華高萊斯：探祕世界智慧城市建設的引領者——日本（中篇）

原標題：城市洞察丨探秘世界智慧城市建設的引領者——日本（中篇）

關鍵詞：智慧城市，日本，低碳可持續，基礎設施更新，柏葉智慧新城，環境共生城市，新產業創造都市，健康長壽都市

瞿晶

先後主持或參與北京順義國際人才社區、 首創經中京津合作示範區發展戰略、萬山海洋開發試驗區總體戰略策劃、廈門湖里區東部新城（舊村改造）城市功能提升、 四川仁壽中崗向家產業新城戰略規劃等項目。研究領域及業務範圍涉及城市戰略、區域振興、舊城更新等多個領域。

目錄

Part2 日本智慧城市建設宗旨及5大層面

2.1 建設宗旨：遵循“低碳可持續”和“3E”兩大目標，推進傳統城市基礎設施更新

2.2 日本智慧城市建設的5大進階層面

Part3 日本智慧城市建設的主要特點

3.1 企業是建設主體，多方參與形成市場合力

3.2 各司其職的政府協助推動，制定周詳計劃

Part4 日本智慧城市建設實踐

4.1【經典篇】攻關“能源”領域，打造與環境共生的未來城市

4.2【新興篇】創造“智慧生活社區”

4.3【未來篇】共享交通，智慧互聯

Part5 “日本智慧城市建設”要點總結

Part2：日本智慧城市建設宗旨及5大層面

2.1、建設宗旨：遵循“低碳可持續”和“3E”兩大目標，推進傳統城市基礎設施更新

對日本的智慧城市建設而言，從自然資源貧乏、災害頻繁的國情出發，便著重於實現2大目標——節省能源的“3E”（Energy Security，Environment，Efficiency）標準和“低碳可持續”發展的智慧化。

但同時，自2011年大地震後，日本對智慧基礎設施也提出了更高要求，再伴隨著原有基礎設施老化、資源不足等問題，社會各界便期待用智慧城市建設的方式來更新、改變城市基礎設施建設理念。

於是，日本智慧城市建設的框架逐漸明晰——以電力、煤氣、水道等基礎建設和能源供給為基礎與核心，對交通、農業、公共健康、建築等藉助信息技術與智能技術進行垂直整合。通過對城市設施、人流、物流和各類建築的網格化、智能化管理，提供高效的公共服務，以實現節能、可持續的低碳智慧城市目標。

日本智慧城市垂直統合的基礎建設框架，資料來源：智慧城市參考

2.2、日本智慧城市建設的5大進階層面

基於“低碳可持續”和“3E”這兩個目標，日本在智慧城市建設過程中將智慧城市的構建細緻地劃分為了5大依次進階的層面——

1) 不動產開發

通過調查能源需求和分析能源制約條件，合理確定城市的理想狀態、預測未來的需求，並在此基礎上制定城市發展計劃，結合相對應的不動產開發和設施建設進行智慧城市的建設。

2）基礎設施

根據各個城市的需求和制約條件，採用整體優化的形式建設完善的道路系統、上下水道系統、能源系統和通訊系統等，力求實現完備的電力與燃氣供給系統、給排水系統、通訊網絡和高速公路網的智慧化。

3）智慧設施

在傳統的基礎設施功能上增加信息通訊和傳感功能，進行智慧設施建設，提高信息的接收和處理能力，並通過建設整合各種系統平臺，實現高效的智慧城市管理服務。如：在供需穩定化解決方案中進行地域能源管控系統及兆瓦級太陽能發電設備建設等。

4）生活服務

在完成智慧基礎設施建設的基礎上，創造出全新的、高質量的生活服務，諸如留守老人服務、智慧路燈服務及智慧購物服務等。

5）生活方式、文化藝術

在提高生活質量的同時，創造新的生活方式、普及新的文化藝術等，這主要體現在交通、電力、燃氣和通訊等設施的智慧、高效化上。

日本智慧城市建設5大層面，資料來源：作者根據智慧城市參考繪製

Part3：日本智慧城市建設的主要特點‍

3.1、企業是建設主體，多方參與形成市場合力

日本在建設智慧城市的過程中呈現出了一個鮮明的特徵——民間的企業資本成為智慧城市建設的主體力量，並注重通過利用自身優勢和資源，採取各種方式吸引社會多方企業和研究機構力量參與，共同完成智慧城市智能生活的打造，進而推動政府改善城市管理。

