城市的規(guī)模和復原力都在增長，但它們需要更強大、更智能和更環(huán)保的能源基礎(chǔ)設(shè)施才能充分發(fā)展。國家經(jīng)濟、創(chuàng)造力、文化和機會都由城市推動。盡管如此，許多城市仍遇到困難。當越來越多的人遷入時，公用事業(yè)和服務(wù)（住房、水、廢水、能源和交通）面臨壓力。在世界許多地區(qū)，交通擁堵、污染和廉價住房是主要問題。

但城市正在迎接挑戰(zhàn)。許多人致力于實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標，并在 2050 年前實現(xiàn)氣候中和。為此，他們需要大幅減少溫室氣體排放，并且需要能夠可靠地輸送大量可再生能源的強大電力基礎(chǔ)設(shè)施。

為了減緩和阻止氣候變化，世界必須將有害排放量減少到零。這可以通過徹底改變能源系統(tǒng)來實現(xiàn)，只產(chǎn)生可持續(xù)和可再生能源。此外，電網(wǎng)需要可持續(xù)和更可靠，即能夠以最佳方式和更有彈性的方式組合不同的可再生能源。

下一代能源解決方案

我們都需要參與應(yīng)對氣候變化。第一步是節(jié)約能源。政府和國家實施逐漸從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源的能源轉(zhuǎn)換計劃是不夠的。

2022 年對于綠色發(fā)展和應(yīng)對氣候變化至關(guān)重要。從化石燃料到可再生能源的轉(zhuǎn)變將在明年加速，對下一代電力解決方案的長壽命儲能系統(tǒng)和先進半導體生態(tài)系統(tǒng)的需求強勁。

現(xiàn)在是用風能、太陽能和水力發(fā)電等可再生能源提供的碳中和能源替代化石燃料的時候了，這將有助于應(yīng)對全球變暖。未來幾年對地球的存在至關(guān)重要。現(xiàn)在，向綠色能源過渡比以往任何時候都更加重要。技術(shù)提供了采用可再生能源所需的所有工具，但問題是我們將如何利用它以及我們將如何減少浪費和消耗。

無排放運輸是關(guān)鍵

低碳和零碳交通是任何城市實現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的關(guān)鍵。如今，這越來越意味著從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)向電動汽車 (EV)——汽車和公共汽車，以及電動有軌電車和火車。

交通是任何城市成功的關(guān)鍵部分。電動汽車體現(xiàn)了許多智慧城市的期望：以零排放能源運行的智能汽車、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，城市公交車活動預計將增加 50%，”日立能源有限公司產(chǎn)品管理和戰(zhàn)略負責人安德烈·伯德特 (André Burdet) 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者。

“應(yīng)對這些挑戰(zhàn)需要經(jīng)驗豐富的利益相關(guān)者之間強有力的合作，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)該能夠平衡供需的更大變化，同時仍然能夠支持包括電動汽車在內(nèi)的所有形式的存儲系統(tǒng)。智能移動解決方案使運營商能夠有效地擴大運營規(guī)模，并有望為數(shù)百萬生活在城市地區(qū)的可持續(xù)社會做出貢獻，以加速智能移動的未來。

日立 ABB 電網(wǎng)公司于 2020 年年中發(fā)布了一款用于公共交通和商用車隊的電網(wǎng)到插頭電動汽車充電系統(tǒng)，作為其對城市交通電氣化承諾的一部分，該公司認為這將改變游戲規(guī)則。

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該設(shè)備Grid-eMotion Fleet是一種一體化解決方案，可連接到任何形式的電力網(wǎng)絡(luò)（交流、直流、低壓或中壓）以及任何類型的充電器，從而為電動車隊提供可操作性。根據(jù) Burdet 的說法，它包括一個集裝箱化的大功率充電系統(tǒng)和變電站，以及能源管理和車隊管理技術(shù)，所有這些都包含在一個小空間內(nèi)，以便快速部署倉庫。

Grid-eMotion Fleet 經(jīng)過適當設(shè)計，可提供與公用電網(wǎng)連接的靈活性，并確保符合電能質(zhì)量要求。充電器的功率為 500 至 600 kW，組合在機柜中以方便維護。充電點旨在確保與通過插頭或受電弓在直流充電的當前和未來 EV 車隊的完全互操作性。

