绿色智慧城市的基本认识、问题诊断与建设路径

张雅琪

绿色发展强调以低碳、循环、可持续的方式，推动效益最大化、环境污染最小化，促进经济社会良性发展。当今，促进绿色发展已成为全球各国的普遍共识。城市是经济社会活动的重要载体。尽管城市只占陆地面积的3%，但其能源消耗占全球的80%、碳排放占全球的75%，推进城市的绿色发展已成为一项重要议题。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出要推进新型城市建设，“顺应城市发展新理念新趋势，开展城市现代化试点示范，建设宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性城市”。智慧城市通过融合运用新一代信息技术，促进城市数字化转型，能有效提升城市治理服务水平和城市综合竞争力，已经成为我国各地打造新型城市的主流模式。在绿色发展的背景下，智慧城市应注重塑造宜居、绿色的特征，向绿色化与数字化有机融合的绿色智慧城市转型发展。

一、绿色智慧城市的基本认识

绿色发展的核心内涵为在资源和环境承载力有限的情况下，以低碳、循环、可持续的方式，平衡经济效益、社会效益和生态效益，实现良性发展。智慧城市本质上是城市发展模式的创新，以新一代信息技术的融合应用降低城市运行成本，已成为全球推进城市现代化的主流模式，在促进城市更加宜居、治理更加精准、生产更加高效等方面发挥了积极作用。但随着智慧城市建设程度的不断深化，片面重视技术而忽略公众需求、信息基础设施运行低效造成能耗浪费等问题逐渐暴露出来，亟需更新建设理念。绿色发展理念能够引领智慧城市突出以人为本、更加集约高效，走一条高质量发展的道路。由此，绿色智慧城市概念应运而生。

（一）绿色智慧城市的内涵特征

绿色智慧城市的内涵在于坚持以人为本，采用“低碳、循环、可持续”的方式，通过应用数字技术优化要素配置，推动城市生态环境优化、治理服务升级、居民绿色消费和产业循环发展，推进城市可持续发展，实现人与人、人与社会、人与自然协调发展。绿色智慧城市通过高效协同业务、技术、管理等要素，对城市的治理模式、生活服务和生产方式进行全方位、系统性重塑，能助推生产活动的循环化、生活方式的减碳化、生活环境的宜居化。绿色智慧城市有五大核心特征：

一是体现以人为本。城市的核心功能是服务人民，绿色智慧城市应贯彻以人为本的理念，使用科学的管理手段和技术工具提供有温度的便捷服务，营造良好的生活环境和社会人文环境，提升公众的获得感、归属感和幸福感水平。一方面，要营造宜居环境，包括优良的自然环境、友好的社区、智能的住宅、便捷的交通等，为公众的安全健康、居住出行等做好保障;另一方面，应结合城市历史人文特色打造良好的社会环境，谋求充分遵循自然规律和社会规律的良性发展，体现文化传承和人文关怀，避免“千城一面”。

二是重视生态价值。在城镇化过程中存在因片面追求经济社会利益而损害生态利益的情况，不符合新型城市的可持续发展特征。基于保护城市生态价值的发展目标，绿色智慧城市注重建立生态治理的长效机制，打造清洁完备的环境基础设施，应用数字技术提升生态环境监测和保护的效能，并以绿色生产、绿色消费、绿色物流、绿色园区等模式最小化城市活动对生态环境的影响。

三是融合应用技术。以大数据、人工智能、区块链等为代表的数字技术已成为优化城市发展模式的重要驱动力和关键工具。绿色智慧城市是在数字技术融合应用基础上的复杂巨系统，打通了城市治理、公共服务、产业运行等环节，能够助推城市管理服务降本增效。同时，绿色智慧城市通过融合应用绿色技术打造绿色建筑、绿色出行、绿色工厂等，能够有效减少资源消耗和碳排放。

