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。城市為國民經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)造力、文化和機(jī)會提供了養(yǎng)分。盡管如此，許多城市仍面臨困難。當(dāng)更多人搬遷時，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。

未來能源的解決方案

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

2022 年將是應(yīng)對氣候變化和綠色增長的關(guān)鍵一年。來年，從化石燃料到可再生能源的轉(zhuǎn)變將加劇，對下一代電力解決方案的長壽命儲能系統(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候了，這將有助于對抗全球變暖。

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。電動汽車 (EV)——汽車和公共汽車，以及電動有軌電車和火車——正越來越多地用于替代內(nèi)燃機(jī)。

交通對于每個社區(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、綠色的和開源的。

“到 2030 年，預(yù)計將有超過 1 億輛電動汽車上路，未來 10 年，城市公交車活動預(yù)計將增長 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。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，以可再生能源為動力的電動汽車和公共汽車是使城市空氣更清潔的必要條件。”

據(jù)估計，為這些電動汽車供電將需要超過 500 TWh 的電力，這可能會減少 CO 2排放。即便如此，預(yù)計電動汽車將需要全球約 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它面向廣大消費(fèi)者。

“應(yīng)對這些挑戰(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)營商和城市規(guī)劃者，”伯德特說。

智能電網(wǎng)應(yīng)該能夠平衡不斷增加的供需不可預(yù)測性，同時仍支持包括電動汽車在內(nèi)的所有類型的存儲解決方案。智能交通解決方案使運(yùn)營商能夠更有效地擴(kuò)大運(yùn)營規(guī)模，預(yù)計將為生活在城市中的數(shù)百萬人創(chuàng)造一個更可持續(xù)的社會，加速智能交通的未來。

作為其對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的電網(wǎng)到插頭電動汽車充電解決方案，該公司認(rèn)為這將改變游戲規(guī)則。

Grid-eMotion Fleet 是一種用于電動車隊運(yùn)營的一體化解決方案，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 的說法，它包含一個集裝箱式大功率充電系統(tǒng)和變電站，以及能源和車隊管理系統(tǒng)，所有這些都安裝在一個很小的空間內(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。充電站旨在與通過插頭或受電弓由直流供電的當(dāng)前和未來的電動汽車車隊配合使用。

圖 1：Grid-eMotion Fleet（來源：日立能源）

開源平臺

使用開源平臺將加速向新技術(shù)范式的過渡。我們生活在一個“沉浸”在未開發(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，它也是一種無限的能量來源。必須優(yōu)先考慮可能鼓勵投資的新商業(yè)模式、設(shè)計工具和市場監(jiān)管。

只有投資于研究，才有可能不斷降低能源價格，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)造有助于全球及時擺脫煤炭的創(chuàng)新技術(shù)至關(guān)重要。

“開源”一詞是指對共享知識的承諾，它鼓勵免費(fèi)再分發(fā)和訪問解決方案設(shè)計和執(zhí)行。在加速行業(yè)變革中要考慮的最重要因素之一是開源。

開源能源系統(tǒng)的目的是通過降低開發(fā)成本和簡化系統(tǒng)連接來降低總成本。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)是通過真正協(xié)作的開源運(yùn)動來發(fā)展和支持可再生能源。

Linux 基金會的 LF 能源計劃是一項(xiàng)非盈利的、供應(yīng)商中立的計劃，計劃使用開放框架、參考架構(gòu)和補(bǔ)充項(xiàng)目的支持網(wǎng)絡(luò)來升級世界各地的電氣系統(tǒng)。

“我們的目標(biāo)是通過托管、實(shí)施、支持和啟用應(yīng)用于分布式能源的分布式計算范式來加速能源轉(zhuǎn)型。”

微電網(wǎng)和可再生能源

能源供應(yīng)有助于經(jīng)濟(jì)增長、當(dāng)?shù)仄髽I(yè)和就業(yè)機(jī)會的創(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。“想象一下控制一個開關(guān)的二進(jìn)制開關(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負(fù)載和資源以適應(yīng)需求模式，”古德曼解釋說。

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)字計量、智能技術(shù)和可再生能源來更好地管理電力供需。（來源：Shutterstock）

還有什么？

電動汽車是能源革命的驅(qū)動因素，預(yù)計將增加對可再生能源發(fā)電的需求。因此，對電力系統(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，儲能在企業(yè)中將變得越來越重要。隨著儲能價格的下降，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，我們都必須通過生活在一個互聯(lián)的世界中做出貢獻(xiàn)。技術(shù)、自然和社會必須齊心協(xié)力。所有這一切都需要創(chuàng)新：如果你能創(chuàng)新，你就可以找到問題，解決它，然后解決它，無論五年后出現(xiàn)什么問題，我們都將準(zhǔn)備好面對未來的氣候變化挑戰(zhàn)。

審核編輯 黃昊宇