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在“双碳”目标和“数字中国”战略的驱动下,我国智慧城市建设进入到绿色与智慧融合发展新阶段。为充分发挥智慧城市和绿色能源在新发展格局中的引领作用,需要紧密围绕城市数字化和低碳化转型、智慧化和绿色化发展,深刻把握两者融合发展的内涵与规律,探索出具有中国特色的绿色智慧城市建设新路径,为高质量发展和美丽中国建设贡献力量。
深刻认识智慧城市与绿色能源的共生关系
二者在目标上高度契合。智慧城市作为新型城市形态,依托物联网、大数据、人工智能和5G等新一代信息技术,实现提升城市治理效能、优化公共服务供给、激发产业创新活力三大核心价值。绿色能源则通过降低化石能源依赖和减少碳排放,为应对气候变化和能源安全挑战提供解决方案。智慧城市侧重“高效协同”的数字化治理,绿色能源聚焦“低碳安全”的能源转型,共同指向“帕累托最优”的可持续发展目标。这种契合具有现实紧迫性,《城市能源数字化转型白皮书》显示,城市能源相关碳排放已占全球总量的71%-76%,更是全球共识,欧盟"智慧城市和社区欧洲创新伙伴关系"计划(SCC-EIP)要求试点城市必须整合绿色能源。
绿色能源赋能智慧城市建设。绿色能源为智慧城市建设提供了不可或缺的能源基础。随着智慧城市建设的深入,物联网终端、数据中心等数字基础设施爆发式增长,能源需求显著提升,部分地区甚至出现能源短缺预警。我国在绿色能源领域成果斐然,2025年一季度风电光伏装机达14.82亿千瓦,首次超过火电装机,为智慧城市提供了清洁电力保障。绿色能源的分布式特征与智慧城市的去中心化架构高度适配,可实现就地生产、就地消费,减少传输损耗,提高利用效率,抵御中断风险。此外,绿色能源也为智慧城市绿色低碳发展提供了新的手段,通过新型能源系统和智能设备,助力能源消费结构的优化升级。2024年国家四部门联合印发《关于深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》明确指出,要将“提升综合能源服务绿色低碳效益”作为城市数字化转型的核心支撑,推动能源系统与数字基础设施的深度融合。
智慧城市引领绿色能源。智慧城市建设为绿色能源的推广应用提供了广阔平台。智慧城市赋能能源系统全链条优化,通过部署物联网感知终端和大数据分析平台,实现对绿色能源生产、传输、存储和使用的实时监测以及相关设备预测性维护。智慧城市催生多元化的绿色能源应用场景,例如,在交通领域,杭州“城市大脑”通过AI优化交通信号灯配时,提升核心城区通行效率,年减少碳排放约12万吨;在建筑领域,深圳建设了一批建筑光伏一体化以及“光储直柔”技术有机结合的应用示范绿色建筑,总面积突破2亿平方米。此外,智慧城市推动形成用户侧光伏、用户侧储能等新商业模式,广东得益于最大峰谷价差,2023年用户侧储能装机占比达到24%,远高于全国平均水平。
相互融合发挥共生效应。智慧城市和绿色能源融合发展正展现出显著的共生效应,重构城市发展范式。首先,二者融合实现“数字赋能能源转型,能源支撑智慧城市”的良性循环,如雄安新区通过地源热泵、光伏屋顶与物联网结合可基本实现绿色建筑用电自给自足,可再生能源利用率达100%。其次,二者融合催生新业态新模式,赋能产业转型升级,成都大力发展“虚拟电厂”“负荷聚合商”等新业态,全面提升城市能源管理“数智化”水平。最后,二者融合提升城市治理效能,如北京建成全领域、全过程数字化智能化的城市能源系统,支撑全市以年均1.5%的较低能耗增速支撑了年均5.2%的经济增长。
