以人为本的智慧城市和可持续能源应用

10年之前芬兰赫尔辛基的Kalasatama（渔港）仅仅是一个被废弃的港口、衰败的小渔村，是个无人问津的小村庄。现在这个地方却受到全球的关注，就是因为它成功变身为新城市。这种“新城市”完全不同于我们的认知。

随着芬兰首都赫尔辛基的人口持续增加，芬兰政府通过积极探讨和研究，最终决定开发Kalasatama（渔港）为新城市。对于芬兰政府来说，建立一个新城市并不是件特别的事情。然而该地方自2010年开发之初就直奔“智慧城市”目标而去，现在以著名的智慧城市典型受到全球的瞩目。这个地方聚集了物联网和无人驾驶汽车、智能电网等第四次工业革命的重要元素，在能源方面也颇具创新，使用太阳能和风能等可再生新能源。

Kalasatama（渔港）之所以闻名世界，不仅仅是因为聚集了未来科技。该城市运行无人驾驶公交、租赁共享空间、通过交通应用使用公共交通工具等，在提供市政服务时，将所有市民的参与作为重要前提。通过智能家居（Living Lab）系统，市民可以直接体验并选择企业的最新技术。如果没有获得市民的同意，市政府不能随意应用技术。该城市堪称是减少不必要的财税、创造1万个以上就业岗位等第四次工业革命时代的典范。尤其值得关注的是，我们可以借鉴该城市在降低城市运营的错误示范及其成本方面的做法。

有一个“模拟城市”（SimCity）的游戏，是一款建设虚拟城市的游戏。该游戏中的房地产、公共交通、教育、医疗、港口、机场等都与实际的城市空间非常相似。游戏的闯关过程并不容易，并不是建设城市就结束，后续还需要不断经营。如果经营不当，城市将无法避免破产的结局，当有突如其来的危险发生时，还需要通过适当的举措保证城市的发展。

如果游戏中的城市宣告破产，可能也就是伤心一会儿。但是，如果这个情况发生在现实中，又会怎么样呢？建设并经营一个城市是多么不易的一件事情，为此，政府需要投入庞大的财力人力，如果真的破产的话，这绝对是“灾难”。事实上，世界上有一些城市破产的例子，而韩国的一些个别地方政府并没有完全摆脱来自于破产的恐惧。

数字孪生可以减少这种担心与破产的可能性。新加坡政府与企业联手推出了被称为“虚拟新加坡”（Virtual Singapore）的数字孪生项目。在3D数字环境中，通过使用价值超过7000万美元的数据，再现了与新加坡一模一样的虚拟城市。通过这个项目，新加坡也可以像芬兰Kalasatama（渔港）一样，用虚拟世界事先检验交通、能源、环境等市政服务或新技术。例如，过去一直以来受到洪水泛滥问题困扰的新加坡，可以通过数字孪生技术，监管对比城市水位。这样一来，如果降水量骤增，通过在虚拟空间事先用过的方法应对就可以减少损失。

新加坡表示，将通过这种方法建设的智慧城市扩大到全国范围。新加坡政府在2014年就提出未来十年打造“智慧国家”（Smart Nation）的计划，通过超链接，将所有政府机构拥有的数据和数字技术应用到城市和国家运营中。这意味着，对于成为汽车共享、能源和水资源的节约、运行无人驾驶汽车等超链接时代的国家，新加坡志在必得。

韩国政府也计划以2021年入住为目标，在世宗市和釜山建立智慧城市示范基地。韩国政府对世宗市投入了1.5万亿韩元，其目的就是建设一个可以为全国的治理和就业等提供发展方向的智慧城市示范基地，并且在这里率先应用人工智能、区块链、移动出行、大健康、能源环境等与智慧城市有关的配套技术。韩国政府对釜山的投入更多，达到2.2万亿韩元，重点针对老龄化社会普及机器人使用，同时推广高端智能的水资源管理技术，从而打造“韩国式”水资源专业城市。

智慧城市以5G连接的数据为基础，与传统城市不同。如果把城市看作和人一样的有机体，那么数据可以看作是复杂的神经网络交错连接在一起。各个领域的数据实时聚集在平台上。过去，如果发生交通拥堵或能源不足等城市问题，政府会扩大城市基础设施建设或继续增加投入人力资源。如果在智慧城市里发生以上问题，可以通过分析城市自主采集的数据，用更加有效的资源配置解决问题。(www.xing528.com)

智慧城市同样也是有诸多人口居住的空间，因此，也需要能源。如果无法正常供应能源，那么城市的一切活动将会停止，城市就会沦落为“鬼城”。但是，自古以来能源相关政策的制定非常复杂，是一个棘手的问题。我们既要考虑资源的经济性，同时也要解决雾霾等使用能源导致的环境问题。智慧城市的能源解决方案，可以解决以上难题。

【图3-1】“韩国式”（K）智慧城市概念图

资料来源：韩国土地住宅公社（LH）

智慧能源的重点是环保型小规模发电设施和适量生产、适量使用。其中，后两者可以通过基于物联网的智慧能源平台技术实现，不仅可以管理能源的供应和需求，还可以进行共享和交易。美国夏威夷的毛伊岛自2011年开始实施“普及可再生能源和电动汽车等智慧能源”的政策，其中最为立竿见影的效果就是通过太阳能和风能实现了能源的自主供应。

智慧能源可以通过智能电网进行管理，而智能电网通过安装智能电表就可以确认用电量和供应量以及电缆状态等。通过连接安装在每户家庭和每家企业的传感器传输数据，用超链接实时采集和分析数据。这样一来，可以保持供应和需求的适当水平，提前预测和解决问题，从而实现能源效率的最大化，保持能源系统的稳定性。

智能电网的最终目的是节能。根据需求发电，而剩余电力可以存储在蓄电池中，需要时再用于供电，这样可以有效节约用电。此外，通过分散电力需求提高发电设备的效率，分开部分或所有直接向通信设备供电的电力变换器或蓄电池与受电设备、备用电源设备，通过在通信设备附近分散安装的方式，提高供电效率。

智慧电网可以形成“需求者即是生产者”的环境。家庭或建筑主人可以通过太阳能自主发电，并将由此得到的电力存储在燃料电池中出售。美国通用电气公司在法国的Garros（加洛斯）村庄建立了智慧电网系统。当地居民既是电力生产者同时又是消费者，所有住宅都是小型自主发电场，整个村庄实现了环保能源的自给自足。通过软件预测电力需求，通过智能的太阳能发电和输电网将可再生能源融入电网中，而剩下的能源可以通过开放、透明的区块链技术进行直接交易。

过去梦想中的智慧城市正在变成现实。但是智慧城市不能继续采用当前以供应者为主的政策，智慧城市应该是通过民间和需求者，即市民的参与完成，而政策和制度也应该在共享和开放、参与原则下制定完成。环境和开发不再是对立面，比起一味地开发城市和追求技术，更应该建立以人为本的空间，这样智慧城市才能真正成为人们未来生活的乐园。