通过无排放绿色能源系统实现智慧城市的碳中和战略目标

城市正发展得越来越壮大，越来越有韧性，但要真正实现繁荣，城市还需要一个更强大、更智能、更绿色的能源系统。最近，我们与日立ABB电网公司（Hitachi ABB Power Grids）电网整合（Grid Integration）业务的产品管理和策略主管André Burdet进行了交谈，讨论了可再生能源、交通运输和数字网络该如何发展，以满足城市的需求。
城市是国民经济、创新、文化和机遇的重镇。然而，许多城市都还在朝着这个方向努力。随着越来越多的人搬进城市，公用设施和服务（房屋，水，废水处理，电力和交通运输等）都渐渐有了压力。全世界的许多地方都面临着交通拥堵、城市污染和经济适用房等紧迫问题。
但是城市的发展意味着会面临更多挑战。许多人致力于实现《巴黎协定（Paris Agreement）》的目标，并希望在2050年前实现气候中和。为此，他们需要大幅度减少温室气体的排放，并且为了提供大量的可再生能源，他们还需要强大的电力基础设施。
Hitachi ABB Power Grids的电网集成业务正是从这里起步的，他们提供了高压直流（HVDC）传输、灵活的交流输电系统（FACTS）和数字变电站技术。

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例如，HVDC能让大量的免排放水力发电跨越数千公里输送到中国、巴西和其他国家的各大城市，这种传输方式高效且电力损耗最小。在欧洲，无数的HVDC线路将巨大的海上风电场与电网连接，并且各国之间也有HVDC的相互连接，使国家之间能够交换可再生能源，并在需求高时互相支持。在美国，Hitachi ABB Power Grids的HVDC方案将异步区域传输系统互连，并将其与加拿大和墨西哥相连。
当大量的间歇性太阳能和风能接入电网时，电能质量和电网稳定性至关重要。例如，在德国，太阳能和风能主要产在北部，但主要的负荷中心在南部。每当过量的风能和太阳能试图向南输送时，就会在德国的电网中产生"堵塞瓶颈" 。Hitachi ABB Power Grids正在通过提供无功功率补偿和动态电压支持，来为德国电网设计能源解决方案，以保持电网稳定在所需电压。
André Burdet表示："上述解决方案说明，城市想要改善气候并增强韧性还需要一些基础的能源设施。"他补充说："我们的重点是提供解决方案，用来帮助我们的客户开发可靠的碳中和能源系统。这也包括将更多的可再生能源连接到电网，以确保电网可以整合不同类型的供需，包括电动车辆、数据中心和企业。"
无排放交通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，这更加意味着要从内燃机过渡到电动车辆（EV），例如电动汽车和电动公交车，以及电动有轨电车和电动火车。
交通运输是所有城市成功的关键。电动出行是许多智能城市的体现：以零排放能源运行的智能汽车、卡车、公交车和火车，这些出行方式都是可持续的、绿色的和开源的。
Burdet表示："到2030年，预计将有超过1亿辆电动车辆上路，并且在未来10年中，城市中的公交车活动预计将增长50% 。单单城市公交车就占了交通部门所有二氧化碳排放量的四分之一。显然，想要使城市空气更干净，电动汽车和公共汽车就必须采用可再生能源。"
【通过无排放绿色能源系统实现智慧城市的碳中和战略目标】据估计，为这些电动车辆供电需要超过500 TWh的电力，这将有望减少二氧化碳的排放量。即便如此，电动车辆会占用大约10%的全球能源，因此我们需要新型的智能系统，用于更高效的能源管理。这种智能系统是一种合适的数字化增强网格型基础设施，可以容纳大量可再生能源，并将其提供给广泛的消费者。
Burdet表示："从技术提供商、能源供应商和车辆制造商到交通运输运营商和城市规划人员，这些有经验的人士之间需要进行密切的合作，以应对这些挑战。"
智能电网应该有能力来平衡更大的供需差异，同时仍能够支持所有形式的存储系统，包括电动车辆。智能交通能帮助运营商有效扩大运营规模，还有助于社会的可持续发展，为了城市里数百万的居民，智能交通的发展在未来会被加速。

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电动车的即插即用（grid-to-plug）Hitachi ABB Power Grids为城市交通电气化做出了部分贡献，他们在2020年中期为公共交通和商用车辆推出了即插即用（grid-to-plug）电动车辆充电系统，他们认为这是个颠覆性的技术。
该产品被称为Grid-eMotion Fleet，是一种多合一的解决方案，可连接到任何类型的电力网络中（交流，直流，低压或中压），以及任何类型的充电器上，方便电动车辆的操作。据Burdet称，这个产品包含一个集装箱式的高功率充电系统和变电站，能源管理和车辆管理系统，所有的这些设备都紧凑集中在一起，以便于仓库部署。
最后，我们询问了Burdet，电网和城市的下一大步骤是什么。
Burdet 表示："当然，最大的问题是：如何确保能源在任何时候都是100%可再生和可靠的？我认为一部分答案会是将基于电力电子技术的智能技术（例如HVDC或EV充电系统）与数字解决方案相结合。通过这种组合，我们可以感知和分析资产级别的数字信息，以及在整个网络上交换数据，还能对此迅速采取行动，以确保市区内和市区之间的资产和网络运营商获得最佳结果。简而言之，它有关于创建数据驱动的电网，使相关人士能够应对碳中和能源系统的复杂性，并提高它的性能。"
（参考原文：Greener Energy Systems for Smart Cities）