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。

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。”

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。

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）