的電力生產和供應，織就一張覆蓋全國乃至全球的能源互聯網。目前，建設全球能源互聯網的條件正日益成熟，中國電網的成功實踐為建設全球能源互聯網奠定了重要基礎，將在未來城市的能源供應中起到關鍵作用。其次，用于城市供熱、制冷的能源，如果完全由電能轉化，肯定是不經濟、不劃算的，所以要為城市尋找新的熱源。目前來看，各種替代方案也在逐漸成型，比如用地源熱泵技術來解決建筑物的供熱制冷問題，比如中國完全自主研發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；再比如太陽能供熱系統的技術進步也非常快。這些城市新熱源的大量出現，也將為城市能源結構調整發揮關鍵作用。
02
規劃布局將大力發展規模合理的功能模塊，形成若干功能模塊有機相連的“積木式”發展模式
未來城市要重點打造可以互聯互通的城市功能模塊，這些模塊要形成獨立運作能力，也就是具備模塊內提供當地居民所有基本生活、工作需求的能力，盡量減少不必要的跨模塊流動。一座城市就是把這些數字化模塊組織起來，實現“積木式”發展。通過“積木式”發展，可以把每一個功能區域的基礎設施配置標準化，提高每個區域的運作效率，并切實提升區域治理能力。實現“積木式”發展的技術基礎是要建立城市信息模型（CIM，City InformationModel），其關鍵還是要控制模塊規模，避免走向“攤大餅”式的城市發展老路。
03
公共交通將成為大城市交通主體，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為主體，而是要建立更便捷、更環保、低成本的軌道公共交通體系。其中，除了大都市的地鐵，空中或地面軌道交通占比將會增加，為居民提供快速便捷的出行體驗。城市路網系統將大幅提升數字化水平實現車路協同，通過可變車道、流量感應等方式大大提升城市交通的流暢性。在城市道路建設方面，隨著新材料的投入使用，城市道路將與太陽能發電、電動車充電等系統有機融合，進一步降低城市交通的碳排放。隨著高鐵網絡的進一步完善，高鐵在城際交通中的占比將進一步提高，鐵路貨運也將得到快速發展，有利于從總體上降低交通運輸產業的碳排放。
04
建筑工程產業逐漸走向鋼結構、裝配式，并通過數字化不斷降低運營成本
現代城市建筑采用的鋼筋混凝土結構是城市碳排放的重要來源之一。在雙碳目標約束下，鋼結構、裝配式是比較可行的低碳建筑路線：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，從全生命周期角度來看，以鋼結構為主體的建筑工程的碳排放要遠遠低于混凝土結構；三是鋼結構建筑物存在巨大的低碳技術創新空間，比如與鋼結構相適應的裝配式建造可以進一步減少建設施工過程中的碳排放。誠然，鋼結構也存在銹蝕、耐火性差等問題，但是隨著技術進步，這些問題正在逐步得到解決。此外，隨著建筑信息模型等數字化手段的普及，建筑工程的數字化程度不斷提高，一方面為建筑工程運維帶來革命性改變，建筑工程的盈利模式發生變化；另一方面，也有利于建立城市建筑聯動的運營模式，做到多棟建筑的協同運營、資源互補，從而進一步降低建筑工程的碳排放水平。
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
在實現雙碳目標過程中，作為耗能排放大戶，城市的傳統工業部門面臨如何減碳脫碳問題。建議從四個方面推進脫碳減碳：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，要進一步優化燃料結構，降低燃料比、鐵鋼比，發展短流程煉鋼。二是節能減排，積極推廣應用先進用能技術和智能控制技術，提升電力、冶金、化工等重點高耗能產業的用能效率。如果我國能源利用效率可以達到 2019 年世界平均水平，則可節約 15.8 億噸標準煤，可減少碳排放約 39 億噸。三是循環回收，比如對工業企業生產過程中的余熱和中間物料進行回收利用，對產品實行全生命周期管理，發展再制造產業等。四是工藝流程改造，通過采用低碳技術對工藝流程進行綠色化改造，淘汰高碳高耗能技術。在具體操作上，建議學習借鑒國際經驗，以行業龍頭企業為依托，以碳中和為目標，通過市場機制構建互惠互利、合作共贏的產業鏈上下游利益共同體，發揮產業鏈上下游企業協同效應，推動構建綠色低碳新型工業體系。
06
居民消費習慣綠色化，城市循環經濟得到巨大發展
居民日常生活直接產生了 8% 的碳排放，而間接產生的碳排放就更加可觀，所以在實現雙碳目標的過程中，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，使節能環保、綠色健康的生活方式深入人心。其次是通過市場化手段引導居民形成低碳的消費習慣。去年 7 月中國碳交易市場正式運行，目前還只覆蓋了發電企業，未來將會向各行各業拓展。當所有生活消費品、生活性服務業都具有“碳當量”以后，碳交易就有可能拓展到居民個體，切實影響居民的日常生活。通過建立居民個體碳配額，并根據量化指標給予參與者獎懲約束，可以進一步引導城市居民形成減少浪費的消費習慣。與此同時，隨著從生產到終端消費者的全鏈路數字化，城市循環經濟將會得到更大發展，在汽車、電池、電子制造、服裝等領域，將會涌現一大批從事循環經濟的產業形態，在為社會持續創造財富的同時，也大大降低了全產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為支撐、以智慧城市建設為基礎。具體來看，未來城市也有五條數字化發展路徑：
一是生產要素聚集方式發生改變，數據要素將會成為未來城市運營的核心要素。
