全球汇 | 中国的城市未来：智慧城市新机遇③创建智慧城市【连载终】

智慧城市已经在世界范围成为城市发展的热点话题。无论在发达国家还是发展中国家，将信息技术所带来的红利与传统的城市建设运营相结合以提升城市发展绩效，已经成为新的潮流。在国际合作和交往中，智慧城市领域也不断被赋予重要的使命。不仅中国在研究世界，世界也在研究中国。例如，德国西门子公司、大众汽车中国集团和德国亚太商业组织近期发布了共同的研究报告《中国的城市未来：智慧城市新机遇》（China’s Urban Future: Opportunities Through Smart Cities），以帮助德国企业理解和参与中国智慧城市建设的相关议程。本连载为报告编译，原文可从西门子公司网站下载。

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系列文章

4  创建智慧城市

本节将结合政府的智慧城市框架，探讨智慧城市的六个优先领域（图19）。它探讨了这些部门面临的一些挑战和机遇，并包含案例研究，以突出OVA成员在实现智慧城市方面的能力。

图19  智慧城市的六个优先领域

4.1  城市管理与数字企业

未来的智慧城市将依赖于完全自动化的基础设施。利用更多的智能设备和实时数据连接不同系统，依靠基础设施更有效地运行，拓展新的视角，并预测和维护系统。更强大的数据智能将能够应对交通拥堵或空气污染等挑战，并推动新的系统和服务。简而言之，智慧城市将有效地发挥作用，为企业创造更具生产力的场所，进而推动增长、就业和投资。为了实现这些优势，城市必须从现在开始加强对数字化机遇的理解，为实施可扩展的全市规划制定纲领。在区域城市群中，数据则可以成为地方之间联合协作的基础。

虽然城市不一定完全掌控基础设施，但可以在召集各部门的关键角色方面发挥作用。电子政务和综合服务平台为城市管理者提供了明智决策、快速反应以及公众参与的各种服务。数字基础设施将帮助城市通过网络获取信息，并促进公民与城市管理者的互动。由公民报告各种问题——无论好坏——有助于更有效地规划服务，更准确地管理社区。数字基础设施可以为城市管理者提供更好的了解生活、工作和访问城市的能力；它们提供计划未来投资所需的数据，并为投资者创建一个坚实的基础；在此基础上可以评估投资潜力并实现预期回报。通过确保城市内部的治理机构认识到共享规划、投资和管理的好处，完全集成的数字化智慧城市才能实现。

4.2  安全和安保

数字化正在使许多行业向好的方向转变，但遭受恶意网络攻击的风险也在增加，而且变得更加复杂。全球数据泄露造成的损失估计已达2万亿美元。每一秒钟，就会发现5个新的恶意软件变种，全球各地的组织每小时都会受到100次先前未知的恶意软件的攻击。随着越来越多的设备和系统接入互联网，网络犯罪对我们的技术资产构成了越来越大的威胁。中国的城市拥有数字优势，人们愿意接受数字化，从共享单车到无现金支付，数字服务的使用率很高，保护数据，保持人们的高度信任将是确保数字服务热情的基本要素。随着数字化的不断进步和随之而来的犯罪活动威胁，需要政府、行业和社会的协调努力。已建立的《信任宪章》定义并落实了一些基本原则，力图捍卫数字化的安全。

4.3  建筑和能源

能源生产从化石燃料发生转向，增加建筑物的电气化，提高由可再生能源驱动的移动性，将使能源与建筑行业更加紧密地联系在一起。未来的智能建筑将与能源网形成双向关系，不仅消耗能源，还将生产和储存能源，可用于电动汽车或用电高峰期。中国要满足不断增长的城市人口的需求，就必须提高能源使用的效率。提高电气化程度将带来更高水平的自动化，为数字化带来更多机遇。

通过新能源发电满足日益增长的能源需求。2000年以来，能源消耗增加了两倍，化石燃料是主要的能源来源，煤炭占60%，石油占19%。煤炭也是最重要的发电能源（2016年占66%）。水力发电仅占不到20%。尽管风能和太阳能等可再生能源发展迅速，但二者的比例仅分别为4%和1%（图20）。

