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杜明芳:綠色智慧城市建設,應以泛在能源物聯網為基底

信息來源:     發布時間:2020-04-17



   這次突發疫情暴露出智慧城市建設發展中的諸多短板,其中城市公共衛生智能防控體系、城市智能應急管理體系、城市公共服務體系尚未很好建立成最突出問題。


 這些問題反映出當前我國諸多省市縣的智慧城市智能化程度不高、韌性不足、應對突發公共事件的能力不強。這與長期以來智慧城市規劃、建設、運營、管理方對城市風險的重視程度不夠、認知程度不深密切相關,也與城市頂層設計的戰略高度、前瞻性、整體性不足有深刻關聯。



 

  未來的城市建設,

應以提供高品質服務為核心

 

  智慧城市建設是一項共建、共治、共享的重大系統工程,與人民群眾利益密切相關,也是城市管理與治理能力提高的重要標志,是國家治理體系與治理能力現代化的重要支撐。


  城市智慧能源體系是城市智慧治理體系的一個子集。城市智慧能源體系的構建可以選擇以泛在智能能源物聯網為基底,采用城市智慧治理體系的思想、方法、技術、模式,打造面向城市能源領域的專用智慧體系。


  這次疫情警示,我國智慧城市建設下一步重點方向之一,就是要加強公共服務供給、配送及共享能力。


  據有關統計,從現有50多個城市的工作報告中提出的智慧城市工作重點來看,智慧城市更多關注社會監管功能,而非公共服務。而城市公共服務是最能體現“以人為本”理念的城市業務板塊,教育、醫療、健康、食品、社交、人居環境、文化等都是公共服務的重要資源,也是最能提升城市居民幸福感、獲得感、滿足感指數的源泉。


因此,未來的智慧城市建設應以提供能源、醫療、人居等公共服務為核心,在提高災害應對能力的同時,真正做到以人為本,為人提供高品質服務。

 


 三大問題,

 制約城市智慧能源體系發展

 

  當前我國智慧城市在智慧能源體系建設發展方面主要存在以下問題:


  第一,系統性的理論體系尚未建立。城市級智慧能源體系需要一套嚴謹的理論體系來支撐。目前,對城市級智慧能源體系的定義、邊界、構建方法、主要任務、實施路徑等關鍵問題并沒有真正厘清,也沒有形成成熟的理論體系成果和實施方案,因此某種程度上制約了實際項目的質量。


  第二,核心技術仍需突破。城市智慧能源體系涉及到的技術面較寬,也不是單一學科支撐。目前,城市智慧能源體系中的以下核心技術仍未得到很好解決:一體化城市級能源大數據資源體系構建;城市智慧能源統一網絡體系構建;城市智慧能源系統中的智能系統模型(含機器學習算法)體系構建;城市智慧能源細分業務領域建模??傊?,還有很多技術與能源應用系統相融合時出現的技術問題還需進一步突破。


第三,體制機制仍需健全。當前,我國面向智慧城市的智慧能源體系方面的政策法規仍處于空缺狀態,相關的政府管理部門、企業及這些單位內部的組織架構、體制、機制是否能夠滿足智慧能源體系發展的實際需求,都有待細致調研分析,并加以改進完善。


 

   泛在智能能源物聯網,

 要與智慧城市深度集成

 

  綠色智慧城市建設,應該以泛在能源物聯網為基底。對此,我們提出E2X——“Energy to X”(能連萬物)概念,認為E2X的實現由三個步驟組成:


  第一步是多種能源間互聯,也就是E2E(Energy to Energy);第二步能源與其他基礎設施及城市部件的互聯,即E2C(Energy to Infrastructure and City);第三步是構建城市內部綜合能源體系(下稱“城市綜合能源體系”),即由城市綜合能源體系疊加人工智能后形成綠色智慧城市智能能源物聯網。由綠色智慧城市智能能源物聯網拓展連接城市外部智慧能源體系,進一步構建出廣域意義上的泛在智能能源物聯網。


  綜上,我們認為以E2X為手段,基于城市能源節點,層層擴展,經由城市綜合能源體系(含城市能源基礎設施體系、城市能源互聯網、城市智慧能源管理體系),抵達綠色智慧城市。


