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楊玉峰:智慧城市建設的核心是如何提升城市價值

2019-06-13 14:44:25 中國能源網

編者按:2019年6月5~6日,“未來能源大會(FEC2019)暨第十五屆中國能源戰略投資論壇”在北京中奧馬哥孛羅大酒店召開。本次未來能源大會匯集了國內外、中科院、工程院院士專家,共同探討"傳統能源"向"未來能源"轉型融合的趨勢。會上,亞洲開發銀行高級能源政策咨詢專家、英國帝國理工學院的榮譽研究員楊玉峰博士發表了題為《智慧城市建設的核心是如何提升城市價值》的主旨演講。

以下內容為中國能源網根據現場實錄整理而成,未經本人審核。

各位朋友早上好!

關于智慧城市大家很清楚,咱們國家從概念到實踐走的還是比較靠前的。智慧城市也有很多概念,有很多領域,可能最早的就是剛剛涂教授說的監控開始的,最早的監控是智能化,現在發展到各個領域。

但是我們一直以來思考的問題,城市,其中這里面我首先給大家一個介紹,我看了一本書叫《規模》,這里面簡單點說談到了城市發展最基本的規律,就是財富、人口以及基礎設施,它是一種指數關系。我也拿我們國家主要城市做了一下這個關系的彌合,發現確實是這么一個規律。

這個規律告訴我們城市的發展,正常城市的發展,這里頭不包括一些特殊的,你比如說平民窟在南美,印度有一些幫派,就是一種畸形的發展,那種城市的發展它的財富可能不符合這個規律。但是正常發展的大部分城市是符合這個規律的,這個規律告訴我們了,城市越大可能越麻煩,只是城市的規劃、建設可能很多戰略上的安排不是太契合。

所以今天給大家介紹一下,我們可以一塊考慮一個問題,考慮什么問題呢?我們國家發展已經很快了,可能北上廣深這樣的城市人均GDP絕對已經步入發達國家某些城市的水平了,甚至可能超出某些發達國家一些小城市的水平。

但是我們思考一個問題,就是我們到底還有什么距離?我們好像沒有那么太舒服,比如說我們北京和東京也好,倫敦也好,這些國際大都市比,總感覺欠缺點什么?我這里個人觀點,我認為我們距離發達國家的發達城市僅一步之遙,就是環境、環衛這個基礎設施綜合體系的建設。我認為這是一個我們的軟肋,而且也是整體上目前所提出的智慧城市建設的一個軟肋,不管是發達國家還是發展中國家,尤其中國更是這樣。換句話說,如果某一天我們確實把這個問題解決了,比如說垃圾分類、環衛、給排水、綠化等等,這些都智能化,都解決的很好了,那么我們的城市絕對是步入發達國家的水平了。

城市目前總結了八類問題:污染、噪音、洪災、社會犯罪問題、熱導效應等等。我今天介紹的是我們試圖把這八大類所謂圍繞著“城市病”的問題,給它轉化為正向的一個處理的解決方案。

我們的主題是智慧城市,實際上進入第四次工業革命以來,這個數字技術的發展,其中有一個推動就是推動我們管理系統的變革,就是管理組織的變革,就是有條件使傳統的這種部門分割的這種管理模式,有條件的綜合,為什么?因為綜合部門它得到的信息越來越容易了,越來越好管理了。所以從各個部門的整合,資源整合的角度,以及協調的角度,協同的角度來講,未來智慧城市一個非常重要的頂層設計,就是集成綜合管理這一塊。

這里也提到一個什么呢?就是具體在建設過程中,其實有一個概念,我自己總結,就是綠色智慧園區,就是我們這里談到城市,其實我們在具體建設的時候,大家知道的就不是說都面對一個大的城市了,而是這個概念更加廣義,從我們這棟樓,或者發達國家的某一個別墅開始,一直到我們現在國家比如說工業園區,什么體育設施,什么奧林匹克公園,一直到一個大的小區,一直到小的城鎮,美麗鄉村,比如說一直到中等城市以及最后的大城市,就是我們這個尺度,我們今天所談的這個城鎮,或者城市這個尺度,其實是一個廣義的概念,不是局限在只是城市。注意,這是建設過程中具體談的。

到這里我簡單說一下背景,我是很榮幸2017年加入到帝國理工一個研究團隊,叫“藍綠盟”,他們已經十幾年了,得了兩次獎,然后聯合了歐盟幾乎主要的核心研究組織和團隊。

圍繞著主要問題,就是我剛才談到的,比如說城市的洪澇、新一代的污水處理、海綿城市的建設、環衛、生態小鎮等等這些東西,把這些東西用交叉學科和最新的技術,包括我們人工智能以及整個信息化的技術,把它整合在一起。目前這個成果無論是專項技術,還是綜合技術,已經在歐洲一些發達國家,包括美國已經開始在應用,包括日本。

