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绿色智慧城市建设应以泛在能源物联网为基底

北极星电力网新闻中心  来源:中国能源报  作者:杜明芳  2020/4/8 8:44:29  我要投稿  

北极星火力发电网讯:这次突发疫情暴露出智慧城市建设发展中的诸多短板,其中城市公共卫生智能防控体系、城市智能应急管理体系、城市公共服务体系尚未很好建立成最突出问题。

这些问题反映出当前我国诸多省市县的智慧城市智能化程度不高、韧性不足、应对突发公共事件的能力不强。这与长期以来智慧城市规划、建设、运营、管理方对城市风险的重视程度不够、认知程度不深密切相关,也与城市顶层设计的战略高度、前瞻性、整体性不足有深刻关联。

未来的城市建设

应以提供高品质服务为核心

智慧城市建设是一项共建、共治、共享的重大系统工程,与人民群众利益密切相关,也是城市管理与治理能力提高的重要标志,是国家治理体系与治理能力现代化的重要支撑。

城市智慧能源体系是城市智慧治理体系的一个子集。城市智慧能源体系的构建可以选择以泛在智能能源物联网为基底,采用城市智慧治理体系的思想、方法、技术、模式,打造面向城市能源领域的专用智慧体系。

这次疫情警示,我国智慧城市建设下一步重点方向之一,就是要加强公共服务供给、配送及共享能力。

据有关统计,从现有50多个城市的工作报告中提出的智慧城市工作重点来看,智慧城市更多关注社会监管功能,而非公共服务。而城市公共服务是最能体现“以人为本”理念的城市业务板块,教育、医疗、健康、食品、社交、人居环境、文化等都是公共服务的重要资源,也是最能提升城市居民幸福感、获得感、满足感指数的源泉。

因此,未来的智慧城市建设应以提供能源、医疗、人居等公共服务为核心,在提高灾害应对能力的同时,真正做到以人为本,为人提供高品质服务。

三大问题制约

城市智慧能源体系发展

当前我国智慧城市在智慧能源体系建设发展方面主要存在以下问题:

第一,系统性的理论体系尚未建立。城市级智慧能源体系需要一套严谨的理论体系来支撑。

目前,对城市级智慧能源体系的定义、边界、构建方法、主要任务、实施路径等关键问题并没有真正厘清,也没有形成成熟的理论体系成果和实施方案,因此某种程度上制约了实际项目的质量。

第二,核心技术仍需突破。城市智慧能源体系涉及到的技术面较宽,也不是单一学科支撑。

目前,城市智慧能源体系中的以下核心技术仍未得到很好解决:一体化城市级能源大数据资源体系构建;城市智慧能源统一网络体系构建;城市智慧能源系统中的智能系统模型(含机器学习算法)体系构建;城市智慧能源细分业务领域建模。总之,还有很多技术与能源应用系统相融合时出现的技术问题还需进一步突破。

第三,体制机制仍需健全。当前,我国面向智慧城市的智慧能源体系方面的政策法规仍处于空缺状态,相关的政府管理部门、企业及这些单位内部的组织架构、体制、机制是否能够满足智慧能源体系发展的实际需求,都有待细致调研分析,并加以改进完善。

泛在智能能源物联网

要与智慧城市深度集成

绿色智慧城市建设,应该以泛在能源物联网为基底。对此,我们提出E2X——“EnergytoX”(能连万物)概念,认为E2X的实现由三个步骤组成:

第一步是多种能源间互联,也就是E2E(EnergytoEnergy);第二步能源与其他基础设施及城市部件的互联,即E2C(EnergytoInfrastructureandCity);第三步是构建城市内部综合能源体系(下称“城市综合能源体系”),即由城市综合能源体系叠加人工智能后形成绿色智慧城市智能能源物联网。由绿色智慧城市智能能源物联网拓展连接城市外部智慧能源体系,进一步构建出广域意义上的泛在智能能源物联网。

综上,我们认为以E2X为手段,基于城市能源节点,层层扩展,经由城市综合能源体系(含城市能源基础设施体系、城市能源互联网、城市智慧能源管理体系),抵达绿色智慧城市。

