曹小兵，吳春海，林金填，伍 珂，曹佳彥，李 超

(1.旭宇光電(深圳)股份有限公司，廣東 深圳 518126；2.廣東省碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，廣東 廣州 510220；3.深圳市市容景觀事務(wù)中心，廣東 深圳 518036；4.廣東省標(biāo)準(zhǔn)化研究院，廣東 廣州 510220)

引言

工業(yè)的各類活動(dòng)大量消費(fèi)化石能源所產(chǎn)生的二氧化碳累積排放，導(dǎo)致大氣中溫室氣體濃度顯著增加，2020年全球平均溫度較工業(yè)化前水平高出約1.2 ℃，已造成氣候系統(tǒng)發(fā)生了前所未有的變化。在全球進(jìn)入“氣候緊急狀態(tài)”的背景之下，各國針對“碳達(dá)峰、碳中和”(以下簡稱“雙碳”)目標(biāo)達(dá)成的政策正在逐步出臺，應(yīng)對氣候變化已成為國際社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)。據(jù)聯(lián)合國氣候變化框架公約報(bào)告，全球主要經(jīng)濟(jì)體相繼承諾減少碳排放，部分國家承諾2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，我國在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上承諾力爭2030年前達(dá)到二氧化碳排放峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)[1]。通過高能效循環(huán)利用技術(shù)、零碳能源技術(shù)、負(fù)排放技術(shù)等的應(yīng)用，有效促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成，彰顯了我國構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的大國責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，同時(shí)體現(xiàn)了我國在應(yīng)對全球氣候變化問題上的決心和雄心[2]。為支撐實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，國家發(fā)展改革委等部門于2021年11月30日聯(lián)合發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求 推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，意在推動(dòng)以數(shù)據(jù)中心、5G為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮其“一業(yè)帶百業(yè)”作用，助力“雙碳”目標(biāo)達(dá)成，各地方主管部門也出臺了碳排放控制的相關(guān)配套細(xì)則。

1 “雙碳”策略思考

“綠色”、“低碳”已成為2022年度的高頻熱度詞，我國一直將應(yīng)對氣候變化作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求，并積極參與和引領(lǐng)全球氣候治理。如何有效利用新技術(shù)推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能及整體提升城市基礎(chǔ)設(shè)施的融合創(chuàng)新能力，已成為城市公共設(shè)施管理運(yùn)維的關(guān)注焦點(diǎn)。如何能有效利用這一重要城市基礎(chǔ)設(shè)施，已成為城市管理者需要思考的現(xiàn)實(shí)問題。多功能路燈是在傳統(tǒng)路燈基礎(chǔ)上進(jìn)行掛載功能模組升級改造的產(chǎn)物，通過利用路燈在城市均布的“電”、“網(wǎng)”優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)“路燈+”的獨(dú)有模式，形成城市公共區(qū)域全覆蓋的重要交互端[3]。通過在多功能路燈搭載探測設(shè)備對城市碳足跡、碳匯等領(lǐng)域信息的收集，有效促進(jìn)城市能源形態(tài)深度融合，通過平臺系統(tǒng)運(yùn)算、預(yù)測和評估優(yōu)化及快速反應(yīng)提升管理效率，大幅提升城市基礎(chǔ)設(shè)施的能源使用效率，直接或間接地降低碳排放量[4]。

2 多功能路燈與節(jié)能減排

2.1 發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新

2.1.1 應(yīng)用制約

多功能路燈掛載的功能模組功耗較高，是落實(shí)碳減排目標(biāo)任務(wù)的重要責(zé)任主體?！半p碳”目標(biāo)達(dá)成既是環(huán)境變化的迫切需求，也是我國能源可持續(xù)發(fā)展的需要，更是倒逼城市基礎(chǔ)設(shè)施升級的必然趨勢。由于多功能路燈建設(shè)及管理具有一定的復(fù)雜性，需要在技術(shù)、管理和制度上進(jìn)行創(chuàng)新，建設(shè)也需要采用適度超前的思想引領(lǐng)。面對國家提出的“雙碳”達(dá)成目標(biāo)，多功能路燈的節(jié)能減排壓力增大，未來將面臨碳排放強(qiáng)度的“相對約束”與碳排放總量的“絕對約束”，以及嚴(yán)峻的“碳經(jīng)濟(jì)”挑戰(zhàn)。相關(guān)調(diào)研表明，針對跨部門應(yīng)用的多功能路燈，各主管部門對城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的屬性和共享理念有待進(jìn)一步統(tǒng)一，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理層面缺乏促進(jìn)跨部門協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)及機(jī)制，以及面向城市全局發(fā)展的多功能路燈建設(shè)需要技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)化支撐。