图20  2000年以来的能源消费（按能源类别）

过去十年以来，风能和太阳能的装机容量从0分别增长到164GW和135GW，而火力发电厂也从651GW增长到1106GW。中国大部分已建电厂仍然采用火力发电，大约85%的火力发电厂是燃煤电厂。尽管对未来经济增长的预测较为温和，但能源需求将继续增长，到2040年，电气化将取代煤炭，成为能源的主要来源，石油退居二线。到2040年，中国家庭的用电量将是现在的两倍（图21）。可再生能源也将直接用于某些领域，例如太阳能供暖或在交通运输中采用生物燃料。

 图21  根据新政策预测的中国发电装机容量（2040年与2016年对比）

在中国，建筑物的温室气体排放量占总量的20%，仅次于工业。2001—2012年，建筑物的一次能源和电力消耗翻了一番。2014年，估计中国的城市中心区的建筑总面积有307亿平方米，其中213亿平方米（69%）是住宅，94亿平方米是公共和商业建筑。

到2022年，新建建筑中72%左右是住房，其中将近4/5为多户住房。而那时商业建筑约占21%，公共建筑的比例略高于6%。预计到2022年建筑总价值将达到39810亿美元（图22）。城市应该认真考虑如何利用新建筑达到更好的成效，以及如何通过利用规划权力来支持示范建筑。

图22  各类建筑的价值预测（2022年）

2006年，中国出台了《绿色建筑评价标准》，到2020年，中国绿色建筑咨询服务的市场规模预计将达到58亿美元。中国已经设定到2020年新建建筑中30%为绿色建筑的目标（图23）。通过设定更积极的目标，城市将减少能源、水和电力系统的压力，同时帮助解决污染等问题。如果做不到这一点，未来终将导致更昂贵的建筑改造。城市可以集中精力改造既有建筑，这样不仅减少能耗，还能降低运营成本。

图23  预计绿色建筑的面积与总建筑面积（每年新建量）

建筑信息模型（BIM）支持建筑的规划、建设和运营，它能模拟能耗和使用场景，帮助建设未来建筑。BIM的核心是一个三维数字模型，除了尺寸和房间位置，还包含材料、时间顺序、成本和使用信息，数据可以在参与建筑规划、建设和运营的各方之间交互，从而全面、有效地对建筑的整个生命周期做出安排。

4.4  流动性

有效的交通网络使城市更具生产力，对外来投资更具吸引力，帮助公民之间和地区之间实现公平。它创造了城市就业机会，提高了效率，并有可能减少环境污染。未能建立有效交通网络的城市将面临长期拥堵、空气质量差、生产力低下、不平等和不健康的风险（图24）。

图24  中国最拥堵城市排名

中国的交通系统在很短的时间内获得了大量资金。道路建设投资估计为13470亿元，总长度477万公里。2017年，中国的城市交通投入为2264亿元。在过去的十年里，中国城市的地铁、轻轨（LRT）和快速公交（BRT）有了非常显著的增长。2016年，全球37个城市新增地铁754.5公里，9个城市新增快速公交163.2公里，7个城市新增轻轨72.1公里。这新增的754.5公里地铁的71%在中国。这笔巨额投资显示了政府对改善交通的重视。

以上趋势在许多方面反映出中国经济增长的一些特征。虽然有许多创新和快速改善公共交通网络的例子，但最显著的改善出现在中国的一线和二线城市。为了确保更公平的增长，需要在改善城市互联互通方面进行投资，同时也需要改善规模较小（但增长迅速）城市的现有交通基础设施。

城市化以及市民的日益富裕带来了小汽车保有量的高速增长。目前，中国机动车保有量为1.85亿辆，其中1.7亿为私家车（图25）。尽管这个数字大幅增长，但与欧洲和北美相比，中国的汽车保有量仍然较低。中国每1000人拥有122辆客用汽车，而德国每1000人拥有552辆（总计4570万辆）。如果中国的汽车保有量达到同等水平，街道上将新增7.6亿辆汽车。

图25  中国私家客用汽车总量及千人占有量

中国是最大的电动汽车市场，占2017年全球120万销量的48％。许多政策支持电动汽车的使用。国家发改委的目标是到2020年底建设12,000个集中充电站和480万个分布式充电点59，而国务院办公厅则表示，到2020年底，充电基础设施必须满足500万辆汽车的需求。

