智慧城市和對(duì)綠色能源的需求

城市的規(guī)模和復(fù)原力都在擴(kuò)大，但為了繁榮發(fā)展，它們需要更強(qiáng)大、更智能、更環(huán)保的能源基礎(chǔ)設(shè)施。城市為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)造力、文化和機(jī)會(huì)提供了養(yǎng)分。盡管如此，許多城市仍面臨困難。當(dāng)更多人搬遷時(shí)，公用事業(yè)和服務(wù)（住房、水、廢水、電力和交通）將面臨壓力。交通擁堵、污染和經(jīng)濟(jì)適用房是世界上許多地方面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

所有這一切并沒(méi)有阻止城市完成這項(xiàng)任務(wù)：許多人致力于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，即到 2050 年實(shí)現(xiàn)氣候中和。為此，他們必須大幅減少溫室氣體排放并建設(shè)強(qiáng)大的電力基礎(chǔ)設(shè)施可靠地提供大量可再生能源。

為了延緩和結(jié)束氣候變化，世界必須將有害排放量減少到零。這可以通過(guò)徹底改造能源系統(tǒng)和生產(chǎn)完全可持續(xù)和可再生能源來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，電網(wǎng)必須更具彈性和可持續(xù)性，即能夠以最佳可行方式混合不同的可再生能源。

未來(lái)能源的解決方案

我們必須齊心協(xié)力應(yīng)對(duì)氣候變化。節(jié)約能源是一個(gè)很好的起點(diǎn)。各國(guó)政府和國(guó)家必須采取更多措施來(lái)制定能源轉(zhuǎn)換計(jì)劃，逐步從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源。

2022 年將是應(yīng)對(duì)氣候變化和綠色增長(zhǎng)的關(guān)鍵一年。來(lái)年，從化石燃料到可再生能源的轉(zhuǎn)變將加劇，對(duì)下一代電力解決方案的長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能系統(tǒng)和先進(jìn)的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的需求巨大。

現(xiàn)在是用風(fēng)能、太陽(yáng)能和水力發(fā)電等可再生能源產(chǎn)生的碳中和能源替代化石燃料的時(shí)候了，這將有助于對(duì)抗全球變暖。

零排放運(yùn)輸

低碳和零碳交通是任何城市碳中和戰(zhàn)略的重要組成部分。電動(dòng)汽車 (EV)——汽車和公共汽車，以及電動(dòng)有軌電車和火車——正越來(lái)越多地用于替代內(nèi)燃機(jī)。

交通對(duì)于每個(gè)社區(qū)的成功都至關(guān)重要。許多智慧城市的期望都體現(xiàn)在電動(dòng)交通上：以零排放能源運(yùn)行的智能汽車、卡車、公共汽車和火車——所有這些都是可持續(xù)的、綠色的和開(kāi)源的。

“到 2030 年，預(yù)計(jì)將有超過(guò) 1 億輛電動(dòng)汽車上路，未來(lái) 10 年，城市公交車活動(dòng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 50%，”日立能源有限公司產(chǎn)品管理和戰(zhàn)略負(fù)責(zé)人安德烈·伯德說(shuō)。特別是城市公共汽車占交通部門排放的所有二氧化碳的四分之一。顯然，以可再生能源為動(dòng)力的電動(dòng)汽車和公共汽車是使城市空氣更清潔的必要條件?！?/p>

據(jù)估計(jì)，為這些電動(dòng)汽車供電將需要超過(guò) 500 TWh 的電力，這可能會(huì)減少 CO 2排放。即便如此，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車將需要全球約 10% 的能源，因此將需要用于高效能源管理的新智能系統(tǒng)——即適應(yīng)和數(shù)字化增強(qiáng)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠容納大量可再生能源并可靠地帶來(lái)它面向廣大消費(fèi)者。

“應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)需要經(jīng)驗(yàn)豐富的利益相關(guān)者之間強(qiáng)有力的合作，從技術(shù)供應(yīng)商、能源供應(yīng)商、汽車制造商到交通運(yùn)營(yíng)商和城市規(guī)劃者，”伯德特說(shuō)。