四是统筹城乡发展。一般来说，城市在创新、人才、资金等方面具有相对优势，乡村在土地、生态等方面具有相对优势。绿色智慧城市以信息化手段打破要素在城乡间流动的壁垒，高效整合、分配城乡资源，并以对经济效益、社会效益、生态效益的综合考核重新界定城乡分工，通过应用绿色金融工具促进生态效益向经济效益的转化，能够发挥出城乡各自的比较优势，达到城市绿色转型与乡村振兴的相互促进。

五是长效建设运营。绿色智慧城市是对城市发展模式的创新，应构建长效建设运营机制，即政府主导、企业投资建设运营、社会资金广泛参与的模式。将绿色智慧城市建设项目划分为公益类、准经营类与经营类三类，支持和鼓励社会资本投入准经营类与经营类项目以丰富盈利模式，促进高盈利领域反哺公益类领域，保障绿色智慧城市长效发展。

（二）綠色智慧城市的模型构建

根据钱学森系统科学思想和系统论，系统可以分为简单系统、简单巨系统、复杂系统、复杂巨系统和特殊复杂巨系统五类。绿色智慧城市与外部城市、外部城市群有频繁的数据互通，由城市治理、政务服务、生态保护、产业监测等众多业务领域的子系统构成，且各子系统间存在互动;在绿色智慧城市运行过程中，形成了多元协同、融合互促的新组织模式，产生了巨量数据。由此，绿色智慧城市符合复杂巨系统的“开放性”“复杂性”“进化与涌现性”“层次性”“巨量性”特征，是一个典型的复杂巨系统。

从系统管理学视角出发，绿色智慧城市是对业务、技术、管理的综合集成，基于对城市物理空间、社会空间、信息空间的有机融合，高效打通资金流、技术流、信息流、物流，以数字技术促进城市的基础设施低碳化、生态保护智能化、城市运行节能化、管理服务便捷化、产业发展循环化。组织业务、技术和管理机制是构成绿色智慧城市的三大要素，绿色智慧城市的要素模型见图1。

从组织业务来看，低碳基础设施、绿色智慧应用、低碳循环产业等共同组成了绿色智慧城市的建设内容。低碳基础设施包括绿色信息基础设施、生态基础设施、能源基础设施、低碳交通基础设施、绿色智能工厂等，是绿色智慧城市各行业领域有序运行的坚实底座。基于城市运行数据互联互通的绿色智慧应用覆盖生态保护、能源监测、节能减排、绿色出行、绿色消费、垃圾分类回收等领域，是促进城市全面绿色化、数字化转型的重要建设内容。发展低碳循环产业、打造可持续的供应链则是绿色智慧城市长效运营的支柱之一，涵盖数字产业的绿色化转型、以数字技术促进传统产业低碳发展、以数字技术促进生态产品价值转化等内容，是实现经济循环化、生态经济化的重要保障。

技术不仅是绿色智慧城市建设的重要工具，也是全方位推动城市质量变革、效率变革、动力变革的重要驱动力。绿色智慧城市的基础技术包括以云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等为代表的数字技术和以节能技术、可再生能源技术等为代表的绿色技术。数字技术使得城市的透彻感知成为可能，并通过高效协同数据链、价值链提升了资源配置水平、重塑了城市运行组织模式，在提升管理服务效率、加速产业升级、促进城乡一体化融合中具有关键作用;绿色技术能够广泛赋能城市运行绿色转型，深度贯穿于绿色智慧城市运行中。

完善的管理机制是绿色智慧城市长效发展的必要保障，包括统筹协调机制、标准规范体系、建设运营模式、考核评价机制等。绿色智慧城市建设是一个系统工程，需要强有力的跨部门、跨层级统筹协调机制，从而实现数据的畅通共享和业务的协同联动。标准规范体系包括总体标准、信息基础设施、数据资源、各领域绿色智慧应用建设相关标准，是设施互联互通、数据资源规范统一的基石。绿色智慧城市建设涉及政企民多方主体，应发挥市场对资源配置的决定性作用，鼓励社会多元参与、建立可持续的建设运营模式。此外，规范的考核评价机制有助于精准评估绿色智慧城市建设进展，可以为发现差距、补足短板提供依据。

