城市的規(guī)模和復(fù)原力都在增長(zhǎng)，但它們需要更強(qiáng)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(guó)家經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)造力、文化和機(jī)會(huì)都由城市推動(dòng)。盡管如此，許多城市仍遇到困難。當(dāng)越來越多的人遷入時(shí)，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(jià)住房是主要問題。

但城市正在迎接挑戰(zhàn)。許多人致力于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，并在 2050 年前實(shí)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(qiáng)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(shí)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(duì)氣候變化。第一步是節(jié)約能源。政府和國(guó)家實(shí)施逐漸從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源的能源轉(zhuǎn)換計(jì)劃是不夠的。

2022 年對(duì)于綠色發(fā)展和應(yīng)對(duì)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(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)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的需求強(qiáng)勁。

現(xiàn)在是用風(fēng)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(shí)候了，這將有助于應(yīng)對(duì)全球變暖。未來幾年對(duì)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(shí)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(fèi)和消耗。

無排放運(yùn)輸是關(guān)鍵

低碳和零碳交通是任何城市實(shí)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(jī)轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車 (EV)——汽車和公共汽車，以及電動(dòng)有軌電車和火車。

交通是任何城市成功的關(guān)鍵部分。電動(dòng)汽車體現(xiàn)了許多智慧城市的期望：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(jì)將有超過 1 億輛電動(dòng)汽車上路，未來 10 年，城市公交車活動(dòng)預(yù)計(jì)將增加 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(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。”

據(jù)估計(jì)，為這些電動(dòng)汽車供電將需要超過 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。

智能電網(wǎng)應(yīng)該能夠平衡供需的更大變化，同時(shí)仍然能夠支持包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的所有形式的存儲(chǔ)系統(tǒng)。智能移動(dòng)解決方案使運(yùn)營(yíng)商能夠有效地?cái)U(kuò)大運(yùn)營(yíng)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(huì)做出貢獻(xiàn)，以加速智能移動(dòng)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(duì)的電網(wǎng)到插頭電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，作為其對(duì)城市交通電氣化承諾的一部分，該公司認(rèn)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(dòng)車隊(duì)提供可操作性。根據(jù) Burdet 的說法，它包括一個(gè)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(duì)管理技術(shù)，所有這些都包含在一個(gè)小空間內(nèi)，以便快速部署倉(cāng)庫(kù)。

Grid-eMotion Fleet 經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)，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(jī)柜中以方便維護(hù)。充電點(diǎn)旨在確保與通過插頭或受電弓在直流充電的當(dāng)前和未來 EV 車隊(duì)的完全互操作性。

開源平臺(tái)

開源平臺(tái)的使用將加速向新的技術(shù)范式過渡。我們生活在一個(gè)“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(jìn)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(shí)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(duì)共享知識(shí)的承諾，從而鼓勵(lì)免費(fèi)再分發(fā)和訪問解決方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。開源是加速技術(shù)范式變革以實(shí)現(xiàn) 100% 綠色能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)之一。

開源能源系統(tǒng)的目標(biāo)是通過降低開發(fā)費(fèi)用和簡(jiǎn)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(kuò)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(shí)施，同時(shí)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(jì)劃來發(fā)展和支持可再生能源是 LF Energy 的目標(biāo)。該公司是 Linux 基金會(huì)的一項(xiàng)非營(yíng)利性、供應(yīng)商中立計(jì)劃，其行動(dòng)計(jì)劃是通過開放框架、參考架構(gòu)和互補(bǔ)項(xiàng)目的支持生態(tài)系統(tǒng)實(shí)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(jìn)和啟用與分布式能源相關(guān)的分布式計(jì)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(chǎng)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(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，并且設(shè)備維護(hù)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)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(jì)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(jì)發(fā)展、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)、氣候變化減緩、食品保護(hù)和清潔水的獲取。三種不同的策略有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)——電網(wǎng)擴(kuò)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(jì)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(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。“想象一下控制一個(gè)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(dòng)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)并與之同步工作，但它們也可以分離并獨(dú)立運(yùn)行，具體取決于物理和經(jīng)濟(jì)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(lì)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(dòng)汽車是能源革命的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，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)靈活性的需求正在迅速增加。隨著智能電網(wǎng)和可再生能源的普及，儲(chǔ)能在該領(lǐng)域?qū)⒆兊迷絹碓街匾ｋS著儲(chǔ)能價(jià)格的下降，許多技術(shù)將為備用應(yīng)用找到一席之地。

因?yàn)榈厍虻馁Y源是有限的，我們都必須通過生活在一個(gè)相互聯(lián)系的世界中做出貢獻(xiàn)。技術(shù)、自然和社會(huì)都需要交織在一起。所有這些都需要?jiǎng)?chuàng)新，創(chuàng)新被定義為學(xué)習(xí)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(fù)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(zhǔn)備。

審核編輯 黃昊宇