智能電網(wǎng)應(yīng)該能夠平衡不斷增加的供需不可預(yù)測(cè)性，同時(shí)仍支持包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的所有類型的存儲(chǔ)解決方案。智能交通解決方案使運(yùn)營(yíng)商能夠更有效地?cái)U(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模，預(yù)計(jì)將為生活在城市中的數(shù)百萬(wàn)人創(chuàng)造一個(gè)更可持續(xù)的社會(huì)，加速智能交通的未來(lái)。

作為其對(duì)城市交通電氣化承諾的一部分，日立 ABB 電網(wǎng)公司于 2020 年年中推出了一種用于公共交通和商用車隊(duì)的電網(wǎng)到插頭電動(dòng)汽車充電解決方案，該公司認(rèn)為這將改變游戲規(guī)則。

Grid-eMotion Fleet 是一種用于電動(dòng)車隊(duì)運(yùn)營(yíng)的一體化解決方案，可連接到任何類型的電力網(wǎng)絡(luò)（交流、直流、低壓或中壓）以及任何類型的充電器。根據(jù) Burdet 的說(shuō)法，它包含一個(gè)集裝箱式大功率充電系統(tǒng)和變電站，以及能源和車隊(duì)管理系統(tǒng)，所有這些都安裝在一個(gè)很小的空間內(nèi)，以便快速部署站點(diǎn)。

Grid-eMotion Fleet 非常適合提供公用電網(wǎng)靈活性，同時(shí)還確保符合電能質(zhì)量法規(guī)。提供容量從 500 到 600 kW 的充電器，它們可以耦合在機(jī)柜中，使維護(hù)更容易。充電站旨在與通過(guò)插頭或受電弓由直流供電的當(dāng)前和未來(lái)的電動(dòng)汽車車隊(duì)配合使用。

圖 1：Grid-eMotion Fleet（來(lái)源：日立能源）

開(kāi)源平臺(tái)

使用開(kāi)源平臺(tái)將加速向新技術(shù)范式的過(guò)渡。我們生活在一個(gè)“沉浸”在未開(kāi)發(fā)能量中的世界中，盡管我們盡了最大努力，但我們?nèi)栽谠噲D弄清楚如何充分利用它。太陽(yáng)是唯一完全安全的能源。這顆擁有 40 億年歷史的恒星可以加熱和照亮我們的星球，并調(diào)節(jié)地球上所有生物的生命周期，它也是一種無(wú)限的能量來(lái)源。必須優(yōu)先考慮可能鼓勵(lì)投資的新商業(yè)模式、設(shè)計(jì)工具和市場(chǎng)監(jiān)管。

只有投資于研究，才有可能不斷降低能源價(jià)格，提高能源系統(tǒng)性能，并投資于更節(jié)能的技術(shù)。只有投資于研究，才有可能繼續(xù)降低能源價(jià)格，提高能源系統(tǒng)性能，并投資于可再生能源系統(tǒng)。創(chuàng)新也必須發(fā)揮作用：創(chuàng)造有助于全球及時(shí)擺脫煤炭的創(chuàng)新技術(shù)至關(guān)重要。

“開(kāi)源”一詞是指對(duì)共享知識(shí)的承諾，它鼓勵(lì)免費(fèi)再分發(fā)和訪問(wèn)解決方案設(shè)計(jì)和執(zhí)行。在加速行業(yè)變革中要考慮的最重要因素之一是開(kāi)源。

開(kāi)源能源系統(tǒng)的目的是通過(guò)降低開(kāi)發(fā)成本和簡(jiǎn)化系統(tǒng)連接來(lái)降低總成本。借助可擴(kuò)展的模塊化即插即用組件，系統(tǒng)集成商將能夠更快地交付解決方案。在理想的世界中，解決方案將被更快地采用并更靈活地適應(yīng)不斷變化的商業(yè)模式。