從日本在建或者已取得一定成效的智慧城市建設中可以看出，無論是房地產開發建設商、汽車製造商、高科技公司還是能源供應商，均是參與甚至牽引日本智慧城市建設和探索的急先鋒。

例如，松下集團在藤澤市探索打造了可持續的智慧城鎮，並誕生了“藤澤市Fujisawa SST（Sustainable Smart Town）模式”，此後還提出了利用光纖技術武裝城市，推動實現智能家庭、智能學校、智能醫院等等；三井不動產則打造了知名的“柏之葉智慧城市”；以及豐田汽車在豐田市創建了智能低碳示範小區，並率先提出“智能化高速公路”設想，在這一設想中，車載信息終端器可以利用外部信息選擇最佳行駛方案，從而達到節省油耗、節省時間的目的。

不僅如此，日本的眾多IT企業為構築智慧城市而與地方政府開展合作的動態也日趨活躍。例如，日本IBM公司與秋田縣秋田市、伊藤忠技術解決方案公司(CTC)與福島縣巖城市、富士通公司與福島縣會津若松市等。而這些合作也都是立足於地方政府為改善震後城市面貌和電力情況而制訂的具體計劃，政府和企業雙方受益。

但是值得注意的是，日本企業在建設智慧城市的過程中，即使是由大型企業牽頭作為主導，但也並非能靠一己之力而“獨打天下”，必須吸納多家企業發揮綜合作用。

例如：日本柏葉智慧城市建設以土地開發商三井公司為主，但其在不同階段吸納了以節能技術為主要研發方向的日立公司、以精密測量為主的國際航業、以建築設計知名的日建集團等20餘家專業型企業，成立“城市設計中心”，同時還整合了東京大學、千葉大學等高效研發力量，共同商議規劃、建設、使用中的問題，並不斷調整方案。神奈川縣藤澤市則以松下株式會社為主，聯合了東京電氣株式會社等18個團體共同規劃建設。

3.2、各司其職的政府協助推動，制定周詳計劃

智慧城市是個複雜而全面的工程，包括了城市土地所有者、房產建設、商業開發、基礎設施建設、城市運營管理、智慧城市建設的技術實現等等各個方面。因而日本的智慧城市建設，除了民間的市場力量外，政府會在市場運行至一定程度後介入，主要扮演推動者和協調者的角色：側重於政策導向、資金扶持、總體規劃並確定發展智慧城市的重點區域和重點項目、參與城市基礎設施建設和後期的運營調整、維護工作。具體操作則會交付於企業，充分利用企業擁有的先進技術和管理經驗。

日本智慧城市成功的另一個重要原因，還在於政府各部門在各個領域都有著明確的分工：智慧城市——數據有效利用由總務省負責，交通領域——緊湊型城市+網絡型城市由國土交通省負責，農業領域——智能農業由農林水產省負責，醫療領域——健康大數據由厚生勞動省負責等。

且政府會參與到整個智慧城市建設各方的協調與溝通中，與參與的建設者、當地居民、潛在使用者、基礎設施所有者、信息技術公司等，共同協商制定較為詳細且貫徹相關利益者訴求的城市建設方案，逐年分區推進並適時修訂。

Part4：日本智慧城市建設實踐

目前，在日本政府和企業的重視和積極努力下，日本已經在部分城市建立了智慧城市試驗田，並初具規模。在不斷的探索中，也形成了具有不同的日本特色智慧城市模型。

4.1、【經典篇】攻關“能源”領域，打造與環境共生的未來城市

代表案例：柏葉智慧新城（2000年~2023年）

1） 當知名房地產開發商遇見“智慧城市”——三井和他的環保型智慧城市

如今，世界很多地方為了解決能源、環保等城市問題，正在廣泛運用先進技術改善自身城市的基礎設施，日本便是各國當中最先著手探討並嘗試解決這些問題的國家。其探索的成果——柏葉智慧新城（Kashiwanoha-Smart City)就備受矚目。