開源平臺

開源平臺的使用將加速向新的技術(shù)范式過渡。我們生活在一個“沉浸”在未開發(fā)能量中的世界，盡管我們盡了最大的努力，但我們?nèi)栽谠噲D找出如何充分利用它。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，并控制著地球上所有生物的生命周期，它也是一種無限的能源。必須優(yōu)先考慮可以促進投資的新商業(yè)模式、設(shè)計工具和市場監(jiān)管。

只有投資于研究，才有可能繼續(xù)降低能源成本，提高能源系統(tǒng)的性能，并投資于整合可再生能源的系統(tǒng)。創(chuàng)新也必須發(fā)揮作用：開發(fā)新技術(shù)以幫助世界在合理的時間范圍內(nèi)擺脫煤炭是至關(guān)重要的。

在所有這一切中，“開源”一詞表示對共享知識的承諾，從而鼓勵免費再分發(fā)和訪問解決方案的設(shè)計和實施。開源是加速技術(shù)范式變革以實現(xiàn) 100% 綠色能源轉(zhuǎn)型的重點之一。

開源能源系統(tǒng)的目標是通過降低開發(fā)費用和簡化系統(tǒng)連接來降低總體成本。這將使系統(tǒng)集成商能夠通過可擴展的模塊化即插即用組件更快地交付解決方案。在理想的世界中，解決方案將更快地實施，同時靈活地適應(yīng)不斷變化的商業(yè)模式。

通過真正協(xié)作的開源計劃來發(fā)展和支持可再生能源是 LF Energy 的目標。該公司是 Linux 基金會的一項非營利性、供應(yīng)商中立計劃，其行動計劃是通過開放框架、參考架構(gòu)和互補項目的支持生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)全球電氣系統(tǒng)的現(xiàn)代化。

“我們的使命是通過托管、構(gòu)建、促進和啟用與分布式能源相關(guān)的分布式計算范式來加速能源轉(zhuǎn)型，”LF Energy 執(zhí)行董事 Shuli Goodman 說。“從控制基礎(chǔ)設(shè)施到新市場的基礎(chǔ)、微交易、邊緣設(shè)備，無所不包。”

最好的開源能源系統(tǒng)不會對環(huán)境造成負面影響，并且設(shè)備維護和運營費用非常便宜。

微電網(wǎng)

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）

獲得能源，特別是在農(nóng)村地區(qū)，可以支持經(jīng)濟發(fā)展、當?shù)仄髽I(yè)和就業(yè)機會的創(chuàng)造、衛(wèi)生服務(wù)、教育、婦女賦權(quán)、環(huán)境保護、氣候變化減緩、食品保護和清潔水的獲取。三種不同的策略有助于實現(xiàn)這一目標——電網(wǎng)擴展、微電網(wǎng)和太陽能家庭系統(tǒng)——每一種都有特定的適用領(lǐng)域。

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)、智慧社區(qū)、智慧城市）的電力系統(tǒng)。需要考慮的基本要素是：

發(fā)電（可再生能源和分布式能源，以及傳統(tǒng)能源）

電氣負載（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)并與之同步工作，但它們也可以分離并獨立運行，具體取決于物理和經(jīng)濟因素。由于新興的基于人工智能的技術(shù)，所有這些都可能受到鼓勵和控制，使最可持續(xù)的微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)的整合更加易于管理和高效。

還有什么？

電動汽車是能源革命的關(guān)鍵驅(qū)動力，預計將增加對可再生能源發(fā)電的需求。因此，對電力系統(tǒng)靈活性的需求正在迅速增加。隨著智能電網(wǎng)和可再生能源的普及，儲能在該領(lǐng)域?qū)⒆兊迷絹碓街匾ｋS著儲能價格的下降，許多技術(shù)將為備用應(yīng)用找到一席之地。

因為地球的資源是有限的，我們都必須通過生活在一個相互聯(lián)系的世界中做出貢獻。技術(shù)、自然和社會都需要交織在一起。所有這些都需要創(chuàng)新，創(chuàng)新被定義為學習比前一天做得更好的能力。如果您可以創(chuàng)新，您就可以直面問題、修復問題，并且無論五年后出現(xiàn)什么問題，都可以為未來的氣候變化挑戰(zhàn)做好準備。

審核編輯 黃昊宇