城市的規模和復原力都在擴大，但為了繁榮發展，它們需要更強大、更智能、更環保的能源基礎設施。城市為國民經濟、創造力、文化和機會提供了養分。盡管如此，許多城市仍面臨困難。當更多人搬遷時，公用事業和服務（住房、水、廢水、電力和交通）將面臨壓力。交通擁堵、污染和經濟適用房是世界上許多地方面臨的嚴峻挑戰。

所有這一切并沒有阻止城市完成這項任務：許多人致力于實現《巴黎協定》的目標，即到 2050 年實現氣候中和。為此，他們必須大幅減少溫室氣體排放并建設強大的電力基礎設施可靠地提供大量可再生能源。

為了延緩和結束氣候變化，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和生產完全可持續和可再生能源來實現。此外，電網必須更具彈性和可持續性，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

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

2022 年將是應對氣候變化和綠色增長的關鍵一年。來年，從化石燃料到可再生能源的轉變將加劇，對下一代電力解決方案的長壽命儲能系統和先進的半導體生態系統的需求巨大。

現在是用風能、太陽能和水力發電等可再生能源產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。

零排放運輸

低碳和零碳交通是任何城市碳中和戰略的重要組成部分。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燃機。

交通對于每個社區的成功都至關重要。許多智慧城市的期望都體現在電動交通上：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長 50%，”日立能源有限公司產品管理和戰略負責人安德烈·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——即適應和數字化增強的電網基礎設施，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。

“應對這些挑戰需要經驗豐富的利益相關者之間強有力的合作，從技術供應商、能源供應商、汽車制造商到交通運營商和城市規劃者，”伯德特說。

智能電網應該能夠平衡不斷增加的供需不可預測性，同時仍支持包括電動汽車在內的所有類型的存儲解決方案。智能交通解決方案使運營商能夠更有效地擴大運營規模，預計將為生活在城市中的數百萬人創造一個更可持續的社會，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到插頭電動汽車充電解決方案，該公司認為這將改變游戲規則。

Grid-eMotion Fleet 是一種用于電動車隊運營的一體化解決方案，可連接到任何類型的電力網絡（交流、直流、低壓或中壓）以及任何類型的充電器。根據 Burdet 的說法，它包含一個集裝箱式大功率充電系統和變電站，以及能源和車隊管理系統，所有這些都安裝在一個很小的空間內，以便快速部署站點。

Grid-eMotion Fleet 非常適合提供公用電網靈活性，同時還確保符合電能質量法規。提供容量從 500 到 600 kW 的充電器，它們可以耦合在機柜中，使維護更容易。充電站旨在與通過插頭或受電弓由直流供電的當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范式的過渡。我們生活在一個“沉浸”在未開發能量中的世界中，盡管我們盡了最大努力，但我們仍在試圖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，并調節地球上所有生物的生命周期，它也是一種無限的能量來源。必須優先考慮可能鼓勵投資的新商業模式、設計工具和市場監管。

只有投資于研究，才有可能不斷降低能源價格，提高能源系統性能，并投資于更節能的技術。只有投資于研究，才有可能繼續降低能源價格，提高能源系統性能，并投資于可再生能源系統。創新也必須發揮作用：創造有助于全球及時擺脫煤炭的創新技術至關重要。

“開源”一詞是指對共享知識的承諾，它鼓勵免費再分發和訪問解決方案設計和執行。在加速行業變革中要考慮的最重要因素之一是開源。

開源能源系統的目的是通過降低開發成本和簡化系統連接來降低總成本。借助可擴展的模塊化即插即用組件，系統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不斷變化的商業模式。

LF Energy 的目標是通過真正協作的開源運動來發展和支持可再生能源。

Linux 基金會的 LF 能源計劃是一項非盈利的、供應商中立的計劃，計劃使用開放框架、參考架構和補充項目的支持網絡來升級世界各地的電氣系統。

“我們的目標是通過托管、實施、支持和啟用應用于分布式能源的分布式計算范式來加速能源轉型。”

微電網和可再生能源

能源供應有助于經濟增長、當地企業和就業機會的創造、衛生服務、教育、婦女賦權、環境保護、減緩氣候變化、食物保護和清潔水的獲取，尤其是在偏遠地區。電網擴展、微電網和太陽能家庭系統是實現這一目標的三種不同方式，每種方式都有自己的應用程序集。

微電網是充分利用數字計量（智能電表）和智能技術（智能電網、智能社區和智能城市）的電氣系統。以下是需要考慮的基本要素：

發電（可再生能源和分布式能源，以及傳統能源）

電氣負載（住宅、商業和工業）

存儲系統（盡管并不總是存在）和電網（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

從集中位置控制網絡與從分散位置控制網絡有很大不同。“想象一下控制一個開關的二進制開關和管理互聯網之類的東西之間的區別，我們必須不斷地移動負載和資源以適應需求模式，”古德曼解釋說。

微電網可以連接到電網并與之協同運行，但它們也可以斷開連接并獨立運行，具體取決于物理和經濟原因。由于新興的基于人工智能的技術，所有這些都可以得到鼓勵和管理，使最可持續的微電網與傳統電網的整合更加可控和高效。

圖 2：微電網電力系統利用數字計量、智能技術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動因素，預計將增加對可再生能源發電的需求。因此，對電力系統靈活性的需求正在飆升。隨著智能電網和可再生能源的普及，儲能在企業中將變得越來越重要。隨著儲能價格的下降，一些技術將在備用應用中找到歸宿。

因為地球的資源是有限的，我們都必須通過生活在一個互聯的世界中做出貢獻。技術、自然和社會必須齊心協力。所有這一切都需要創新：如果你能創新，你就可以找到問題，解決它，然后解決它，無論五年后出現什么問題，我們都將準備好面對未來的氣候變化挑戰。

審核編輯 黃昊宇