二、绿色智慧城市建设存在的主要问题

（一）信息基础设施耗能高

数据中心等信息基础设施作为绿色智慧城市建设的底座，近年来飞速发展，但同时造成了高能源消耗，2018年全国数据中心年度耗电量近1500亿千瓦时，约占社会总用电量的2.35%，预计到2025年能耗规模将翻倍。同时，数据中心运营过程中存在一定的能源浪费现象，据统计2019年国内数据中心平均PUE（能源使用效率）约为1.7，高于国家要求的1.4。究其原因，尽管近期关于推进绿色数据中心建设的政策措施密集出台，但政策发布距今时间尚短，而数据中心的平均使用年限在10年左右，全国范围的绿色数据中心建设工作未全面铺开，存量数据中心节能化改造成效有待提升。

绿色智慧城市建设涉及领域多、范围广、具有一定的技术能力与资质门槛，一般由多家专业企业或机构承担具体的信息基础设施建设任务，存在信息基础设施硬件标准化程度低、软件架构不同、系统对接成本高等造成的资源闲置和重复建设现象，信息基础设施建设应达到的集约化效果不足，产生能耗浪费。

（二）数字化节能应用不足

在全球信息化飞速发展的背景下，深化数字技术应用已经成为各行业领域提质增效降本的重要方式。以信息化促进低碳生产、绿色生活也是绿色智慧城市建设的主要目标之一，但目前数字节能技术在生产制造和生活服务中的应用不足，限制了城市的数字化、绿色化转型。

工业领域的碳排放占全国碳排放总量的70%，是实现“双碳”目标的重要推进领域。但目前设计数字化、生产能耗监测、用能精准管理、工业品碳足迹跟踪等智能绿色制造应用不足，生产环节中能耗数据不清、用能效率低仍是常态。

生活服务方面，数字化对绿色消费、生活垃圾分类回收等的支撑不够。具体来说，对于绿色产品的数字化溯源和对于消费品的碳足迹数据跟踪仍局限在部分领域的探索实践中，对居民绿色消费行为奖补的数字化应用尚未推廣，生活垃圾分类回收缺乏有效的数字化工具。

（三）生态保护和价值实现有待深化

生态保护与生态价值实现是绿色智慧城市的核心建设内容，仍存在设施建设水平低、技术应用不足、生态价值转化不足等问题有待解决。

城乡生态环境保护基础设施包括生态环境感知监测设施、排水管网设施、污水处理设施、生活垃圾处理设施、城乡绿地设施等，当前各地城乡生态环境保护基础设施建设水平整体较低，设施的规划系统性不足、覆盖不均衡，排污、排洪管网等设施不匹配、处置能力不足，环境监测设施、绿化设施等维保与防护不足等现象普遍存在。

应用物联网、数字孪生、人工智能、区块链等技术能够有效辅助生态环境保护，尽管目前业界已形成了一系列较为成熟的应用解决方案，但受到建设配套资金不足、与现有规划不衔接等条件影响，离大范围推广应用有较大差距，尚未根本改善粗放的生态治理模式。

促进生态价值向经济价值转化是推进绿色智慧城市长效发展的路径之一，存在生态系统价值核算不准确不充分、生态产品价值认证技术有待创新、生态产品市场交易平台保障不够等问题，制约着生态优势向经济优势的转化。

（四）组织运营机制不健全

绿色智慧城市倡导以“低碳、循环、可持续”的方式，重塑集约化、可持续的城市发展模式。整体来看，我国在推进智慧城市建设的过程中，绿色发展的导向不足，表现出“重技术、轻应用”“重建设、轻运营”等问题，亟待以绿色智慧城市建设实现从粗放式发展向高质量发展的转型。

组织管理方面，信息化项目归口审批、管理与监督考核的模式不畅，存在业务部门各自为政推进信息化现象，造成了重复建设。部分城市盲目追求本层级信息化建设的“大而全”，忽视了对上级系统功能的复用，产生人力、资金浪费。