柏葉智慧新城，圖片來源：1/6圖片工作室

柏葉智慧新城位於千葉縣柏市，東京都東北方約30公里處，是三井不動產為主導，聯合日立電器、日建集團、國際航業等20餘家企業與東京大學等科研機構共同開發、參建的智慧新城。

其面積為273公頃，主要涵蓋柏之葉校園站及周邊區域，規劃人口為2600人，開發期為2000年至2023年。該範圍內的柏之葉地區自2000年便由三井不動產啟動了都市開發，2005年秋葉原至筑波的電車通車，設置了柏之葉校園站，大幅提升了區域的交通便利性，為柏之葉智慧城市發展提供了有利契機。

柏葉智慧新城區位及開發計劃，圖片來源：1/6圖片工作室

柏葉智慧城市第一期發展區域面積約14.2公頃，計劃人口約2700人，施行期為2005年至2018年。三井不動產以車站為中心，逐步發展了商場、辦公大樓、集合住宅及醫療院所等城市功能。同時，還與政府和市民攜手合作，旨在為人們打造一個任何人皆可參與的智慧城市建設試點項目，一個宜居宜業的智慧新城生活。

柏葉智慧新城開發前後（2004年及2015年）對比照，圖片來源：paper.land.gov.taipei

是以「官-民-學」攜手合作為基礎，面向所有人的開放性平臺建設項目，資料來源：柏葉智慧新城官網

其實除了柏葉新城，三井不動產還在東京的日本橋及日比谷區域內發展智慧城市型社區，同時海外項目也在計劃中。但是柏葉新城憑藉其在“區域社區及設施的能源利用”領域的良好探索，

2) “軟硬兼施”，探索能源優化的最佳可行模式

柏葉智慧新城主要以“新產業創造都市”、“健康長壽都市”和“環境共生都市”為3大主題開展城市建設——

環境共生都市

依託區域內的多樣性自然環境，積極處理環境及能源方面的問題，構建一個足以應對各種災害的城市，以領先於世界的知識與技術創建一座未來型環境共生都市。

環境共生都市，圖片來源：1/6圖片工作室

新產業創造都市

積極推進集大學、研究機關、孵化器設施於一體的產業創新經濟體系建設。

健康長壽都市

以建成健康長壽都市為目標，積極推進面向老齡化社會的城市發展方案，與地方政府共同開發的健康產業、跨學界的預防醫學、以驗證實驗為目的的試點區域等各方面的工作。

柏葉智慧新城建設3大主題，資料來源：柏葉智慧新城官網

柏之葉智慧城劃成為生態友好型的環境共生城市，就在某種程度上意味著要從當地的電力生產、儲備及電力消耗層面上節約電能。

為此，柏葉新城從“軟”、“硬”兩大方面的四大舉措入手，施行了多樣化的節能及優化措施。

硬——設計能源管理系統（EMS），打造有效利用能源，實現生活節能的城市‍

柏葉智慧城市發展能源優化的“硬”舉措核心便是三井不動產聯合日立、日建集團在專案籌劃初期便一起共同開發了針對區域社區及設施的能源管理系統（EMS），並通過設立智慧中心，實現能源管理的可視化。其主要成品有：區域能源管理系統（Area Energy Management System,AEMS)、建築能源管理系統(Building Energy Management System,BEMS)、和家庭能源管理系統(Home Energy Management System,HEMS)。