  泛在智能能源物聯網要與智慧城市深度集成,在智慧城市的框架下系統性建設推進。與智能電網相比,泛在智能能源物聯網試圖把各種能源形式組合成一個超級網絡,它包含了智能電網、城市基礎設施、互聯網、通信、智能控制、人工智能等眾多智能、基礎設施及綠色要素。


  城市泛在智能能源物聯網可通過以下四個方面的建設開發與綜合應用實現:


  第一,綜合能源體系。綜合能源體系是泛在智能能源物聯網的承載,能夠將諸如風能、太陽能、地熱、生物能等多種能源突破地域和環境限制輸送到各類用戶,并將多余的能量有效地儲存。


  第二,空天地泛在網絡技術。主要包括5G、傳感網、工業控制網絡、空天網、互聯網、廣電網等各種形式的網絡。通過空天地泛在網連接供求兩端,實現能源流、能量流、信息流、物流、人流、資金流等多資源流的互聯互通與高效協同,管理者和用戶可以及時獲取能源的供給和需求數據。


  第三,大數據智能應用體系和知識決策體系。大數據與人工智能技術融合,再與應用體系、管理流程等融合形成知識驅動型智慧決策體系(簡稱知識決策)?!按髷祿悄軕皿w系+知識決策體系”是支撐泛在智能能源物聯網落地實現的關鍵。


第四,能源新基建體系及其商業模式。泛在智能能源物聯網是一個高度開放、深度融合、高效協同、頻繁互動的系統,隨著能源市場的逐漸開放,其構建的能源新基建體系會吸引更多參與者,成為商業主體投資的新熱點,打造出以用戶為中心、以數據為核心、以技術為驅動力、以創新為契機的能源新基建商業模式,創新能源經營理念。


 

  城市級智慧能源系統建設,

應堅持標準先行

 

  由綠色智慧城市泛在智能能源體系可直接打造城市級智慧能源體系。在我國加快推進城市級智慧能源體系建設方面,筆者提出以下四點建議:


  首先,政策維度——政府提供政策支持,為城市級智慧能源體系發展提供總體保障。從政策上看,目前還沒有特別針對性的促進政策頒布,期待國家有關部門高度關注并支持綠色智慧城市泛在智能能源體系的構建與發展,從城市與能源協同發展的角度加快推進泛在智能能源體系的落地實施,出臺城市泛在智能能源支持政策,進而支撐國家新基建戰略的落地實施。


  其次,基礎維度——注重基礎理論研究,構建理論支撐體系。城市級智慧能源體系的研究發展應注重基礎理論研究及理論支撐體系構建,注重理論與工程實踐結合。城市級智慧能源體系的基礎理論體系包含以下關鍵理論板塊:綜合能源、多能流、能源互聯網、能源路由器、深度學習算法與模型、圖像模式識別、無線物聯網通信、5G、BIM(建筑信息模型)、VR(虛擬現實)/AR(增強現實)、智慧城市等。應尊重我國能源、城市發展的現實基礎,基于能源基礎設施與城市空間格局協同規劃原則,構建城市級智慧能源體系的基礎理論體系。


  第三,技術維度——構建以“數智網”為操作系統的城市智慧治理體系和城市智慧能源體系。針對城市智慧治理體系構建,我們提出城市“數智網”方法。城市數智網是指在城市空間內,以數據流縱橫聯通編織神經網絡,以“人工智能+”城市業務領域全時空優化形成大規模并行計算神經元觸點群,打造出的高度智能、協同、自治的數字生命體。城市數智網是物理城市的虛擬鏡像,它以新型信息基礎設施超融合體作為引擎驅動城市域經濟社會發展,是城市智慧治理體系的智慧支撐。


最后,標準維度——構建城市智慧能源標準體系,制定城市智慧能源標準。目前,我國的城市智慧能源標準體系尚未形成,相關標準亟待制定。建議針對城市智慧能源體系建設,構建由國家標準、行業標準、團體標準共同組成的標準序列,制定由基礎標準、通用標準、專業標準共同組成的標準體系。

 

未來的城市智慧能源系統建設應堅持標準先行、規范引領原則,政府和投資方要積極引導各參與方采用統一標準,以避免重復投資建設、資源浪費、體系混亂等現象,高起點規劃建設新基建基礎上的城市智慧能源體系。(杜明芳,清華大學研究員,住建部信息技術應用標準化技術委員會專家委員)


 

來源:中國能源報

2020-04-06



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