建设运营方面，尚未全面激发社会第三方参与和投入的积极性，存在投资乏力、对产业拉动作用薄弱等问题，尚未形成可持续、自我造血的建设运营模式。

三、加快推动绿色智慧城市建设的路径探索

（一）优化建设理念

在制定绿色智慧城市顶层设计、配套机制、实施举措中贯彻以人为本、效益导向等理念，引导模式创新、应用创新，打造更加集约高效的基础设施和智慧应用，进一步推进城市运行降本降耗。

推进绿色智慧城市的长效建设运营，破除“重建设，轻运营”思路，建立以政府主导、企业投资建设运营、社会资金广泛参与的模式。支持和鼓励社会资本投入可运营的非公益类项目，并促进高盈利领域反哺公益类领域，形成多元化的建设运营资金保障体系。

（二）建设低碳基础设施

构建城市低碳基础设施体系，统筹布局绿色数据中心等低碳信息基础设施和绿色建筑、综合能源站、智慧水务设施、海绵城市设施、公共充电桩、工业互联网等低碳融合基础设施。将低碳基础设施作为城市基础设施体系中的重要组成部分，在城市规划建设中充分衔接低碳基础设施的规划建设内容，明确相关标准规范，完善资金、土地、人才等要素保障，实现物理城市与绿色智慧城市的同步规划、同步建设、同步更新，深度赋能城市绿色发展。

加快已建基础设施的节能低碳改造，围绕5G、数据中心、工业互联网、生态基础设施、能源基础设施等重点领域，推进清洁能源替代，加强绿色低碳技术应用，有序改造和腾退高能耗、低利用率设施，提升能源利用效率和资源利用水平。

（三）推广节能低碳应用

面向能源管理、建筑节能、绿色交通等领域，加速落地各类节能低碳应用，遏制环境污染，推进城市绿色化转型。能源管理方面，发展基于能源在线监测与用能数据分析的综合能源服务，为能源生产、运营、监管、服务、消费等环节主体通过线上渠道提供便捷全面的能源解决方案，促进对能源的高效融合利用。建筑节能方面，融合应用光伏发热系统、地源热泵系统等，加强建筑用能监测，推进未达标建筑节能改造与新建建筑节能贯标。绿色交通方面，通过人工智能算法智能推荐绿色出行线路，应用智能交通管理系统优化红绿灯信号配时、缓解道路拥堵。

（四）打造循环经济体系

借鉴国际“碳足迹”相关实践经验，构建覆盖生产、流通、消费环节的数字化碳足迹账户，开展基于区块链的供应链碳足迹评估与碳排放交易。生产环节，以清洁能源替代化石能源，推广绿色智能制造，以數字孪生辅助精准设计、制造模拟等;打造绿色供应链，在产品设计、原材料采购、制造、流通、销售全流程开展碳轨迹跟踪和碳排放强度评估。流通环节，促进物流设施、货运环节的节能改造，推广“互联网+物流”模式，运用数字技术高效匹配货物、运力、仓储等信息，降低物流各环节间协调成本，提升物流配送速度。消费环节，以数字化的手段构建居民在线“绿色账户”，将参与生活垃圾分类、乘坐公共交通工具、购买绿色产品等绿色生活行为转化成可兑现奖品的积分，激励公众绿色出行、绿色消费。

（五）开展成效评价

绿色智慧城市的评价目标是促进经济效益、社会效益、生态效益三者协调发展，应基于绿色智慧城市以人为本、重视生态价值、统筹城乡发展的特征，明确绿色智慧城市建设的总体目标，建立清晰的量化考核目标并分解到各部门、行业。以“监测+评价”模式推进绿色智慧城市精细化管理，使用数字化工具常态化监测城市能源消耗、生态环境、绿色智造、绿色出行等领域运行情况，研究制定绿色智慧城市发展综合评价体系，定期开展绿色智慧城市建设成效评估，总结经验与存在不足，为更好推进城市数字化、绿色化发展提供指导。

〔本文系国家重点研发计划课题“城市（群）跨域资源共享与服务适配”（课题编号：2018YFB2100804）研究成果〕

（作者单位：国家信息中心信息化和产业发展部）