为什么智慧城市需要绿色能源系统

城市的规模和复原力都在增长，但它们需要更强大、更智能和更环保的能源基础设施才能充分发展。国家经济、创造力、文化和机会都由城市推动。尽管如此，许多城市仍遇到困难。当越来越多的人迁入时，公用事业和服务（住房、水、废水、能源和交通）面临压力。在世界许多地区，交通拥堵、污染和廉价住房是主要问题。

但城市正在迎接挑战。许多人致力于实现《巴黎协定》的目标，并在 2050 年前实现气候中和。为此，他们需要大幅减少温室气体排放，并且需要能够可靠地输送大量可再生能源的强大电力基础设施。

为了减缓和阻止气候变化，世界必须将有害排放量减少到零。这可以通过彻底改变能源系统来实现，只产生可持续和可再生能源。此外，电网需要可持续和更可靠，即能够以最佳方式和更有弹性的方式组合不同的可再生能源。

下一代能源解决方案

我们都需要参与应对气候变化。第一步是节约能源。政府和国家实施逐渐从化石燃料转向可再生能源的能源转换计划是不够的。

2022 年对于绿色发展和应对气候变化至关重要。从化石燃料到可再生能源的转变将在明年加速，对下一代电力解决方案的长寿命储能系统和先进半导体生态系统的需求强劲。

现在是用风能、太阳能和水力发电等可再生能源提供的碳中和能源替代化石燃料的时候了，这将有助于应对全球变暖。未来几年对地球的存在至关重要。现在，向绿色能源过渡比以往任何时候都更加重要。技术提供了采用可再生能源所需的所有工具，但问题是我们将如何利用它以及我们将如何减少浪费和消耗。

无排放运输是关键

低碳和零碳交通是任何城市实现碳中和战略的关键。如今，这越来越意味着从内燃机转向电动汽车 (EV)——汽车和公共汽车，以及电动有轨电车和火车。

交通是任何城市成功的关键部分。电动汽车体现了许多智慧城市的期望：以零排放能源运行的智能汽车、卡车、公共汽车和火车——所有这些都是可持续的、绿色的和开源的。

“到 2030 年，预计将有超过 1 亿辆电动汽车上路，未来 10 年，城市公交车活动预计将增加 50%，”日立能源有限公司产品管理和战略负责人安德烈·伯德特 (André Burdet) 说。特别是城市公共汽车占交通部门排放的所有二氧化碳的四分之一。显然，以可再生能源为动力的电动汽车和公共汽车是使城市空气更清洁的必要条件。”

据估计，为这些电动汽车供电将需要超过 500 TWh 的电力，这可能会减少 CO 2排放。即便如此，预计电动汽车将需要全球约 10% 的能源，因此将需要用于高效能源管理的新智能系统——即适应和数字化增强的电网基础设施，能够容纳大量可再生能源并可靠地带来它面向广大消费者。

“应对这些挑战需要经验丰富的利益相关者之间强有力的合作，从技术供应商、能源供应商、汽车制造商到交通运营商和城市规划者，”伯德特说。

智能电网应该能够平衡供需的更大变化，同时仍然能够支持包括电动汽车在内的所有形式的存储系统。智能移动解决方案使运营商能够有效地扩大运营规模，并有望为数百万生活在城市地区的可持续社会做出贡献，以加速智能移动的未来。

日立 ABB 电网公司于 2020 年年中发布了一款用于公共交通和商用车队的电网到插头电动汽车充电系统，作为其对城市交通电气化承诺的一部分，该公司认为这将改变游戏规则。

 

该设备Grid-eMotion Fleet是一种一体化解决方案，可连接到任何形式的电力网络（交流、直流、低压或中压）以及任何类型的充电器，从而为电动车队提供可操作性。根据 Burdet 的说法，它包括一个集装箱化的大功率充电系统和变电站，以及能源管理和车队管理技术，所有这些都包含在一个小空间内，以便快速部署仓库。

