如果能源可以不受限——比如，人類從自然界獲取能源的效率大幅提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自身生存發(fā)展所需，那么，城市的運(yùn)行方式一定會(huì)更奇妙。試想一下，跟隨信息流的召喚，能源流可以任意倒騰折換，從發(fā)電裝置到儲(chǔ)能設(shè)備再到耗能電器，哪怕每個(gè)環(huán)節(jié)耗損九成以上，都可忽略不計(jì)。可用的能源總量無比巨大，人類社會(huì)將真正進(jìn)入新的時(shí)代。 

人類的能源需求永遠(yuǎn)在增長(zhǎng)。創(chuàng)新和想象力都需要消耗更多能量。眾所周知，化石能源形態(tài)穩(wěn)定，燃燒利用最方便。但人們也認(rèn)識(shí)到，這些有機(jī)物自遠(yuǎn)古沉積而來，如果在短短百余年內(nèi)不加節(jié)制地燃燒殆盡，就會(huì)有大量二氧化碳排放到空中，加劇大氣層中的溫室效應(yīng)，地表的溫度隨之變化，進(jìn)而改變大氣和水體的流向。倘若如此，人類最終或許也將無法呼吸，和地球上的其他生物一同歸于沉寂，成為下個(gè)世代的化石。

要讓多余的碳回歸土地，而不是留在空中。這可視為“雙碳”目標(biāo)的題中之義，也是未來城市處理能源問題的大前提。如何不依賴化石能源，采用基于自然的風(fēng)能、光能、生物質(zhì)能等，這確是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。大自然風(fēng)起云涌，有無窮的能量不斷流轉(zhuǎn)。關(guān)鍵在于，自然界中能量密度低、存在形式不穩(wěn)定的能源，如何能為城市所采集、傳輸、存儲(chǔ)和利用。     

在更遠(yuǎn)的未來，人類取用能源的瓶頸也許會(huì)徹底解決。 比如，核聚變技術(shù)如果成熟，人類就相當(dāng)于有了可控的太陽 。近期世界首次激光核聚變點(diǎn)火成功，但離投入應(yīng)用還需幾十年。當(dāng)下我們還不能以此為前提，對(duì)未來城市的遠(yuǎn)景做過分浪漫的暢想 ，而是需要考慮，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，如何更好地開源和節(jié)流。

設(shè)計(jì)未來城市，并使其能夠生長(zhǎng)，就要思考和理解城市。針對(duì)有關(guān)城市的大問題，我們?cè)L談了許多處在前沿的思考者和實(shí)踐者，包括建筑與城市規(guī)劃研究者、人文地理學(xué)者、技術(shù)史學(xué)者、互聯(lián)網(wǎng)法學(xué)者、經(jīng)濟(jì)學(xué)者、公共管理學(xué)者、未來學(xué)家、政府決策咨詢專家，以及從事城市服務(wù)的企業(yè)管理者，試圖得到一些答案和線索，能夠更好地前行。 

智慧用能 

從能源的視角看，針對(duì)一座城市的方方面面，都做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，不僅沒有必要，更重要的是做不到。智慧的技術(shù)必然消耗更多能量，在可預(yù)見的未來，能源系統(tǒng)無法支持這樣的運(yùn)算。也就是說，在微觀層面，要想預(yù)測(cè)復(fù)雜系統(tǒng)的走向，消耗的能量將過于龐大。

具體而言，研究者指出，信息負(fù)荷自身能耗展現(xiàn)出動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)的“蝴蝶效應(yīng)”，比如，通常移動(dòng)終端每產(chǎn)生1個(gè)單位的信息，端到端能耗則至少增加10倍。在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法中采用最恰當(dāng)數(shù)據(jù)集（just enough），達(dá)到系統(tǒng)狀態(tài)感知和優(yōu)化控制，是未來信息能源領(lǐng)域中重要的研究課題。

不過，我們?nèi)钥闪⒆惝?dāng)下，設(shè)想一座城市未來的生產(chǎn)生活將是怎樣的，所匹配的又應(yīng)當(dāng)是怎樣的能源系統(tǒng)。  