我們這個藍綠解決方案,簡單來說是藍和綠,藍色就是看成是藍色的資產,植被看成綠色資產,把建筑物、能源、空氣質量、極端氣侯等等的重新進行審視,從頂層的規劃、設計、建設、運維等等重新去設計,我們有一個概念就是戰略規劃,就是總規之前的一個規劃,這個規劃非常重要,它規定了一個我們正在面臨的對象,就是我剛才談到的園區也好,一個城鎮也好,鄉村也好,我們如何去下手,如何去做,哪些部門要設計,如何去整合資源等等。

目前已經開展了一些地區,我們整體上叫“全球藍綠聯盟”。其中這里從設計原理簡單點講有一個非常重要的概念,就是什么呢?尤其是綠色,綠色選擇和布局,就是我們會看到,我們走在大街小巷的時候,有的時候,我很感嘆,我們國家建了很多公園,大的廣場,這個廣場在夏天的時候呢,溫度都不用夏天,春秋,太陽直射的時候,如果沒有很好的綠色規劃的陰影,我們會很熱的,就是我們很感嘆,尤其夏天,走到某些地方去旅游,去看一些它的廣場的時候,幾乎人是沒法呆的。為什么呢?就是反射的溫度,再加上直射的溫度,加起來可能是樹蔭底下溫度的至少得5-10度的差距。這是一個最典型的規劃里頭根本就沒有基于自然的考慮。

另外,包括北京,我們在大街小巷走的時候,也能看到,走著走著發現這個樹干凸起來了,最大的問題是什么呢?就給行人造成很大的問題,比如說盲人,盲人因為他看不到路的高低起伏。這個樹干把這個道路給撐起來的時候呢,形成了各種障礙,這是最典型的障礙。這在發達國家是絕對不允許的,它是非常細的,做的非常細,我認為我們這個問題還有。

這就是說,這是簡單的什么呢?植被和樹種的選擇問題,在整個規劃當中非常關鍵。我這只是舉例子,實際上打造不同功能模塊的時候是要進行細致的選擇的,包括冬天如何去擋西北很冷的風?如何營造一個更好的環境在一天24小時之內,尤其是白天的時間,如何利用陽光等等。

這里簡單點說,就是整個系統從城市規劃的角度,從整體上不同區域最終的解決角度,尤其是從事污水系統的調度。本身這個項目就是在十幾年來一直持續的研究,做出了很大的貢獻,在這幾個方面,無論是理論還是方法學,還是最后的實踐。

接下來,我簡單的介紹一下這里的幾個專題,就是比較很專業化的幾個東西。首先是智慧污水系統。最傳統的大家知道,我們國家,包括很多國家一樣,都是活性污泥法。我簡單一點說,現在目前我們這套理論方法學,污水處理專項是用到了微生物納米等等這些技術,來去處理,而且把很多問題解決掉了。比如說臭味,比如說它明顯的看到是一個污水處理廠,大家都不愿意接近這種問題,把這些東西全部解決了。

這是這個技術的核心,我們叫代謝網絡膜,它是基于一種納米級的,反應效率非常的高,這個的好處是大大可以節省整個空間,最終把一個污水處理廠建成就像一個溫室,表面上看是溫室實際上是整個處理系統在地下,而且非常節省空間。

它有幾個好處,其中有一個非常重要的好處,就是傳統的污水處理廠,大家知道一般來說是建在城市的邊緣,一個城市比如說規劃設計開始建設了,但是城市是在飛速發展的,發展到一定程度的話,把一個污水處理廠就包進來了,我們知道,我們國家也很多,有的可能當然要搬遷了,搬遷的成本很大,而且有的設施是無法搬的,因為它還涉及到管網的事情。

這是一個倫敦的案例,倫敦原來也有這個問題,按城市擴張,人口擴張的角度,需要把它擴大再生產,它的能力要擴大,這里有一個矛盾,在倫敦這樣的城市其實是沒有空間的,很多城市也沒有這個空間。新的技術上來以后,我剛才介紹的,這個技術上來以后,我們可以在原來基礎上縮小,把這個面積縮小,原因是什么呢?很簡單,是我說的納米反映膜那個技術,由于反應效率非常高,大大的節省了空間。所以原地翻修,可以節省出很大的空間,有很多很多好處,這里我就不說了。

但是這個納米膜最關鍵的填充物可以實現智能化的清洗,智能化的控制等等。這個把所有目前現在最先進的一些感測、遙控技術全部用起來。

這個是日本的一個案例,日本在九州有一個污水處理廠,這是一個傳統的,占地面積很大。在設計的時候有幾個方案,有三個方案,一個是建成平層,一個是二層,一個是三層級。比如說最后這個三層的時候,占地面積僅僅是原來的6%,當然這個成本會高,因為是要從空間起來的,有很多的基礎結構要做。最終選擇的是二層這個方案,也占地是原來的11%。這個的好處是什么呢?最終把一個污水處理廠很臭很亂都不愿意接近,周邊地產非常便宜的這么一個污水處理廠,后來改造成一個什么呢?騰出來的空間建設了銀行、購物中心,把它自己變成一個,就像我們北京植物園里那個暖房似的,這里大大提升了很多商業機會。