泛在智能能源物联网要与智慧城市深度集成,在智慧城市的框架下系统性建设推进。

与智能电网相比,泛在智能能源物联网试图把各种能源形式组合成一个超级网络,它包含了智能电网、城市基础设施、互联网、通信、智能控制、人工智能等众多智能、基础设施及绿色要素。

城市泛在智能能源物联网可通过以下四个方面的建设开发与综合应用实现:

第一,综合能源体系。综合能源体系是泛在智能能源物联网的承载,能够将诸如风能、太阳能、地热、生物能等多种能源突破地域和环境限制输送到各类用户,并将多余的能量有效地储存。

第二,空天地泛在网络技术。主要包括5G、传感网、工业控制网络、空天网、互联网、广电网等各种形式的网络。通过空天地泛在网连接供求两端,实现能源流、能量流、信息流、物流、人流、资金流等多资源流的互联互通与高效协同,管理者和用户可以及时获取能源的供给和需求数据。

第三,大数据智能应用体系和知识决策体系。大数据与人工智能技术融合,再与应用体系、管理流程等融合形成知识驱动型智慧决策体系(简称知识决策)。“大数据智能应用体系+知识决策体系”是支撑泛在智能能源物联网落地实现的关键。

第四,能源新基建体系及其商业模式。泛在智能能源物联网是一个高度开放、深度融合、高效协同、频繁互动的系统,随着能源市场的逐渐开放,其构建的能源新基建体系会吸引更多参与者,成为商业主体投资的新热点,打造出以用户为中心、以数据为核心、以技术为驱动力、以创新为契机的能源新基建商业模式,创新能源经营理念。

城市级智慧能源系统建设

应坚持标准先行

由绿色智慧城市泛在智能能源体系可直接打造城市级智慧能源体系。在我国加快推进城市级智慧能源体系建设方面,笔者提出以下四点建议:

首先,政策维度——政府提供政策支持,为城市级智慧能源体系发展提供总体保障。

从政策上看,目前还没有特别针对性的促进政策颁布,期待国家有关部门高度关注并支持绿色智慧城市泛在智能能源体系的构建与发展,从城市与能源协同发展的角度加快推进泛在智能能源体系的落地实施,出台城市泛在智能能源支持政策,进而支撑国家新基建战略的落地实施。

其次,基础维度——注重基础理论研究,构建理论支撑体系。

城市级智慧能源体系的研究发展应注重基础理论研究及理论支撑体系构建,注重理论与工程实践结合。城市级智慧能源体系的基础理论体系包含以下关键理论板块:综合能源、多能流、能源互联网、能源路由器、深度学习算法与模型、图像模式识别、无线物联网通信、5G、BIM(建筑信息模型)、VR(虚拟现实)/AR(增强现实)、智慧城市等。应尊重我国能源、城市发展的现实基础,基于能源基础设施与城市空间格局协同规划原则,构建城市级智慧能源体系的基础理论体系。

第三,技术维度——构建以“数智网”为操作系统的城市智慧治理体系和城市智慧能源体系。

针对城市智慧治理体系构建,我们提出城市“数智网”方法。城市数智网是指在城市空间内,以数据流纵横联通编织神经网络,以“人工智能+”城市业务领域全时空优化形成大规模并行计算神经元触点群,打造出的高度智能、协同、自治的数字生命体。城市数智网是物理城市的虚拟镜像,它以新型信息基础设施超融合体作为引擎驱动城市域经济社会发展,是城市智慧治理体系的智慧支撑。

最后,标准维度——构建城市智慧能源标准体系,制定城市智慧能源标准。

目前,我国的城市智慧能源标准体系尚未形成,相关标准亟待制定。建议针对城市智慧能源体系建设,构建由国家标准、行业标准、团体标准共同组成的标准序列,制定由基础标准、通用标准、专业标准共同组成的标准体系。

未来的城市智慧能源系统建设应坚持标准先行、规范引领原则,政府和投资方要积极引导各参与方采用统一标准,以避免重复投资建设、资源浪费、体系混乱等现象,高起点规划建设新基建基础上的城市智慧能源体系。

(作者系清华大学研究员、住建部信息技术应用标准化技术委员会专家委员)

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