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1、目录1. “双碳”战略，城市高质量发展必由之路11.1. “双碳”战略的意义11.2. “零碳”城市内涵21.3. “零碳”城市发展现状31.4. “零碳”城市建设机遇与挑战72. 数字化技术，城市“双碳”创新管理重要驱动力82.1. 物联网技术强化城市“双碳”数据获取途径92.2. 遥感技术创新城市“双碳”监测手段102.3. 智能计算提升城市“双碳”核算能力122.4. 大数据分析节能减排和挖掘固碳潜力152.5. 数字孪生辅助“零碳”城市规划决策173. 城市“零碳”数字孪生，助力“零碳”城市建设193.1. “零碳”城市数字化建设总体架构193.2. “零碳”城市数据体系建设213.3
2、. 遥感云服务，“零碳”城市“血液”更新助力泵233.4. 城市信息模型 CIM，构筑城市“零碳”孪生时空能力中枢243.5. 数字孪生低碳应用，赋能城市“零碳”应用服务254. 试点先行，数字孪生技术赋能“零碳”城市实践294.1. 江西吉水，数字孪生技术助力城市双碳规划管理294.2. 湖南长株潭，构筑城市双碳空天地一体化监测管理体系304.3. 杭州余杭，助力打造生态共富“双碳革新”325. 发展展望，“零碳”城市数字化发展思考345.1. 统筹顶层规划与标准建设，引领“零碳”城市建设345.2. 加快技术提升与融合共治，持续赋能“零碳”城市建设355.3. 建立一体化绿色生态联盟，构筑
3、“零碳”城市新生态356. 总结36参考文献371. “双碳”战略，城市高质量发展必由之路1.1. “双碳”战略的意义“双碳”战略，即碳达峰、碳中和的简称，我国力争 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。“双碳”战略目标的提出将我国绿色发展之路提升到新的高度，也是我国城市高质量发展的必由之路。l 科学内涵：气候变暖确定性增强，减排控温已成为全球共识全球变暖等气候变化，是当今人类面临的重大全球性挑战，会引发极端天气、海平面上升、物种灭绝等灾难性后果。联合国气候科学机构政府间气候变化专门委员会（IPCC）已先后发布了六次气候评估报告，明确了全球气候变暖的确定性规律，更确认了人类碳排放
4、在增温中的重要影响，刻不容缓地开展减排控温工作已成为国际社会的共识。l 政治战略：推动生态文明建设，做负责任大国我国是全球最大的能源生产国、消费国和碳排放国，在全球气候治理中发挥着关键作用。当今世界正在经历百年未有之大变局， 在全球抗击新冠肺炎疫情的共同影响下，新一轮科技革命和产业变革进入暴发增长期，各国经济社会数字转型和绿色转型进入交汇发展期。在这样的国际环境下，我国向国际社会承诺 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的“双碳” 目标，是国家基于构建人类命运共同体作出的重大战略决策，加强生态文明建设，彰显我国应对全球气候变化的大国担当。32l 经济意义：工业化发展后期，加快发展
5、与“碳”逐渐脱钩我国已步入高质量发展阶段，从“数量追赶”转向“质量追赶”，从“规模扩张”转向“结构升级”，从“要素驱动”转向“创新驱动”，从“高碳增长”转向“绿色发展”。“双碳”战略目标先后被写入国务院政府工作报告和国家“十四五”发展规划， 并被列为十四五时期的重点工作，“双碳”战略也成为推动高质量发展的重要任务。十四五时期是碳达峰的攻坚期和窗口期，当前我国单位 GDP 的能耗仍高于世界平均水平，以技术进步、创新驱动和制度改革促进经济社会高质量发展成为主旋律，促进经济社会发展全面绿色转型，进一步巩固“碳”和经济增长脱钩的态势。1.2. “零碳”城市内涵l 城市是温室气体排放的主要来源区域城市化