2.1.2 發(fā)展機(jī)會(huì)

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必將帶來一場深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，以及新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新交通、新建筑和新能源等新的發(fā)展方式。隨著我國新一代信息及工程技術(shù)的進(jìn)步，多功能路燈在智慧城市管理龐大需求的基礎(chǔ)上，具有新興行業(yè)優(yōu)勢和市場需求基礎(chǔ)，作為智慧城市建設(shè)數(shù)字化應(yīng)用場景部署的基礎(chǔ)，可為加快數(shù)字社會(huì)建設(shè)步伐提供基礎(chǔ)設(shè)施功能支撐，構(gòu)建城市數(shù)字化生活場景。通過多功能路燈在城市均布的地理位置優(yōu)勢，建立相關(guān)數(shù)據(jù)中心深度學(xué)習(xí)模型，實(shí)時(shí)全面地監(jiān)控設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)，持續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)并給出優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)智能供電支撐多功能路燈掛載功能模組低能耗運(yùn)行。企業(yè)應(yīng)關(guān)注政府的政策導(dǎo)向而做好生產(chǎn)規(guī)劃發(fā)展，更好地規(guī)劃布局尋找發(fā)展契機(jī)。

2.1.3 技術(shù)創(chuàng)新

企業(yè)應(yīng)重視技術(shù)創(chuàng)新調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化和調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)來推動(dòng)低碳化轉(zhuǎn)型，關(guān)注國家及地方政府的方針政策和各項(xiàng)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級與轉(zhuǎn)型。多功能路燈向高精尖和規(guī)?；l(fā)展成為必然趨勢，相關(guān)制造行業(yè)科技創(chuàng)新度也十分活躍，通過搭載功能模組和智能控制技術(shù)應(yīng)用，對城市各類監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的集約，高效節(jié)能LED、太陽能和風(fēng)能等的加持，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和城市基礎(chǔ)設(shè)施的智慧化場景。加速城市傳統(tǒng)路燈的數(shù)字化助推能源綠色轉(zhuǎn)型，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，積極落實(shí)國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略指導(dǎo)思想，推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展步伐，探索多功能路燈技術(shù)創(chuàng)新路徑，助力城市節(jié)能減排及國家“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成[5]。

2.2 落實(shí)路徑

據(jù)波士頓咨詢公司研究數(shù)據(jù)顯示，2030年前通過人工智能(Artificial Intelligence，AI)應(yīng)用有望減少全球26～53億噸二氧化碳排放量，約占全球總排放量的5%～10%。在“雙碳”目標(biāo)達(dá)成路徑規(guī)劃中應(yīng)確立節(jié)能減排的約束性目標(biāo)，并建立和形成包括多功能路燈系統(tǒng)在內(nèi)的政策體系，“雙碳”既是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與節(jié)能減排相結(jié)合的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是推進(jìn)我國能源革新的重要舉措，更是實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保跨越的重要抓手。多功能路燈作為城市公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，可有效促進(jìn)交通運(yùn)輸、治安管理、信息采集及信息交互效率的提升，并降低城市經(jīng)濟(jì)運(yùn)行單位GDP碳排放量，并通過“多桿合一”節(jié)約公共設(shè)施及管網(wǎng)資源，降低全產(chǎn)業(yè)鏈的能源消耗，以及通過綠色新能源的應(yīng)用提高公共設(shè)施單位能源利用效率。多功能路燈以AI技術(shù)、新交通、新能源及創(chuàng)新高度融合發(fā)展為路徑，實(shí)現(xiàn)新能源應(yīng)用、環(huán)境改善、氣候平衡及加速碳排放量降低，利用多功能路燈特有優(yōu)勢達(dá)成城市基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能減排[6]。

2.3 減排成效

在典型示范城市建設(shè)中，基于城市基礎(chǔ)設(shè)施的節(jié)能減排效率存在一定差異，堅(jiān)持節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，政府積極推動(dòng)與機(jī)制創(chuàng)新相結(jié)合，以政策激勵(lì)與目標(biāo)約束相結(jié)合，形成促進(jìn)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的新動(dòng)力，推動(dòng)城市節(jié)能減排與高質(zhì)量發(fā)展取得良好成效[7]。多功能路燈是智慧城市架構(gòu)下物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)路燈相融合的基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)物，集照明、通信、視頻監(jiān)控、交通管理、環(huán)境監(jiān)測、信息交互及公共服務(wù)等多功能于一體的城市基礎(chǔ)設(shè)施。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國城市公共基礎(chǔ)設(shè)施之一的路燈用電量在全社會(huì)用電量中占有一定比例。隨著各地城市道路照明“多桿合一”工作的推進(jìn)，將原有路燈打造成多功能路燈，有效優(yōu)化城市街道整潔及管理統(tǒng)一性，同時(shí)多功能路燈掛載功能模組用能具有較大節(jié)能減排空間。