一座小城市未必一二三產(chǎn)業(yè)齊全，但必然存在相對(duì)高密度的集聚。以現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)而言，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院教授呂斌認(rèn)為，高密度的城市，無法單靠自身實(shí)現(xiàn)碳中和。盡管源頭上使用清潔能源，能解決很大一部分問題，但最后還有20%左右的碳，需要通過節(jié)能減少。這就要構(gòu)建城鄉(xiāng)協(xié)同的社會(huì)生態(tài)共生系統(tǒng)，也就是說，城市并非獨(dú)立存在，需要以都市圈或都市區(qū)為單元， 進(jìn)行城鄉(xiāng)協(xié)同，通過鄉(xiāng)村的農(nóng)作物，來提供碳匯。

農(nóng)作物的生態(tài)化種植，秸稈還田，讓更多碳排放回到土壤，即可視為碳匯。在城市里，也可以促成這類閉環(huán)。盡管物質(zhì)循環(huán)和能源流動(dòng)，往往被分列不同學(xué)科體系之中加以審視，但在城市生產(chǎn)生活的終端，它們往往對(duì)應(yīng)同一件事。比如，食物是人攝取能量的載體，而垃圾是新陳代謝的產(chǎn)物——何為物質(zhì)，何為能量，無從區(qū)分；對(duì)應(yīng)到城市之中，食物和垃圾，分別是家家戶戶的冰箱和垃圾桶，工業(yè)園區(qū)的食堂或資源回收處。也就是說，針對(duì)這些系統(tǒng)，可以采取一些辦法 ，讓物質(zhì)當(dāng)中的能量，向可持續(xù)造福人類的方向流動(dòng)。 

谷歌的Sidewalk實(shí)驗(yàn)室，在此前對(duì)多倫多Quayside的計(jì)劃中，就有這類考慮。在當(dāng)時(shí)的計(jì)劃中，每棟樓的每一層，都有智能垃圾回收桶，鼓勵(lì)居民環(huán)保地處理垃圾。如果所在樓層每個(gè)人都做得很好，一些節(jié)省下來的錢就發(fā)還給居民。如果整棟樓都做得很好，當(dāng)月租金就會(huì)得到減免。這樣的方案對(duì)民眾有明顯的吸引力。因?yàn)椋?dāng)?shù)孛總€(gè)人都知道，有意義地解決氣候變化，是一件大事，即便生活成本高一些，只要能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)目標(biāo)，沒有人會(huì)對(duì)這樣的做法提出反對(duì)。碳排放的問題是被置于中心的。

另一方面，智能化也可對(duì)節(jié)能做出貢獻(xiàn)。如前所述，相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活方式，智能化意味著，需要調(diào)動(dòng)更多能源去計(jì)算。雖然計(jì)算工作本身耗能，但對(duì)整體流程而言，可以提高效率，節(jié)約時(shí)間和成本。這對(duì)應(yīng)著減少了單位能耗。而如果面向節(jié)能的目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，也就是在運(yùn)作過程中，進(jìn)行能源的計(jì)量，就可能在整體上更為節(jié)能。 

日本工程院院士沈振江對(duì)我們說到，日本的智慧城市建設(shè)，就是在綠色的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)低碳，然后追求智慧的目標(biāo)。比如，日本城市規(guī)劃就是通過大數(shù)據(jù)，測(cè)度人的行為，根據(jù)1分鐘中內(nèi)人的行為，評(píng)估不同智慧技術(shù)條件下建筑節(jié)能的效果。更多考慮結(jié)合傳感器，讓能量浪費(fèi)盡可能減少。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是，研究發(fā)現(xiàn)，空調(diào)每運(yùn)行一小時(shí)，再關(guān)閉半小時(shí)，對(duì)人的身體感受影響較小。因此，可以通過智能控制空間來減少用電。