6、是当代人类社会发生的最为显著的变化之一，我国城市化进程的速度和规模在人类历史上前所未有，城市数量和规模均迅速增加，据最新人口普查数据显示，当前全国常住人口城镇化率超过 60%。城市在社会发展中扮演着重要的角色，承载了人类社会、经济、文化活动的大部分职能。这也使得城市成为碳排放的重要场所，根据联合国人居署的统计，城市消耗了全世界 78%的能源，超过 60%的温室气体排放来自城市地区。l 城市生态系统的碳收支城市一般是指以非农业活动和非农业人口为主的人类聚居地， 此外，城市还包括除建成区外的公共绿地、广场、公园，以及城市郊区的农田、森林、草地、湿地等不同植被覆盖的区域，共同构成了综合的城市自然生态
7、系统。城市生态系统的整体碳收支（碳源汇），由自然生态系统的碳收支和社会经济活动产生的碳排放构成。首先，城市自然生态系统的植被固碳量和植物及土壤的呼吸碳排放处于动态变化中，两者间的相对大小决定了城市自然生态系统碳收支（源或汇）结果；此外， 城市中发生的各项社会经济活动会在大气中排放大量的 CO2 温室气体。l “零碳”城市内涵与意义在全球应对气候变化的背景下 ，城市率先实现低碳转型和可持续的绿色发展逐渐成为国际共识。 所谓“零碳城市”，也可称“生态城市”，就是最大限度地减少温室气体排放的环保型城市，同时尽可能增加城市的固碳能力。“零碳”城市并不是要求绝对的做到零碳排放，而是要求组成城市功能的各个
8、系统的节能化、环保化实现碳排放和固碳相互抵消，实现城市碳中和，是一种城市低碳发展的极致目标。1.3. “零碳”城市发展现状l “零碳”城市政策现状近年来，我国高度重视“零碳”城市发展建设，在宏观政策层面出台相关指导文件，在不同行业领域推动双碳战略目标的有效实行：能源结构调整方面，国家发改委发布能源生产和消费革命战略（2016-2030），着力支持建设绿色低碳能源体系和绿色技术创新，筑牢能源安全基石，实现能源生产和消费方式根本性转变；工业生产方面，国家工信部等三部委联合印发工业领域碳达峰实施方案，从产业结构调整、生产制造回收、数字化转型等多方面提出大规模产能更新部署计划，力求实现工业低碳化改造和
9、绿色制造；交通运输方面，国务院办公厅印发新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年），重点支持新能源汽车行业发展，推动自动驾驶汽车规模化应用，有效促进节能减排水平和社会运行效率的双重提升，全面构建城市绿色交通运输体系；城市建设与建筑工程方面，国家“十四五”规划中明确指出要推进生态文明建设示范区、低碳试点建设工作，优化生态空间的组成、结构、空间布局和实施重大生态修复工程，提升蓝绿生态系统的碳汇潜力，助力绿色建筑等行业的发展；经济发展与消费方面，国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见提出大力推动循环经济发展，积极引导经济生产与消费的全面绿色转型。健全绿色低碳循环发展的生产体系
10、，健全绿色消费体系、倡导低碳环保的生活方式。自然生态保护方面，良好的城市生态环境，是建设人与自然和谐共生现代化的重要内容和基础。习近平总书记提出，“建设人与自然和谐共生的现代化，必须把保护城市生态环境摆在更加突出的位置，科学合理规划城市的生产空间、生活空间、生态空间，处理好城市生产生活和生态环境保护的关系，既提高经济发展质量，又提高人民生活品质”。l 国际“零碳”城市建设现状联合国在 2019 年发起了名为“零碳竞赛”的气候行动，全球共有超过四百个城市参与，截止目前已有 100 多个城市承诺将于 2050 年前实现净零碳排放。这些城市从城市形态、空间规划、产业体系、能源体系、技术体系和生活方式