3 “雙碳”目標(biāo)達(dá)成試點(diǎn)

3.1 強(qiáng)鏈計(jì)劃

照明行業(yè)利用LED高效、壽命長和高可靠性優(yōu)勢，有效改善城市公共空間的照明光環(huán)境，達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境友好與低碳。以推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)達(dá)成為契機(jī)，利用產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程，加快調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，實(shí)施多功能路燈產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)鏈計(jì)劃，通過集合產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)，構(gòu)建一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，引導(dǎo)多功能路燈制造業(yè)集群，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈的責(zé)任分工，鼓勵(lì)骨干企業(yè)創(chuàng)建核心技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，開展產(chǎn)業(yè)鏈評估與提升關(guān)鍵產(chǎn)品的技術(shù)保障能力，體現(xiàn)強(qiáng)鏈行動(dòng)的目標(biāo)明確，以及產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵指標(biāo)具體量化。同時(shí)，從領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制及產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)等方面進(jìn)行系統(tǒng)布局，從而形成聚集效應(yīng)，重點(diǎn)研發(fā)以云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與多功能路燈搭載模組相互融合及系統(tǒng)應(yīng)用，推動(dòng)多功能路燈的關(guān)鍵技術(shù)示范基地建設(shè)，針對節(jié)能減排為導(dǎo)向的技術(shù)手冊建立，完善多功能路燈碳交易的市場規(guī)則。

3.2 頂層設(shè)計(jì)助力轉(zhuǎn)型

為落實(shí)“雙碳”目標(biāo)，優(yōu)化能源格局，推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施共建共享，帶動(dòng)數(shù)字技術(shù)、智慧交通與城市道路照明的融合發(fā)展，拓展更大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和更廣闊的應(yīng)用前景。深圳市以主管部門牽頭聯(lián)合相關(guān)管理部門及科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，積極開展節(jié)能減排與產(chǎn)品融合共進(jìn)策劃，抓緊行業(yè)調(diào)研與研究形成《碳達(dá)峰碳中和在智慧多功能桿行業(yè)行動(dòng)方案》，統(tǒng)籌推進(jìn)多功能路燈支撐引領(lǐng)碳達(dá)峰碳中和工作，引導(dǎo)行業(yè)良性發(fā)展。同時(shí)進(jìn)行詳盡的分析，結(jié)合內(nèi)外部環(huán)境，制定出詳實(shí)可行的戰(zhàn)略，加快推進(jìn)《多功能路燈碳中和技術(shù)發(fā)展路線圖》編制，提出多功能路燈與“雙碳”目標(biāo)達(dá)成的技術(shù)路線選擇，定位產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展路徑，兼顧主管部門路線定位指導(dǎo)；推動(dòng)多功能路燈碳中和研究及示范項(xiàng)目的典型布局，評估示范項(xiàng)目合理性及帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的合理性，確保城市基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能減排落實(shí)到位。

3.3 試點(diǎn)建立指標(biāo)體系

大力推動(dòng)城市道路照明等高耗能項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造，解決能耗與“雙碳”目標(biāo)達(dá)成，促進(jìn)前端能源結(jié)構(gòu)的清潔化轉(zhuǎn)變。鼓勵(lì)在有條件的城區(qū)開展多功能路燈改造試點(diǎn)及示范項(xiàng)目建設(shè)，通過用能清潔化、交通智慧化、信息監(jiān)控全面化的有效實(shí)施，以試點(diǎn)示范為焦點(diǎn)開展以多功能路燈為載體的智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。積極打造示范項(xiàng)目探索并推廣有效模式和有益經(jīng)驗(yàn)，為主管部門獻(xiàn)言獻(xiàn)策及提供完善政策支持，建立碳中和指標(biāo)體系，驗(yàn)證技術(shù)及裝備的經(jīng)濟(jì)可行性，推行能源綠碼及碳交易、城市智慧用電、綜合能源利用行動(dòng)方案。在交通管理方面，多功能路燈通過監(jiān)測系統(tǒng)對區(qū)域內(nèi)的私家車行駛路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理平臺分析及系統(tǒng)調(diào)劑可助力城市交通規(guī)劃的優(yōu)化，例如對紅綠燈切換時(shí)間、市內(nèi)交通綠波帶、停車場和加油站等進(jìn)行整體規(guī)劃，并通過對駕駛員駕駛安全行為數(shù)據(jù)分析及引導(dǎo)降低交通事故發(fā)生率，從而提高道路暢通率而進(jìn)一步降低碳排放量。

