城市正發(fā)展得越來越壯大，越來越有韌性，但要真正實(shí)現(xiàn)繁榮，城市還需要一個(gè)更強(qiáng)大、更智能、更綠色的能源系統(tǒng)。最近，我們與日立ABB電網(wǎng)公司(Hitachi ABB Power Grids)電網(wǎng)整合(Grid Integration)業(yè)務(wù)的產(chǎn)品管理和策略主管André Burdet進(jìn)行了交談，討論了可再生能源、交通運(yùn)輸和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)該如何發(fā)展，以滿足城市的需求。
城市是國民經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新、文化和機(jī)遇的重鎮(zhèn)。然而，許多城市都還在朝著這個(gè)方向努力。隨著越來越多的人搬進(jìn)城市，公用設(shè)施和服務(wù)(房屋，水，廢水處理，電力和交通運(yùn)輸?shù)?都漸漸有了壓力。全世界的許多地方都面臨著交通擁堵、城市污染和經(jīng)濟(jì)適用房等緊迫問題。
但是城市的發(fā)展意味著會(huì)面臨更多挑戰(zhàn)。許多人致力于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定(Paris Agreement)》的目標(biāo)，并希望在2050年前實(shí)現(xiàn)氣候中和。為此，他們需要大幅度減少溫室氣體的排放，并且為了提供大量的可再生能源，他們還需要強(qiáng)大的電力基礎(chǔ)設(shè)施。
Hitachi ABB Power Grids的電網(wǎng)集成業(yè)務(wù)正是從這里起步的，他們提供了高壓直流(HVDC)傳輸、靈活的交流輸電系統(tǒng)(FACTS)和數(shù)字變電站技術(shù)。
例如，HVDC能讓大量的免排放水力發(fā)電跨越數(shù)千公里輸送到中國、巴西和其他國家的各大城市，這種傳輸方式高效且電力損耗最小。在歐洲，無數(shù)的HVDC線路將巨大的海上風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)連接，并且各國之間也有HVDC的相互連接，使國家之間能夠交換可再生能源，并在需求高時(shí)互相支持。在美國，Hitachi ABB Power Grids的HVDC方案將異步區(qū)域傳輸系統(tǒng)互連，并將其與加拿大和墨西哥相連。
當(dāng)大量的間歇性太陽能和風(fēng)能接入電網(wǎng)時(shí)，電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如，在德國，太陽能和風(fēng)能主要產(chǎn)在北部，但主要的負(fù)荷中心在南部。每當(dāng)過量的風(fēng)能和太陽能試圖向南輸送時(shí)，就會(huì)在德國的電網(wǎng)中產(chǎn)生“堵塞瓶頸”。Hitachi ABB Power Grids正在通過提供無功功率補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)電壓支持，來為德國電網(wǎng)設(shè)計(jì)能源解決方案，以保持電網(wǎng)穩(wěn)定在所需電壓。
André Burdet表示：“上述解決方案說明，城市想要改善氣候并增強(qiáng)韌性還需要一些基礎(chǔ)的能源設(shè)施。”他補(bǔ)充說：“我們的重點(diǎn)是提供解決方案，用來幫助我們的客戶開發(fā)可靠的碳中和能源系統(tǒng)。這也包括將更多的可再生能源連接到電網(wǎng)，以確保電網(wǎng)可以整合不同類型的供需，包括電動(dòng)車輛、數(shù)據(jù)中心和企業(yè)。”
無排放交通運(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，這更加意味著要從內(nèi)燃機(jī)過渡到電動(dòng)車輛(EV)，例如電動(dòng)汽車和電動(dòng)公交車，以及電動(dòng)有軌電車和電動(dòng)火車。
交通運(yùn)輸是所有城市成功的關(guān)鍵。電動(dòng)出行是許多智能城市的體現(xiàn)：以零排放能源運(yùn)行的智能汽車、卡車、公交車和火車，這些出行方式都是可持續(xù)的、綠色的和開源的。
Burdet表示：“到2030年，預(yù)計(jì)將有超過1億輛電動(dòng)車輛上路，并且在未來10年中，城市中的公交車活動(dòng)預(yù)計(jì)將增長50%。單單城市公交車就占了交通部門所有二氧化碳排放量的四分之一。顯然，想要使城市空氣更干凈，電動(dòng)汽車和公共汽車就必須采用可再生能源。”
據(jù)估計(jì)，為這些電動(dòng)車輛供電需要超過500 TWh的電力，這將有望減少二氧化碳的排放量。即便如此，電動(dòng)車輛會(huì)占用大約10%的全球能源，因此我們需要新型的智能系統(tǒng)，用于更高效的能源管理。這種智能系統(tǒng)是一種合適的數(shù)字化增強(qiáng)網(wǎng)格型基礎(chǔ)設(shè)施，可以容納大量可再生能源，并將其提供給廣泛的消費(fèi)者。
Burdet表示：“從技術(shù)提供商、能源供應(yīng)商和車輛制造商到交通運(yùn)輸運(yùn)營商和城市規(guī)劃人員，這些有經(jīng)驗(yàn)的人士之間需要進(jìn)行密切的合作，以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。”
智能電網(wǎng)應(yīng)該有能力來平衡更大的供需差異，同時(shí)仍能夠支持所有形式的存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括電動(dòng)車輛。智能交通能幫助運(yùn)營商有效擴(kuò)大運(yùn)營規(guī)模，還有助于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，為了城市里數(shù)百萬的居民，智能交通的發(fā)展在未來會(huì)被加速。
電動(dòng)車的即插即用(grid-to-plug)
Hitachi ABB Power Grids為城市交通電氣化做出了部分貢獻(xiàn)，他們?cè)?020年中期為公共交通和商用車輛推出了即插即用(grid-to-plug)電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)，他們認(rèn)為這是個(gè)顛覆性的技術(shù)。
該產(chǎn)品被稱為Grid-eMotion Fleet，是一種多合一的解決方案，可連接到任何類型的電力網(wǎng)絡(luò)中(交流，直流，低壓或中壓)，以及任何類型的充電器上，方便電動(dòng)車輛的操作。據(jù)Burdet稱，這個(gè)產(chǎn)品包含一個(gè)集裝箱式的高功率充電系統(tǒng)和變電站，能源管理和車輛管理系統(tǒng)，所有的這些設(shè)備都緊湊集中在一起，以便于倉庫部署。
最后，我們?cè)儐柫薆urdet，電網(wǎng)和城市的下一大步驟是什么。
Burdet 表示：“當(dāng)然，最大的問題是：如何確保能源在任何時(shí)候都是100%可再生和可靠的?我認(rèn)為一部分答案會(huì)是將基于電力電子技術(shù)的智能技術(shù)(例如HVDC或EV充電系統(tǒng))與數(shù)字解決方案相結(jié)合。通過這種組合，我們可以感知和分析資產(chǎn)級(jí)別的數(shù)字信息，以及在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上交換數(shù)據(jù)，還能對(duì)此迅速采取行動(dòng)，以確保市區(qū)內(nèi)和市區(qū)之間的資產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商獲得最佳結(jié)果。簡(jiǎn)而言之，它有關(guān)于創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電網(wǎng)，使相關(guān)人士能夠應(yīng)對(duì)碳中和能源系統(tǒng)的復(fù)雜性，并提高它的性能。”