11、等诸多方面发力，推动城市经济社会的低碳转型发展。聚焦建筑、能源、交通、产业等视角，开展“零碳”城市的研究与实践，探索“零碳”城市建设路径。零排放、零污染城市的建设在很大程度上依赖于绿色能源的使用，欧洲、美国等多个城市大力普及绿色能源，推广氢能、风力发电等清洁能源的使用；住宅是城市建筑中最主要的组成单元也是碳排放的主要源头之一，生态住宅的研究也成为英国、德国、新加坡等地区“零碳”城市实现的重要路径；为了减少交通拥挤、降低能源消耗和环境污染、节省建设维护费用，建设发展低污染、多元化城市交通运输系统是众多城市的主要选项；产业转型是城市面临的重大挑战，众多以重工业为主导产业的城市在产业结构调整方面发力
12、，改变经济发展对煤炭、钢铁和重工业等的过度依赖，探索可持续的经济发展模式。l 国内“零碳”城市建设现状为推进生态文明建设，推动绿色低碳发展，确保实现我国控制温室气体排放行动目标，我国积极推进“低碳”、“零碳”城市试点工作。自 2010 年起陆续启动了三批共 87 个省市地区作为低碳试点，在探索低碳发展模式、推进能源优化利用、打造低碳产业体系、加快低碳技术研发与应用等方面积累了宝贵经验。表 1-1 全国低碳试点城市2022 年中国净“零碳”城市发展报告中分析了全国 30 个“净零碳”城市样本。从分析结果可以发现，当前发展现状下，城市发达水平与净零碳发展水平密切相关，服务型城市的低碳发展水平整体较
13、高，这也说明我国工业型城市尚有很大的低碳发展空间。样本城市在能源结构方面的主要举措是降低火力发电比例，推广风能和太阳能发电，同时节约用电在节能工作中的重要性也日益凸显。一线发达城市在绿色交通方面的优势非常明显。零碳目标可发生在不同的层次上，从零碳企业、零碳社区、零碳园区，到“零碳”城市，直到实现碳达峰、碳中和，城市起着承上启下的作用。当前国内以江西、杭州、深圳、雄安新区等城市和地区为代表的，持续推进“零碳”城市、零碳园区、零碳村等试点建设工作。1.4. “零碳”城市建设机遇与挑战“零碳”城市当前仍处于建设的初期阶段，还需要漫长的发展过程。“零碳”城市建设不仅面临前所未有的机遇，同时也面临重重挑
14、战。l “零碳”城市建设的机遇国家宏观政策积极推进，为“零碳”城市建设发展创造了良好的环境。我国始终坚持走绿色可持续发展的道路，党的十八大以来， 我国把生态文明建设作为统筹推进“五位一体”总体布局的重要内容，确立绿色发展是新发展理念的五大理念之一，加快推进顶层设计和制度体系建设，推动绿色转型取得重大进展。新一轮科技革命为“零碳”城市建设注入新动能。以大数据、物联网、人工智能、云计算等为代表的新一轮科技革命，正在从导入期转向拓展期，新技术的发展在产业结构优化、能源结构转型中都显示出了惊人的力量，也必然会为“零碳”城市的实现增添新动能。l “零碳”城市建设的挑战城市零碳目标实现需要平衡节能减排和经
15、济发展的关系。我国的城市化进程仍在继续，人口的增长会影响城市的规模，进而影响城市的能源消耗和资源利用。 我国经济高速增长长期依赖于资源、能源消耗和环境排放的增加，特别是发展水平较低的城市仍然处于能源利用的增加阶段。在保证经济高速增长的前提下，优化产业结构、加快创新驱动，实现经济增长与碳排放的脱钩是“零碳”城市建设的重要挑战。城市零碳目标实现需要新技术的加速融合与突破。“零碳”城市的建设发展需要零碳技术的科技支撑，当前在新能源、清洁煤、节能降耗等战略性技术领域仍存在诸多卡脖子的瓶颈。如何加快形成具有自主知识产权的先进技术，做到各技术之间的协调融合，也是“零碳”城市建设面临的关键问题。城市零碳目标实现需要成熟可行的建设实施路径。当前“零碳” 城市、低碳城市的试点建设工作仍处于起步阶段，尚未总结出明晰的建设思路。零碳行动方案实施落地困难，缺乏切实可行的城市级零碳达标解决方案也是“零碳”城市进一步发展的挑战。此外在实施过程中，我国国内碳源汇数据的采集核算标准尚未实现与国际的互通互认，也缺乏权威的碳监测标准与信息化管理工具。2. 数字化技术，城市“双碳”创新管理重要驱动力以网络化、数字化和智能化为标志的第四次科技革命浪潮席卷全球，人类社会开启了以数字技术为引擎的创新时代。我国的新型智