到2020年，中国将有400万辆电动和插电式混合动力电动汽车，到2030年将增加到7400万辆。这需要大幅增加对移动性的电力需求。到2020年，电动汽车将使用80亿千瓦时的电力，到2030年为1390亿千瓦时（占全球需求的一半以上）（图26）。到2025年，电动汽车将需要500万个充电器，到2030年则需要1400万个，投资190亿美元。

 图26  预计2020、2025和2030年电动汽车的电力消耗

4.5  资源管理

废弃物传统上被视为繁荣经济的必要副产品。但是，同其他资源一样，我们需要更加强调有效地利用资源。废物会对健康、市容、空气、水和土地造成负面影响。来自填埋场的甲烷气体，特别是管理不善的填埋场的甲烷气体，也是温室气体排放的一个重要来源。管理不善的废物是有害气体、疾病和害虫的来源，如果没有有效的废物管理计划，城市将面临被自己的废物包围的危险。废物管理对中国的环境和城市的可持续发展仍然是一个挑战，2013年，住房和城乡建设部估计有三分之一的城市被垃圾淹没，城市垃圾处理占用了500平方公里的面积。中国已经超过美国成为世界上最大的垃圾生产国。到2030年，中国产生的城市垃圾将是美国的两倍。到2025年，全国城市生活垃圾预计将达到13.98亿吨/天，人均每天1.7公斤。虽然正在实施更多的垃圾焚烧厂，并增加家庭回收的计划，但多数有管理的废物最终将进入垃圾填埋场。

4.6  健康与技能

中国的人均寿命正在延长。从现在到2050年，65岁以上人口将增长近两倍，这将对劳动力和医疗保健产生影响。糖尿病等慢性病在逐年增加，2010年，中国有9200万糖尿病患者和1.59亿糖尿病前期患者（美国有2700万）。医疗支出占GDP的比例有所上升，与大多数发达国家相比，中国在健康方面的GDP支出仍远远低于发达国家水平。

数字化已经在帮助更有效地利用资源。IoT和人工智能支持的解决方案可以帮助解决慢性病，而大数据分析可以将过度治疗的影响降到最低，其影响相当于医疗支出的12%~45%。人工智能正在带来医疗保健领域的许多机遇，包括：

• 进一步提高疾病的诊断和治疗水平；

• 通过数字双胞胎（digital twins），为处方和治疗程序创造新的可能性；

• 消除不必要的干预措施，优先处理急性病例，提高医疗保健的质量和效率，推进精准医疗并总结更多的临床经验；

• 从以患者为中心的疾病管理转向以人为本的医疗保健。

宁波云医院将宁波所有的正规公立医院和社区诊所资源汇聚成一个服务于当地居民的区域性医疗网络，通过医院的云平台，患者在与社区医生坐在一起的同时，就可以向世界知名医生问诊。杭州、广州和武汉也推出了自己的在线服务。广州第二省立中心医院正通过人工智能来应对挑战，这家医院已将人工智能整合到大多数业务领域，包括患者预诊断、CT扫描、整理患者记录和运送手术室用品等。

中国正在规划未来，但它也面临着许多挑战。智慧城市的创建可能是其未来成功的关键。随着城市化的快速发展和不断壮大的中产阶级消费能力的提高，中国面临着管理方面的挑战，消费者对汽车到消费品的各种需求不断增长。

增长意味着水资源、能源的压力越来越大，垃圾越来越多，空气质量和交通拥堵等城市挑战也越来越大。同样，人们也将越来越重视更平衡、更可持续的经济增长，这种增长在全国范围内得到更均匀的分享。而城市要想实现自己的雄心壮志，就必须投资基础设施。本文展示了数字化如何使基础设施更加努力地为公民服务，并比以往做得更多。数字化不仅将帮助城市应对城市增长，而且已经在创造新的经济机遇。2017年预计的共享经济增长率为30%，并提供城市新增就业岗位的10%。

现在做出的决定将影响中国未来50年的发展，以及地球应对气候变化等挑战的能力，通过关注数字化，结合可持续的基础设施和有效、综合的规划，中国很可能为其他国家树立起黄金标杆。

译者：张安琪，中国城市科学研究会数字城市工程研究中心助理研究员

刘朝晖，博士，中国城市科学研究会数字城市工程研究中心常务副主任

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编辑：张祎娴

排版：徐嘟嘟

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