創(chuàng)新節(jié)流 

低碳的線索貫穿在城市之中。讓城市的運(yùn)轉(zhuǎn)與能源的流動(dòng)更好地呼應(yīng)。不但需要開發(fā)新的技術(shù)，還要讓這些技術(shù)流轉(zhuǎn)起來，在不同的條塊網(wǎng)絡(luò)中，相互激發(fā)出新的可能性。

比如，城市需要能夠促成各種人群的交流，以及各種要素的流動(dòng)。無論如何，交通工具必不可少。基于電池技術(shù)的發(fā)展，我們可以把電動(dòng)車當(dāng)作移動(dòng)的儲(chǔ)能設(shè)施，而不只是消耗電力的出行工具。有需要的時(shí)候，這些電動(dòng)車能反向向電網(wǎng)輸電，輔助調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷。這也能減少能源在轉(zhuǎn)化中的效率損失。這種分布式的儲(chǔ)能模式，可視為在能源系統(tǒng)、交通系統(tǒng)和城市空間之間搭建連接，會(huì)更好地適應(yīng)未來城市的需求。

讓能源在用戶側(cè)響應(yīng)，針對(duì)實(shí)時(shí)需求削峰填谷，也是虛擬電廠的意圖所在。在未來的城市中，居民也許可以選擇不同供電商，電價(jià)根據(jù)一系列指標(biāo)波動(dòng)，以智能的手段去進(jìn)行識(shí)別和選擇，誰發(fā)電就要誰的電，有需求就給出價(jià)格信號(hào)，保證高峰期消納掉電網(wǎng)中的負(fù)荷。

規(guī)模大小直接決定了運(yùn)算量是否可行。現(xiàn)在的技術(shù)水平，更適合可自封閉型技術(shù)系統(tǒng)的模擬、運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)控。針對(duì)當(dāng)下能源流與智能技術(shù)的應(yīng)用，清華大學(xué)建筑學(xué)院教授尹稚對(duì)我們舉出智慧社區(qū)中全感知和自動(dòng)調(diào)控的封閉技術(shù)系統(tǒng)的例子。他介紹說，浙江智能電網(wǎng)在社區(qū)尺度上做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中包含傳統(tǒng)能源、新能源等多種能量來源，根據(jù)與碳相關(guān)的指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)每十五分鐘更新一次，高碳的部分調(diào)控為高電價(jià)，針對(duì)實(shí)時(shí)需求，進(jìn)行反饋與智能調(diào)控。這樣一來，會(huì)改變?nèi)藗兊挠秒娏?xí)慣。而這一類的全智能化管控，在很多示范性小區(qū)都有所實(shí)現(xiàn)。  

數(shù)據(jù)中心也是消耗能源的重要部門，當(dāng)下很多時(shí)候不得不使用化石能源來滿足消耗。這方面的節(jié)流手段，需要更多地考慮基于自然的方法。這與建筑物里的機(jī)房類似。機(jī)房需要散熱降溫，建在冷的地方，增加對(duì)流，可以省掉一些冷卻用電。當(dāng)下的一種創(chuàng)新策略，是采用液冷手段降溫，讓服務(wù)器浸入水底。微軟把數(shù)據(jù)中心放到海底，F(xiàn)acebook將數(shù)據(jù)中心設(shè)在靠近北極圈的位置，都是出于這方面的考慮。雖然技術(shù)成本相對(duì)高，但耗能極低，因?yàn)檩o助設(shè)備用能極少。近年來，中國(guó)一些地方和部門也有類似的舉措。

人的意識(shí)

我們之所以需要關(guān)心能源問題，很大一部分是來自對(duì)碳排放的擔(dān)憂。如果不使用化石能源，就可以不必計(jì)算排放。碳捕捉技術(shù)（CCUS）未來可期，但目前尚不能過分樂觀。因?yàn)殡m已有示范項(xiàng)目，但缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)性，只適用于特殊條件。

也許，要根本上解決這些問題，還是要回歸到人的意識(shí)上。信息流與能源流，最終還是作用于人。碳賬戶更大的作用，并非只是少排放這一點(diǎn)點(diǎn)碳，而是讓人更多地去看到和意識(shí)到自己的行為對(duì)城市、對(duì)地球的影響。  