LF Energy 的目標(biāo)是通過(guò)真正協(xié)作的開(kāi)源運(yùn)動(dòng)來(lái)發(fā)展和支持可再生能源。

Linux 基金會(huì)的 LF 能源計(jì)劃是一項(xiàng)非盈利的、供應(yīng)商中立的計(jì)劃，計(jì)劃使用開(kāi)放框架、參考架構(gòu)和補(bǔ)充項(xiàng)目的支持網(wǎng)絡(luò)來(lái)升級(jí)世界各地的電氣系統(tǒng)。

“我們的目標(biāo)是通過(guò)托管、實(shí)施、支持和啟用應(yīng)用于分布式能源的分布式計(jì)算范式來(lái)加速能源轉(zhuǎn)型?！?/p>

微電網(wǎng)和可再生能源

能源供應(yīng)有助于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、當(dāng)?shù)仄髽I(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì)的創(chuàng)造、衛(wèi)生服務(wù)、教育、婦女賦權(quán)、環(huán)境保護(hù)、減緩氣候變化、食物保護(hù)和清潔水的獲取，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)。電網(wǎng)擴(kuò)展、微電網(wǎng)和太陽(yáng)能家庭系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的三種不同方式，每種方式都有自己的應(yīng)用程序集。

微電網(wǎng)是充分利用數(shù)字計(jì)量（智能電表）和智能技術(shù)（智能電網(wǎng)、智能社區(qū)和智能城市）的電氣系統(tǒng)。以下是需要考慮的基本要素：

發(fā)電（可再生能源和分布式能源，以及傳統(tǒng)能源）

電氣負(fù)載（住宅、商業(yè)和工業(yè)）

存儲(chǔ)系統(tǒng)（盡管并不總是存在）和電網(wǎng)（主要是低壓），用于連接它們之間的各種元件以及與中壓宏電網(wǎng)

從集中位置控制網(wǎng)絡(luò)與從分散位置控制網(wǎng)絡(luò)有很大不同?！跋胂笠幌驴刂埔粋€(gè)開(kāi)關(guān)的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)和管理互聯(lián)網(wǎng)之類的東西之間的區(qū)別，我們必須不斷地移動(dòng)負(fù)載和資源以適應(yīng)需求模式，”古德曼解釋說(shuō)。

微電網(wǎng)可以連接到電網(wǎng)并與之協(xié)同運(yùn)行，但它們也可以斷開(kāi)連接并獨(dú)立運(yùn)行，具體取決于物理和經(jīng)濟(jì)原因。由于新興的基于人工智能的技術(shù)，所有這些都可以得到鼓勵(lì)和管理，使最可持續(xù)的微電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的整合更加可控和高效。

圖 2：微電網(wǎng)電力系統(tǒng)利用數(shù)字計(jì)量、智能技術(shù)和可再生能源來(lái)更好地管理電力供需。（來(lái)源：Shutterstock）

還有什么？

電動(dòng)汽車是能源革命的驅(qū)動(dòng)因素，預(yù)計(jì)將增加對(duì)可再生能源發(fā)電的需求。因此，對(duì)電力系統(tǒng)靈活性的需求正在飆升。隨著智能電網(wǎng)和可再生能源的普及，儲(chǔ)能在企業(yè)中將變得越來(lái)越重要。隨著儲(chǔ)能價(jià)格的下降，一些技術(shù)將在備用應(yīng)用中找到歸宿。

因?yàn)榈厍虻馁Y源是有限的，我們都必須通過(guò)生活在一個(gè)互聯(lián)的世界中做出貢獻(xiàn)。技術(shù)、自然和社會(huì)必須齊心協(xié)力。所有這一切都需要?jiǎng)?chuàng)新：如果你能創(chuàng)新，你就可以找到問(wèn)題，解決它，然后解決它，無(wú)論五年后出現(xiàn)什么問(wèn)題，我們都將準(zhǔn)備好面對(duì)未來(lái)的氣候變化挑戰(zhàn)。

審核編輯 黃昊宇