城镇化是伴随工业化发展，非农产业在城镇集聚，农村人口向城镇集中的自然历史过程，是人类社会发展的客观趋势，是国家现代化的重要标志。“十三五”以来，全国上下正按照国务院《关于深入推进新型城镇化建设的若干意见》的精神，积极推进新型城镇化的快速发展。随着社会经济的迅猛发展和城镇化建设的不断推进，城市开始面临来自各方面的挑战：人口过度扩张、交通拥挤、资源消耗巨大、环境污染严重等问题，严重制约了现代社会和城市建设的快速、稳定、健康发展。为了实现城市的可持续发展，实现城市经济增长和碳减排，应该围绕城市的能源和土地利用进行持续变革。
城市作为人类社会经济活动的主要聚集地和社会生产力高度集聚的空间组合形态，与整个社会的能源生产、供给、需求和消费联系极为密切。由于城市运行的特殊性和复杂性，需要转换效率高且内部可相互替代的可靠稳定的能源系统来满足其多样化的能源需求;同时，城市能源的利用又与其环境的质量息息相关，友好的城市环境需要能源的高效和洁净利用。
中国正处在工业化驱动下的城市化进程之中，城市能源系统发展正面临着城市发展模式选择复杂、能源服务需求增长潜力大、能源需求总量持续增长、优质能源供应不足、节能减排潜力大、资源约束、城市发展与低碳环保的矛盾日益突出、城市现代化能源系统改革和创新能力不足，以及能源系统智能化管理薄弱等诸多挑战。应反思西方发达国家曾经历的“高投入、高消耗、高污染”的粗放式城市发展模式，必须建立以清洁能源和可再生能源为核心、融合“大数据、云平台、物联网和移动互联网技术”的智慧能源系统，促进能源高效利用与清洁能源开发，发展以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式，建设现代化的低碳城市。
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