現在的城市經濟是建立在土地、資本、科技、勞動力四個要素之上的，雙碳目標下傳統城市經濟發展必須在要素層面上有所突破，黨中央提出的數據要素為未來城市經濟的進一步發展開辟了一條新路徑，使得海量數據資源成為城市低碳綠色經濟發展的核心動力。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方面的機遇。數據要素化的過程是整合城市數據資源，并探索市場化交易模式的過程。要素數據化是指對城市傳統的土地、資本、科技、勞動力等要素進行數字化轉型升級。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先進生產力集聚，進而為城市一二三產業鏈水平的提高創造條件。所以，未來的城市必將是建立在“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力，把城市各方面的數據資源變成城市綠色經濟的動力。
二是城市建設要從以制造業為核心的“圍產造城”，走向以創新和服務業為核心的“依城造產”。
近現代以來，隨著工業化進程加速，城市基本上是圍繞著各種產業建設起來的。這種“圍產造城”模式是工業時代城市經濟發展的自然選擇，形成了西方發達國家的一個個大都市圈。可以說，以制造業為核心的“圍產造城”形成了人口的聚集、奠定了城市的初級形態。我國大量城市也是圍繞產業建立起來的，但隨著產業的變遷，這類城市往往表現出經濟發展的不穩定性，一些資源型城市甚至出現了經濟發展的嚴重倒退。在雙碳目標下，大量傳統工業將陸續遷出大城市，這對于許多城市的持續發展是一個巨大的挑戰，迫切需要注入新的產業以維持發展的動力。這就要求我們在已經形成的城市基礎上，進行“依城造產”，建設面向未來的綠色低碳產業。每座城市要對自身擁有的數據要素進行深入分析，立足城市特征、瞄準科技前沿，建設城市自身的高質量內外循環，創造大量基于新要素的新產業、新業態、新模式。新一輪的“依城造產”是我國城鎮化發展的新階段，也是從工業文明邁向數字文明的必然選擇。
三是以數字經濟等戰略新興產業，破解經濟增長“鮑莫爾病”。
未來 40 年，隨著產業結構深度調整，服務業比重將大幅提升，這符合經濟結構演化規律，也符合雙碳目標的基本要求，但這也可能會導致經濟增速持續趨緩甚至停滯，即所謂“鮑莫爾病”。對此，根本之道在于大力發展數字經濟等戰略新興產業。因為產生“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，勞動生產率會長期停滯。但以新一代信息技術、5G、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能為代表的數字技術正在改變這一假設。借助產業數字化、數字產業化，過去不可貿易的服務業正在創造新的貿易模式。盡管 300 年前的莫扎特四重奏要四個人演，300 年后依然要四個人，但借助互聯網、AR/VR 等技術，聽眾可能來自全世界任意角落。換言之，在數字技術加持下，部分服務業的生產率正在得到全面提高，而且是以低碳綠色方式實現的。因此，在實現雙碳目標的過程中，要以大力發展數字經濟等戰略新興產業為重要抓手和切入點推動產業結構調整，以數字技術賦能各行各業，加快培育顛覆性、指數級的產業新動能。
四是要重視圍繞雙碳目標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，大膽變革其建設和運營模式，創新城市能源、交通、教育、醫療等各方面的市場機制，為城市注入全新的發展動力。從戰術層面推進城市新基建的建設，要遵循數字化轉型的四個步驟循序漸進：1.0 版是數字化，要實現“萬物發聲”。這是數字城市的初級形態，目的是讓城市的物能說話，可以通過數字形式表述出來，為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”，通過物聯網、移動互聯網將數字化的城市要件連接起來，讓城市的物與物能夠對話。3.0 版是智能化，要實現“人機對話”，即讓人與物能夠交流，實現城市局部的智能反應與調控，比如智能收費、智能交通等等。4.0 版是智慧化，要實現“智慧城市”，就是使城市各部分功能、各個產業，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的數字孿生城市，要充分重視對數字空間的治理。
當城市新基建完成了上述四個步驟，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、工作于實體建筑之內，還將擁有數字空間里的身份，可以在數字空間中進行辦公、學習、娛樂。
數字孿生城市的建設重點是要以需求為導向建立數字空間中的市場體系和治理體系，成為開發城市數據要素的重要手段、未來城市經濟的重要增長點。在此基礎上，城市的數據要素將會得到最大程度的開放共享，從而形成安全、可靠、海量的數據應用市場，企業、個體都可以在這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，要充分重視對現在已經逐漸形成的城市數字空間的治理，在兩個空間內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，要對數字空間立法，規范個體、企業、政府在數字空間中的行為，避免壟斷、大數據殺熟、侵犯隱私等不法現象，讓數字空間成為城市經濟活力的新來源、居民幸福生活的新補充。
總而言之，圍繞雙碳目標，中國的城市建設要完整、準確、全面貫徹新發展理念，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濟社會的綠色化、數字化發展，從數字時代城市運營的基本規則角度大膽創新，努力建設好服務人民美好生活的低碳綠色城市。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/jcdrHmZ1AAKjy3PrzQloJw
來源：清華大學互聯網產業研究院
編輯、圖片｜段文秀
審核、責編｜楊帆
