LF Energy 和 Sony CSL合作开展开源微电网项目  

Hyphae 是 LF Energy 和索尼计算机科学实验室的一项新的微电网计划，旨在实现可再生能源的点对点分配自动化，从而提高性能并实现零排放。通过采用微电网方法，可以实现能源分配网络的现代化，并为未来的供应和移动挑战做好准备。

在接受 EE Times 采访时，LF Energy执行董事 Shuli Goodman和 Sony CSL 业务发展经理 Kotaro Jinushi 强调了他们的合作如何引导工业市场朝着构建可互操作的交流和直流就绪微电网的目标迈进是自主的、离网运行的，并且能够连接到具有公用事业监督的配电网。

分布式能源——小型发电设施，如屋顶太阳能电池板，用于在发电场上或附近发电——是可再生能源未来的重要组成部分。Jinushi指出，分布式能源，特别是光伏等分散可再生能源的目标之一是加速能源部门的脱碳，以缓解气候危机。“我们相信微电网将有效实现这一目标，特别是在配电网络薄弱到无法安装可变可再生能源的地区，”Jinushi 说。

古德曼评论说，从集中式化石燃料发电向可再生和分布式能源资源的转变是 140 多年来对电力系统最重要的重新构想。“通过能源和交通的电气化，我们可以减少大约 75% 的地球碳排放，”她说。“电网转型没有 B 计划；就是现在。通过采用最大限度地提高灵活性、敏捷性和互操作性的开源策略，我们可以学习以技术的速度进行创新。”

在过去的 20 年中，可再生能源迅速发展，特别是在发电领域，从煤炭、石油和核能等传统能源中获得越来越多的市场份额。由于大流行扰乱了供应链和劳动力供应，Covid-19 的危机对能源部门的这一部分产生了重大影响。

“我相信我们了解到，减少碳排放以实现这些目标具有挑战性，”Jinushi 说。“2020年，由于城市封锁和经济活动受限，预计碳排放量将比上年减少8%。要在 2030 年实现 +1.5 度的情景，人们普遍认为我们需要将碳排放量减少到与 2020 年相同的程度。”

微电网

为了减缓和阻止气候变化，我们必须将有害排放量减少到零。为此，我们需要彻底改变我们的能源系统，只生产可持续和可再生能源。我们还需要可持续且更可靠的电网；即，能够以最好的方式和更有弹性的方式结合不同的可再生能源。

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、减缓气候变化、食物保护和清洁用水。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、工业）

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

“微电网是控制分散的可再生能源的关键，”Jinushi 说。“目前，大多数传统的交流微电网依赖于使用石油或天然气作为稳定能源的热电联产，这意味着 CO 2排放量永远不会达到零。此外，如果没有足够的电池容量，您可以带入多少可再生能源是有限的，这反过来又是由于交流发电机对太阳能和其他可再生能源突然波动的响应能力有限（即，逆潮流问题）。这些只是一些实际问题。开放式能源系统技术通过直流微电网克服了这些问题。使用太阳能和其他可再生能源的分散式发电机与分散式电力存储设备直接相连。”

集中控制与更分散的网络控制有很大不同。“想象一下二进制开关（开关）与管理互联网之类的东西之间的区别，我们必须不断转移负载和资源以满足需求模式，”古德曼说。

微电网与电网连接并同步运行，但可以断开连接并自主运行，具体取决于物理和经济条件。借助基于人工智能的新技术，所有这些都可以被激励并变得更加可控，从而使最具可持续性的微电网与普通电网之间的融合更加可控和高效。

古曼说：“我们生活在一个非常有趣的时代，我们必须想象运行超出我们智力甚至想象的电力系统才能运行。” “幸运的是，我们现在能够利用 ML ［机器学习］ 和 AI 来训练计算机来优化算法，从而提供我们编排供需所需的平衡。实现这一目标的诀窍是首先构建能够管理模拟森林光辉的数据海啸的软件和硬件，因为网络运营商为向我们的家庭、企业、城市输送电力的电力系统提供平衡，和校园。”

古德曼说，“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。“开源是考虑加速改变微电网技术范式以实现 100% 绿色能源转型的重点之一，”古德曼说。

可再生能源的开源

索尼 CSL 和 LF Energy 之间的合作旨在建立一个开源平台，目标是创建具有弹性和灵活性的微电网。索尼 CSL 的 Hyphae 软件自治电力交换系统 （APIS） 自动高效地将本地生产的可再生能源分配到直流电网上，与交流电网一起促进发达国家的能源转型，并将电气化带到全球最贫困的角落。

“交流微电网的一个目标是能够通过将电力输送回系统来为主电力系统提供灵活的服务，”古德曼说。“另一个是在主电力系统处于压力之下时提供继续提供服务的能力。可能还有其他一些用例。所有人都需要有经济证明才能使设计站得住脚。”

Jinushi 评论说，另一个目标是提供标准化的工具集和接口来构建微电网并加速能源向可再生能源的过渡。“我们需要解决的挑战将是放松管制和当地社区的支持，”他说。

一个可互操作的、云原生的、可配置的微电网路径可以提供一种管理电网能源的新方法，有助于节能和环境问题。在开发能源系统时，网络功能的互操作性、控制、优化、虚拟化以及分布式能源的数字化管理都可能代表开发挑战。

虽然微电网对数据中心行业很感兴趣，该行业越来越多地使用可再生能源项目来减轻解决方案对可持续性的影响，但它们也可能对在发展中国家提供可靠的能源和提高能源供应的弹性产生重大影响情况和市场的类型。

“所有的能量都是本地的；我们拥有通过基础设施运输它的专业知识，”古德曼说。“但如果我们重新考虑理想的设计，我相信我们会优化接近度和连接性。这发挥了微电网的优势。最终，我们希望通过抽象（虚拟化和自动化）降低复杂性，降低成本并提高可靠性。我们可能需要下一个十年来不断迭代优化这些事情——复杂性、成本和可靠性。开源可以发挥巨大的作用——就像互联网一样——在确保可以加速互操作性、安全性和规模方面。”