科幻作家陳楸帆最近寫的一本書《零碳中國(guó)》，正是寫給小朋友的。書中的主人公從當(dāng)下污染相對(duì)嚴(yán)重、面對(duì)極大挑戰(zhàn)的年代，去到2060年，進(jìn)而看到，未來人們用怎樣的技術(shù)和機(jī)制，去實(shí)現(xiàn)碳中和。

陳楸帆把對(duì)未來社會(huì)的設(shè)想，寫入中國(guó)承諾當(dāng)年碳達(dá)峰的時(shí)點(diǎn)。陳楸帆說到，在那個(gè)時(shí)候，應(yīng)該已經(jīng)有了一種機(jī)制，讓人們?cè)谧雒總€(gè)消費(fèi)決策時(shí)，能直觀看到所產(chǎn)生的碳排放，進(jìn)而可以自主選擇更為低碳的方式，比如一個(gè)不同的包裝材料，又比如騎車、走路或坐公共交通，而不是開私家車，等等。就是這樣一些賦能的方式，令城市中的人最終可以理解，要做什么樣的努力，維持這樣可持續(xù)發(fā)展的社會(huì) 。

陳楸帆說到，能源是最后的問題，也是解決包括地緣政治等很多問題的核心。但長(zhǎng)期而言，還是需要更多科技上的突破，包括材料科學(xué)——如果能夠維持低廉的成本，又能以某種方式降低對(duì)環(huán)境的影響，那就會(huì)是革命性的發(fā)明。

這也恰如深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院研究員張宇星所說，宏觀架構(gòu)不確定性更大，微觀規(guī)則策略有更大的靈活性，反而有可能改變未來。因此， 改變未來的可能是一些顆粒狀的小事情，而非宏大的理想。

或許，我們不妨就從這里開始，讓市民在日常的生活中，能夠廣泛應(yīng)用普遍的碳積分計(jì)算，并與城市系統(tǒng)的其他部分相互作用，進(jìn)而讓人更直接地感受到自身與自然、與環(huán)境的聯(lián)系。未來城市處理能源問題，這應(yīng)該是第一步，也是最根本的一步。也許，游戲也是一個(gè)重要的入口。

（澎湃新聞?dòng)浾?王昀 執(zhí)筆）

WeCityX團(tuán)隊(duì)總結(jié)：風(fēng)光發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)，成本上已與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電方式相當(dāng)，而中國(guó)的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用對(duì)此貢獻(xiàn)巨大。在全球能源短缺和雙碳戰(zhàn)略背景下，能源革命進(jìn)程將繼續(xù)加速。能源，尤其是分布式可再生能源的應(yīng)用，可能是未來改變城市形態(tài)最重要的因素，數(shù)字技術(shù)的連接和調(diào)控能力，將在這個(gè)過程中扮演不可替代的作用。一張新的能源互聯(lián)網(wǎng)正在展開，同時(shí)會(huì)改變建筑、交通等系統(tǒng)的形態(tài)。在技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，每個(gè)人的意識(shí)和參與更為重要。從主動(dòng)節(jié)能到低碳生活，進(jìn)而成為能源的生產(chǎn)者和調(diào)控者，您準(zhǔn)備好了么？  

未來城市大哉問

發(fā)起：騰訊研究院 

出品：騰訊研究院  澎湃研究所 清華大學(xué)建筑學(xué)院龍瀛課題組

WeCityX特約觀察：澎湃研究所

訪談執(zhí)行: 劉瓊 李瑞龍 竇淼磊 王鵬 劉莫閑 徐一平 張翼  李孜 王昀 龍瀛 張煒侖 李偉健 張恩嘉

視覺設(shè)計(jì)：帝都繪

插畫：羅渣 耿樂彤 

媒體支持：澎湃新聞、騰訊新聞、北京城市實(shí)驗(yàn)室BCL、國(guó)匠城、一覽眾山小——可持續(xù)城市與交通、全球知識(shí)雷鋒、City+、愛范兒

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