這是簡單說一下這個污水處理廠。

另外就是海綿城市,我這里寫了個“+”,這里核心就是城鎮雨洪系統實時預報預警系統,其實很多城市,南方一些城市,在雨季的時候不可避免的偶爾會發生洪澇,這個對我們居民也好,對我們城市的很多財產造成很多的損失。

這里一個概念是什么呢?我們如何把城鎮變成一個可持續、有韌性、有彈性的這么一個真正的海綿體,傳統的海綿城市做了很多,這里我不想展開,我也不是這方面的專家。

但是我們這里在原來的基礎上,就結合藍綠系統本身的軟硬件產品,把它徹底做了一個改造,徹底把水的問題做了一個系統的分析。圍繞這個區域也好,城鎮也好,做了一個基于自然的再設計這么一個方法體系,是一個整體上的矩陣方案體系。這里簡單一點給大家介紹,就是有這么一些硬的技術,遙感、遙測、數據分析,整個雨洪系統的實時預報,它可以精細化到半個小時以內,已經非常精細了。可以對任何大的洪水做出預報,這個在倫敦已經模擬了好多年了。

接下來,還有一個很重要的,就是我們在整個這套系統里頭,我們現在知道聯合國也好,世界銀行也好,近幾年一個很重要的主題就是水、能源、糧食、廢物紐帶關系。我們科技部我原來在單位的時候也參加了科技重大專項,一開始是水與能源,后來水、能源紐帶關系、糧食紐帶關系,這里不知道大家有參加的沒有?它科研經費接近一個億。

目前簡單一點說,水、能源、糧食,這個紐帶關系作為我們叫非傳統安全的物質性的安全問題,就是水、能源、糧食都是能看得見、摸得著的,不像網絡安全它是隱性的。它屬于一個國家非傳統安全里頭的核心,就是物質化的安全問題。目前的發展的各個國家,由于這三個東西,比如說能源和糧食,典型的它共同針對水的時候是有競爭關系,所以在一個具體的區域也好,一個流域也好,一個比如說草原也好,一個濕地也好,一個工業區也好,都存在如何去優化匹配,合理的把這個水、能源、糧食的問題解決好。

比如說最典型的我們鄂爾多斯,大家知道我們煤電基地,它要用一部分黃河水,我們有一個小麥就是在那里產的,那是一個皇冠區,那里的水生系統和小氣候就形成了矛盾和競爭。所以那是一個典型的小氣侯,小紐帶關系。

另外,作為城市來講,其實跟廢物最有關了,我們現在新一代技術把廢棄物,包括垃圾尤其是,最近好像北京市、上海市都在推行強制垃圾的分類,它本身是一種資源,垃圾實際上是資源,如果把它分類分的很好的話,幾乎100%都是可以用的。那么發達國家簡單點說,基本上好多城市已經都解決了這個問題,當然它的人口可能沒像我們那么密,但是總歸它解決的很好,我們還沒有解決。

這四個要素在我們這個系統里面組成了一個什么呢?未來很重要的方向,就是城鎮生態農業的問題,這個概念大家可能覺得只是種一點菜,種一點草和花,實際上還不是那么簡單的。大家知道糧食安全,尤其我們國家其實近幾年很嚴峻,包括飲水問題,很多家喝自來水。實際上如何把這個系統用好?由于它用的是灰水,有機灰水,什么意思呢?最終處理的農用水,也沒有必要處理成那樣,因為有機質要去掉,中間的灰水完全可以利用起來,它是很好的有機的肥料水。

現在大家知道哪個國家,農業發達的那個國家,我一下說不出來了,對,以色列。以以色列主導的農業現代化技術已經非常成熟,就是完全有條件布局在一個家庭也好,一個社區也好等等各個角度。我們這套系統里面設計了一個水、能源、糧食紐帶關系,如何把各種空間利用好這么一個設計。

最終,很典型的增加它所謂的價值,不是一個簡單的單向的功能,而是一個綜合的功能,而且把很多的廢棄的東西都用起來。這里圍繞這個主題,最典型的幾個東西,一個是我們叫城市農業,這是一個,這已經開始,各個國家開始興起。另外有機塑料,有機塑料這個大家知道作為一個產業現在發展的很快,而且用在了很多地方,而且無法想象它的各種產品做了很多很多,原來我們不知道。最終各種水,把水作為產品了。另外就是廢物的回收利用。

總歸,今天我談的這個話題,我認為是未來智慧城市里頭可能最難解決的,最基礎,最專業的東西,不像安一個攝像頭把人一跟蹤就完事了,人臉識別,這些人工智能等等都好辦。但是這個東西如果我們結合最先進的技術,把這幾大系統處理好以后,未來是我們真正可以享受一個非常美好,非常舒適的一個城市環境。

謝謝大家!




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責任編輯: 張磊