地區能源管理系統（AEMS）

柏葉智慧城市AEMS有兩大特色：一是實現區域用電、用水及燃氣等能源使用可視化，二是它是日本首個實現街區間電力融通的系統。

柏葉AEMS，圖片來源：1/6圖片工作室

具體來說，柏葉智慧城市AEMS是一個通過物聯網將散佈在區域內的辦公大樓、商業設施、住宅等各種功能空間，以及太陽能發電與儲能系統等電源設備與私營電力線路全部連接起來，實現水、電、氣等能源全部一體化管理的“智能電網”。日立提供了整套AEMS系統，其中包括工業用最大的固定型鋰電池儲能系統、實現街區間穩定交換電力的融通裝置以及受變電設備等。

家庭能源管理系統（HEMS）

家庭能源管理系統（HEMS）旨在通過“能源的可視化”提高居民的參與意識，同時提供更為環保的生活方式。

例如，家庭能源管理系統（HEMS）會在家庭中安放一個“智能閱讀器”，住戶可通過專用平板、電腦、智能手機等終端，隨時確認整體和單項能源消費量及二氧化碳排放量；他們還可以讓家裡的不同設備，例如電視、冰箱、烤箱、吹風機、照明設備等彼此互通並提供實時數據，用戶外出時也可對家中的照明、空調進行控制。

同時，藉助AI功能，系統還可根據各住戶的能源使用情況，提供建議，併發布住戶節能目標達成排行表。

此外，該系統還具備在緊急情況下要求居民協助提供“節電要求”的功能，這項功能會在特定情況下起作用，例如2011年福島第一核電站洩漏事件後日本面臨窘境，需要將能源消耗量減少15%。核洩漏導致日本關閉了核設施，使得全國發電量下降了30%，而此係統便可為提高城市的災害應對能力做出貢獻。

柏葉HEMS，圖片來源：柏葉智慧新城官網

建築能源管理系統（BEMS）

建築能源管理系統（BEMS）為整座建築（例如辦公室或工廠）提供相似的功能。

柏葉智慧中心

“柏葉智慧中心”是能源管理系統的中心，負責區域內的能源管理、分析預測電力需求及實現能源資訊的共用及視覺化。

它能將太陽能、蓄電池發電等分散電源所產生的電能在街區再分配，並控制超過街區平時用電的高峰期用電量。如：平時辦公大樓用電需求較高，但到假日時，商業設施的用電需求變高，能源管理系統可依據實際需求輸送電力，經評估後的調控分配措施，可節省約26%的尖峰時段用電量，並減少碳排量。

區域能源管理一體化的智慧中心，對地域整體實現了高效的運營、監視和控制

高峰過渡期及電力融通不可缺少的鋰電池儲能系統，圖片來源：social-innovation.hitachi/zh-tw

同時，通過利用可再生能源及蓄電池，還可對發生停電或緊急災害時的能源進行合理的分配。如在GATE SQUARE內，即使發生在停電時也能連續3天保證平時6成左右的電力供應。同時優先保證消防電梯、照明設備、公用區域及地下水泵的用電，為城市生活帶來能源安全保障。

國內首個能夠將分散電源所產生的電力在區域內進行再分配的智能電網

發生災情時的智能能源系統，圖片來源：柏葉智慧新城官網

硬——制定二氧化碳減排路線圖

柏葉智慧新城以提高舒適性的同時削減二氧化碳排放量為長期目標，制定了「二氧化碳你減排路線圖」：考量到技術發展的速度，柏葉智慧新城已設定到2030年二氧化碳的減排率達60%的目標。

削減二氧化碳排放量規劃，資料來源：柏葉智慧新城官網

硬——發展可持續設計

為擺脫對電力等能源的依賴，通過有效利用自然界的能源來減少對地球負擔，柏葉智慧新城進行了諸多方面的可持續設計。

例如：在“GATE SQUARE”的大樓中，柏葉智慧城市將可持續環境設計與AEMS相結合，使購物大樓和辦公大樓兩棟大樓合計實現了約40％的CO2減排，而各單棟大樓則分別實現了約50％的CO2減排成為了日本領先的綠色節能建築代表。

