我们的城市正在变得越来越大、越来越富有弹性，但要真正实现繁荣，就需要有一个更强大、更智能、更绿色的能源系统来支撑。我们最近与日立ABB电网公司电网集成业务部门的产品管理和战略主管André Burdet进行了交谈，借此了解了可再生能源、运输和数字网络是如何发展来满足这一需求。
城市是国民经济、创新、文化和机遇的原动力。然而，许多城市却都在苦苦挣扎。随着越来越多的人迁移到城市，公用事业和服务（住房、水、废水、电力和交通）就面临着压力。拥堵、污染和经济适用房是世界许多地区的紧迫问题。
但城市也正在迎接这些挑战。许多城市都致力于实现《巴黎协定》的目标，并在2050年前实现气候中和。为此，就需要大幅减少温室气体排放，还需要有强大的电力基础设施，能够可靠地提供大量可再生能源。
这就是日立ABB电网公司电网集成业务的用武之地，他们可以提供高压直流（HVDC）输电、柔性交流输电系统（FACTS）和数字变电站技术。
例如，中国和巴西等国已利用高压直流输电技术，以极低的功率损耗将大量零排放的水电高效输送到数千公里外的特大城市。在欧洲，大量的高压直流输电线路将巨大的海上风电场连接到电网并在各国之间实现互连，从而使之能够在需求高时彼此交换可再生能源并提供支持。在美国，日立ABB电网的HVDC解决方案实现了异步区域输电系统的互连，并与加拿大和墨西哥实现互连。
当将大量间歇性的太阳能和风能并入电网时，电能质量和电网稳定性就至关重要。例如，在德国，太阳能和风能主要在北方产生，但主要负荷中心却在南方。这导致每当试图将过多的风能和太阳能向南输送时，德国电网就出现瓶颈。日立ABB电网公司正在通过提供无功补偿和动态电压支持，使电网稳定保持在所需电压，而为德国电网设计能源解决方案。
“这些解决方案说明了需要为城市提供周边能源基础设施，才能使它们满足气候变化目标和增强抵御能力。”André Burdet表示。他补充说：“我们的重点是提供解决方案，帮助我们的客户开发可靠的碳中和能源系统。这包括将更多可再生能源接入电网，确保电网能够整合不同类型的供需，例如电动汽车、数据中心和工业。”
太阳能
低碳和零碳交通是任何城市实现碳中和战略的关键。今天，这越来越注定从内燃机汽车过渡到电动汽车（EV），包括汽车和公共汽车，以及电动有轨电车和火车。
交通是任何城市取得成功的关键部分。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——所有这些都将是可持续、绿色和开源的。
“到2030年，预计将有超过1亿辆电动汽车上路，同时，未来10年预计城市公交活动将增加50%。交通部门排放的所有二氧化碳中，有四分之一的排放量来自城市公交车。显然，由可再生能源驱动的电动汽车和公交车，是使城市空气变清洁的必要条件。”Burdet表示。
据估计，这些电动汽车将需要提供超过500TWh的电力，这样才有可能减少二氧化碳排放。即便如此，预计电动汽车将需要提供全球约10%的能源，因此需要用新的智能系统来进行高效的能源管理——也就是说，一个自适应、数字化的电网基础设施，可以容纳大量可再生能源并将其可靠地提供给广大消费者。
“应对这些挑战需要经验丰富的利益相关者——从技术提供商、能源供应商和车辆制造商到交通运营商和城市规划者——之间展开强有力的合作。”伯德特表示。
智能电网应该能够平衡更大的供需变化，同时仍能支持包括电动汽车在内的所有形式的储能系统。智能移动解决方案使运营商能够有效扩大其运营规模，并有望为居住在城市地区的数百万人提供可持续的社会，从而加速智能移动的未来。
风能
作为对城市交通电气化做出贡献的一部分，日立ABB电网在2020年年中推出了面向公共交通和商用车队的“电网即插即用”电动汽车充电系统，该公司将其视为一种颠覆性技术。
该产品称为Grid-eMotion Fleet，是一种一体化的解决方案，可连接到任何类型的电力网络（交流、直流、低压或中压）和任何类型的充电器，从而为电动车队提供可操作性。据Burdet称，它包括一个集装箱化的大功率充电系统和变电站、能源管理和车队管理系统，所有这些都包含在一个紧凑的空间内，从而可以很方便地在仓库部署。
最后，我们问了Burdet面向电网和城市的下一个重要步骤是什么。
“当然，最大的问题是：确保能源始终100%可再生且可靠的最佳方法是什么？我认为部分答案在于将基于电力电子的智能技术（如HVDC或EV充电系统）与数字解决方案相结合。通过这种组合，就可以在资产级别感知和分析数字信息，跨网络交换数据，并迅速采取行动，确保城市区域内和城市区域之间的资产和网络运营商取得最佳成果。简而言之，它是关于创建数据驱动的电力网络，使利益相关者能够管理复杂性并提高碳中和能源系统的性能。”
（本文授权编译自EDN电子技术设计姐妹网站EE Times，原文链接Greener Energy Systems for Smart Cities，由赵明灿编译）
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