根據聯合國對全球都市化的推測，全球都市化人口在1900年約2.2億人(約為總人口數的13%)，1950年後增加至約7.3億人(約為總人口數的29%)，現今約有35億人生活於都市中，都市化人口到2030年預計將成長到50億人(約為總人口數的60%)，2050年將超過60億人以上(約為總人口數的70%)。聯合國人類住宅區計劃署(UN-HABITAT)將人口快速都市化的21世紀稱為「都市化的世紀」。能源供應、交通運輸、郵電通訊、防衛防災安全、供水排水、環保環衛等是組成城市民生基礎建設的六大系統。都市化發展縮短人們居住與日常活動地點間距離，此優勢驅動城市化的成長趨勢，然而過去半個世紀都市化發展過程中，城市人口與城市區面積的高速成長與擴張遠超過城市早期規劃之設計，此為許多城市之民生基礎建設未來發展的主要挑戰。21世紀開始溫室氣體排放所導致地球暖化與及氣候的劇烈變化課題受到前所未有的關注，也因此都市發展規劃與自然環境的永續發展(調和)受到重視。
都市的交通系統在更多固定或流動人口、新興衛星城市發展與大型都市交通建設受環境限制狀況下，引發更多各種類別的個人運輸需求，並伴隨產生交通擁塞與環境課題。城市道路運輸各種內燃機載具之二氧化碳排放約占運輸部門的40%，所產生之其它污染物則占整體運輸部門70%。交通擁塞是在都市中人們群聚地點與往來主要幹道之普遍現象，造成許多延遲、等待與燃料消費等社會成本。城市作為空中航班與旅客長途交通運輸的起點與終點，城市的擁塞對城市間運輸效率也會造成負面影響。在高建築與高人口密度的城市提供數種交通運輸模式時，投入新的大眾或替代的交通運輸方案在土地的取得與大眾接受度上，將是一大挑戰。
智慧城市(Smart City)以和自然環境永續發展(環境調和)為目的，應用智慧電網等最新基礎技術建設低碳與高效率的次世代都市，所對應的社會基礎建設針對電力與水資源開始向交通、物流、公共服務等範圍擴大。在全世界大多數國家都已經設定2025年具挑戰性的溫室氣體減量目標下，未來城市發展需朝向更高自主性方向前進。未來將會有更多的再生能源併入電網，建築物需要盡可能自行產生所需的能源，電力公司將會變成次要電力的來源。相較於較無法被大眾所接受的核能、昂貴的天然氣與導致二氧化碳排放的化石能源，再生能源將成為主要的初級能源來源之一。未來智慧城市中全部建築物將能從風、太陽、地下等周遭環境產生電力，發展成為能源自主建築，這些建築物甚至可以提供周圍的社區電力或運輸載具的動力來源。在後化石能源時代，這樣的轉變將改城市風貌與運行模式。本文首先將說明運輸載具與能源系統發展趨勢，並分析上述城市民生基礎建設對低碳智慧城市之重要性。