此外，還有垂直綠化、屋頂綠化、鋪設太陽能光電板、設計雨水再利用冷卻牆、“風光互補”路燈等，大到路面、屋頂鋪設，小到路燈，全方位實現可持續設計覆蓋。

同時，柏葉智慧城市還進行了一系列新型智慧交通系統的試驗。包括停車換乘系統、按需公車服務、輕軌交通服務以及應用雙輪、電動汽車，通過這些來優化並減少能源消耗。

“GATE SQUARE”大樓可持續設計

軟——成立“城市設計中心”實現從智能城市設計到智能生活的全領域創新導入

柏葉智慧城市發展的“軟體系”核心便是位於柏之葉校園站前的柏葉城市設計中心（Urban Design Center Kashiwa-no-ha，UDCK）。

其概念源於東京大學北澤猛教授提出，於2006年創立，是日本第一個“城市設計中心”。它將創新的協作方式導入了城市規劃，在智慧城市建設規劃階段時擔任了調查、研究和提案的顧問，在建設階段則主要負責修正及各方面支援的協調工作，運營階段則提供多樣的活動諮詢鼓勵居民參與智慧城市發展與智慧創新生活。

UDCK，圖片來源：1/6圖片工作室

UDCK由官（柏市市政府、NPO組織）、民間（三井不動產、首都圈新都市鐵道公司、柏商工會議所、田中地域家鄉協議會）、學界（東京大學、千葉大學）共同組成。各方派出運營委員成立委員會，對智慧城市的整體運營基本事項做決議，相關設施所需的經費、職員薪資、活動費均由各團體出資共同承擔。

推廣創新節能活動：UDCK自成立以來，已持續提出多種與智慧城市相關的議案，並利用創新的方法解決社區及城市發展面臨的各種問題。例如：地區要規劃AEMS、住宅要裝設HEMS藉以控制能源消耗，UDCK會組織開展各種活動，定期教育居民節能的重要性，並以獎勵“環保積分”的方式推廣節能，住戶可將積分點數利用與社區商場購物，以此提高節能意識。

推動智能健康：UDCK在社區商場內規劃有健康研究所，提供智能的健康諮詢服務、身體檢測及智能保健設備試用服務等。如：設立了將日常健康狀態“可視化”的“柏葉智能健康項目”，利用互聯網將可記錄健康生活、具備通訊功能的數字腕錶與健康數據分析系統連接，便於在電腦或者智能手機上讀取使用者的健康狀況：包括運動量、卡路里消耗量、脂肪率等基本健康信息及睡眠情況、活動內容等能反映24小時生活節奏的信息。

引導創業者、居民參與智慧城市創新：UDCK還與創業支援組織TEP（TX entrepreneur partners；由筑波快線沿線的大學研究機構、行政機關、民間組織及各領域專家組成的創業援助組織）合作，

日本注重能源領域智慧城市建設，除了在千葉縣進行了大項目的智慧城市建設外，還在北九州市等地進行了不同模式的智慧城市試驗，以探索辦公建築、工廠的能源消費管理及節約利用。

未完待續

1. 《東南亞國家智慧城市建設，日本何成最大贏家？》

2. 艾瑞諮詢《盛宴後的長路前行——中國智慧城市發展報告 2019》

3. 《2019年中國智慧城市行業發展現狀和市場前景分析》

4. 《從日本智慧城市建設技術與現狀看未來》

5. 《日本智慧城市建設案例與經驗》

6. 《看一看日本智慧城市的建設現狀以及相關的討論》

7. 柏葉智慧新城官網

8. 藤澤智慧城市官網

9. 臺北市政府地政局《柏之葉智慧城市》

10. 《北九州市：首創用電“動態定價”制度》

11. 《從造物到造鎮-松下的百年大計》

12. 《松下與丹佛市合作 打造全球第二個智慧城市》

13. 《大廠推概念車，Toyota為什麼卻端出富士山腳下的「一座城」？》

14. 《豐田宣佈將在富士山旁興建智慧城市Toyota Woven City》

15. Archdaily 《BIG Designs Toyota Woven City, the World’s First Urban Incubator》

16. 《Toyota to Build Prototype City of the Future》

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