显然,传统以智能化设备为核心的智慧城市1.0模式,和以城市大脑平台为核心的智慧城市2.0模式,已难以适应“双碳”目标和“数字中国”战略的新要求。在城市作为两大国家战略最大实施载体的背景下,能源革命与信息技术的深度融合正在催生智慧城市3.0新模式。因此,如何可以把“信息技术+绿色能源”结合好,为智慧城市跨越式发展注入绿色、智能和创新动能,已成当务之急。
“信息技术+绿色能源”双轮驱动智慧城市跨越式发展
建基座,夯实数字基础平台。构建信息技术与绿色能源融合的技术基座,是智慧城市跨越式发展的核心引擎。首先,建设统一数字能源基座,遵循统一规划、统一标准、统一管理,共建、共用、共享原则,打造城市级数字能源基础平台,整合能源物联感知网络,建设能源大数据中心,开发共性技术平台。其次,加大人工智能等技术与绿色能源技术的融合创新,开发能源AI中枢、数字孪生电网、绿电溯源认证体系等,借助智能算法实现绿色能源的智能分析、调度、监管与辅助决策,提升能源利用效率与稳定性。另外,积极推进一体化碳达峰、碳中和数智化管理平台建设,有效落实“可测量、可报告、可核实、可分析”的城市能源碳排放管理,支撑能耗双控向碳排双控转变。如华为、腾讯等企业纷纷推出的城市级综合能源数字运营平台,并以模块预集成、松耦合的方式,为区域内的能源协同管理和绿色低碳转型提供强大平台支撑。
汇资源,激活能源数据要素。绿色能源及其数据作为新型要素,是智慧城市跨越式发展的核心资源。一方面,加强人工智能大模型、区块链技术在能源领域的应用研究,打造能源数据要素创新、能源数据产品撮合、能源数据开发利用平台,充分释放能源数据要素价值,赋能智慧城市建设。另一方面,建设能源数据要素交易中心,打造能源与碳排放大数据交易平台,提供定价、交易、收益分配、资产管理及安全保障等综合配套服务,促进能源数据生产要素高效流通与价值转化,形成市场化高效配置机制。雄安新区打造智能能源管理平台和用户侧碳排放监测服务平台,汇聚能源流与碳流数据,实现能源运行监测与用户碳排放分析,为绿色发展城市典范建设筑牢数据基础。
兴产业,创新典型应用场景。围绕数字能源产业发展态势,聚焦源网荷储一体化应用领域,打造具有示范效应的融合应用场景,是智慧城市跨越式发展的重要突破口。推动综合能源服务与智慧社区、智慧园区、智慧楼宇等新兴用能场景深度耦合,提升综合能源服务的绿色低碳效益。积极推动用户侧光伏、用户侧储能等新业态创新,利用数字技术提高绿色能源自给自足能力。鼓励企业实施数字化绿色化改造,开展电能替代,建设绿色工厂和双化协同发展工厂,实现经济效益与环境效益双赢。加快新能源汽车与新型电力系统融合,拓展充储一体化建设,推广智能有序充电设施,实现城市智能基础设施与智能网联汽车融合互动发展。如广州未来三年每年提供2000万元专项财政支持,推动车网互动试点建设,鼓励新能源车反向为电网送电,每度电最高奖励5元,有效缓解高峰时段供电压力。
善治理,提升城市治理水平。精准化、精细化、智慧化与低碳化的城市治理,是智慧城市跨越式发展的重要保障。以“城市能源大脑”为核心枢纽,依托数字孪生技术探索能源管理新路径,实时模拟城市能源系统运行状态,提前预测问题,充分发挥其统筹协调与智能决策的关键作用。以“新型能源系统”为血液系统,在于聚焦能源系统的源网荷储环节,实现能源的高效配置与利用。以“能源应用场景”为末梢系统,聚焦智慧社区、智慧园区、智慧楼宇、智慧交通等数字能源场景,进行业务数字化重塑和流程优化,实现能源与城市发展的深度融合,提升城市的整体绿色智慧化水平。以“电碳税”为治理标准,能够综合反映城市能源消费和碳排放情况,为智慧城市治理提供科学、全面的考核依据,健全定期监测分析、督察激励、奖惩机制,形成协同推进、务实作为、创新探索的良好氛围。
深刻认识两者的共生关系,并以数字技术与绿色能源双轮驱动智慧城市跨越式发展,将为人民群众打造更加智能、绿色、宜居的城市,为人类社会的可持续发展做出积极贡献。(电子科技大学经济与管理学院 白春光)