Grid-eMotion Fleet 经过适当设计，可提供与公用电网连接的灵活性，并确保符合电能质量要求。充电器的功率为 500 至 600 kW，组合在机柜中以方便维护。充电点旨在确保与通过插头或受电弓在直流充电的当前和未来 EV 车队的完全互操作性。

开源平台

开源平台的使用将加速向新的技术范式过渡。我们生活在一个“沉浸”在未开发能量中的世界，尽管我们尽了最大的努力，但我们仍在试图找出如何充分利用它。太阳是唯一完全安全的能源。这颗拥有 40 亿年历史的恒星可以加热和照亮我们的星球，并控制着地球上所有生物的生命周期，它也是一种无限的能源。必须优先考虑可以促进投资的新商业模式、设计工具和市场监管。

只有投资于研究，才有可能继续降低能源成本，提高能源系统的性能，并投资于整合可再生能源的系统。创新也必须发挥作用：开发新技术以帮助世界在合理的时间范围内摆脱煤炭是至关重要的。

在所有这一切中，“开源”一词表示对共享知识的承诺，从而鼓励免费再分发和访问解决方案的设计和实施。开源是加速技术范式变革以实现 100% 绿色能源转型的重点之一。

开源能源系统的目标是通过降低开发费用和简化系统连接来降低总体成本。这将使系统集成商能够通过可扩展的模块化即插即用组件更快地交付解决方案。在理想的世界中，解决方案将更快地实施，同时灵活地适应不断变化的商业模式。

通过真正协作的开源计划来发展和支持可再生能源是 LF Energy 的目标。该公司是 Linux 基金会的一项非营利性、供应商中立计划，其行动计划是通过开放框架、参考架构和互补项目的支持生态系统实现全球电气系统的现代化。

“我们的使命是通过托管、构建、促进和启用与分布式能源相关的分布式计算范式来加速能源转型，”LF Energy 执行董事 Shuli Goodman 说。“从控制基础设施到新市场的基础、微交易、边缘设备，无所不包。”

最好的开源能源系统不会对环境造成负面影响，并且设备维护和运营费用非常便宜。

微电网

图 2：微电网电力系统利用数字计量、智能技术和可再生能源来更好地管理电力供需。。（来源：Shutterstock）

获得能源，特别是在农村地区，可以支持经济发展、当地企业和就业机会的创造、卫生服务、教育、妇女赋权、环境保护、气候变化减缓、食品保护和清洁水的获取。三种不同的策略有助于实现这一目标——电网扩展、微电网和太阳能家庭系统——每一种都有特定的适用领域。

微电网是充分利用数字计量（智能电表）和智能技术（智能电网、智慧社区、智慧城市）的电力系统。需要考虑的基本要素是：

发电（可再生能源和分布式能源，以及传统能源）

电气负载（住宅、商业和工业）

存储系统（尽管并不总是存在）和电网（主要是低压），用于连接它们之间的各种元件以及与中压宏电网

从集中位置控制网络与从分散位置控制网络有很大不同。“想象一下控制一个开关的二进制开关和管理互联网之类的东西之间的区别，我们必须不断地移动负载和资源以适应需求模式，”古德曼解释说。

微电网可以连接到电网并与之同步工作，但它们也可以分离并独立运行，具体取决于物理和经济因素。由于新兴的基于人工智能的技术，所有这些都可能受到鼓励和控制，使最可持续的微电网和传统电网的整合更加易于管理和高效。

还有什么？

电动汽车是能源革命的关键驱动力，预计将增加对可再生能源发电的需求。因此，对电力系统灵活性的需求正在迅速增加。随着智能电网和可再生能源的普及，储能在该领域将变得越来越重要。随着储能价格的下降，许多技术将为备用应用找到一席之地。

因为地球的资源是有限的，我们都必须通过生活在一个相互联系的世界中做出贡献。技术、自然和社会都需要交织在一起。所有这些都需要创新，创新被定义为学习比前一天做得更好的能力。如果您可以创新，您就可以直面问题、修复问题，并且无论五年后出现什么问题，都可以为未来的气候变化挑战做好准备。

审核编辑 黄昊宇