3.4 試點(diǎn)推行

深圳市作為我國改革開放前沿的先行先試城市，從2018年連續(xù)多年將城市路燈改造升級工作寫進(jìn)政府工作報(bào)告中，并在2021年的報(bào)告中明確指出要新建多功能路燈7 000套以上，為新型智慧城市建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐[8]。LED照明已成為低碳應(yīng)用在照明行業(yè)的具體體現(xiàn)，結(jié)合太陽能、風(fēng)能等清潔能源的應(yīng)用，優(yōu)化及降低多功能路燈搭載功能模塊的能耗，為節(jié)能減排目標(biāo)達(dá)成起到標(biāo)桿引領(lǐng)的作用。隨著“雙碳”目標(biāo)工作的推進(jìn)，國標(biāo)委聯(lián)合多部門于2023年4月21日發(fā)布了《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，為組織開展碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供了依據(jù)，針對城市公共交通等行業(yè)進(jìn)行“雙碳”進(jìn)程計(jì)量和預(yù)測，評估不同技術(shù)條件和政策情景下的效果差異，探索出一條行之有效的路徑為目標(biāo)達(dá)成提供依據(jù)，利用多功能路燈搭載監(jiān)測系統(tǒng)收集碳數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)計(jì)算城市公共交通相關(guān)的碳排放數(shù)據(jù)，并通過這些數(shù)據(jù)收集和系統(tǒng)優(yōu)化，形成一套完善的體系進(jìn)行推廣應(yīng)用，并經(jīng)過多方實(shí)踐應(yīng)用，最終形成標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)體系。

4 典型示范

以先行示范為代表的深圳市為例，生態(tài)環(huán)境主管部門已出臺《深圳市碳普惠管理辦法》，意在規(guī)范本市內(nèi)碳普惠體系建設(shè)、運(yùn)行及監(jiān)督管理。在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，通過在多功能路燈上部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)單元，結(jié)合邊緣計(jì)算、5G通信，形成“智慧多功能桿+車聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用新模式，保障智聯(lián)、遠(yuǎn)程駕駛和無人駕駛的有效運(yùn)行，加速傳統(tǒng)交通模式走向基于數(shù)據(jù)與科技的智慧交通建設(shè)[9]。積極打造新型城市智慧交通照明網(wǎng)絡(luò)藍(lán)圖，通過將城市基礎(chǔ)設(shè)施多功能路燈串聯(lián)組成物聯(lián)網(wǎng)管理模式，照明行業(yè)應(yīng)重視產(chǎn)品或系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程集中控制管理、故障自動(dòng)報(bào)警和自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度等功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控照明的在線率、亮燈率、設(shè)備狀態(tài)、維護(hù)狀態(tài)、能源使用及環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，通過管理平臺的監(jiān)測、分析、決策、控制及綜合評價(jià)，主管部門對能源管理實(shí)現(xiàn)智慧化管理，推行綠色與智慧用能的系統(tǒng)化管理創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)智慧交通全鏈條減碳，助力城市道路交通“碳中和”如期達(dá)成目標(biāo)。

5 結(jié)語

“雙碳”目標(biāo)達(dá)成既是一場社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性變革，也是一場節(jié)能減排的行動(dòng)綱領(lǐng)，積極推動(dòng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，推行節(jié)能工藝實(shí)施，鼓勵(lì)使用節(jié)能產(chǎn)品，倡導(dǎo)全民綠色低碳生活已成為必然趨勢。城市設(shè)計(jì)者正在通過提高照明產(chǎn)品和系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和減少大氣污染物排放，有效改善城市生活質(zhì)量和提高城市運(yùn)行效率，體現(xiàn)現(xiàn)代智能控制技術(shù)的價(jià)值。在全民積極參與低碳節(jié)能的大背景之下，制定高標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，讓綠色技術(shù)助力相關(guān)產(chǎn)業(yè)向中高端發(fā)展。多功能路燈搭載功能模組助力智慧城市公共設(shè)施高效運(yùn)行，積極推動(dòng)城市 “雙碳”目標(biāo)按期達(dá)成，未來通過以國內(nèi)外多功能路燈發(fā)展歷程為研究視角，總結(jié)多功能路燈的發(fā)展歷程和功能升級趨勢，分析城市多功能路燈建設(shè)面臨的宏觀環(huán)境，利用平臺監(jiān)督機(jī)制統(tǒng)籌與策劃新技術(shù)達(dá)成節(jié)能減排的理念，推動(dòng)跨界技術(shù)與創(chuàng)新力的加持應(yīng)用，并引導(dǎo)多功能路燈基于新技術(shù)應(yīng)用向多元化融合方向發(fā)展。