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隔壁的城市

維也納正計(jì)劃建造一座在樓宇系統(tǒng)與供電系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,，從而發(fā)揮協(xié)力優(yōu)勢的城市。其愿景是：世界的富有生命力的實(shí)驗(yàn)室,，可對未來城市所需的節(jié)能增效技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,。

Aspen項(xiàng)目旨在試驗(yàn)?zāi)軌蛟谖磥沓鞘袑?shí)現(xiàn)*能效的技術(shù),。

乍看之下，要在這個位于奧地利維也納東北部郊區(qū)的荒廢機(jī)場上修建一座實(shí)驗(yàn)室,，可能有點(diǎn)令人不可思議,。但話又說回來，這座實(shí)驗(yàn)室將需要大量的活動空間——事實(shí)上,，需要足以供約2萬人使用的寬敞空間,。這是因?yàn)椋@座“實(shí)驗(yàn)室”將是一座城市——或許是有史以來建造的*座可供科學(xué)家和城市規(guī)劃師研究如何優(yōu)化樓宇系統(tǒng),、可再生能源發(fā)電系統(tǒng),、地方配電網(wǎng)絡(luò)以及整個電網(wǎng)之間的相互作用，從而最大限度地提高能效,，并降低總能耗的城市,。（在中國天津，西門子還參與了另一個大型城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,。）

對于世界各地的城市而言,，Aspern將具有重要意義，因?yàn)橐朐诙糁茪夂蜃兓膽?zhàn)爭中贏得勝利,，就需要在能耗和溫室氣體排放量分別占全球總量的75%和85%的城市中開戰(zhàn),。

“Aspern——維也納的城市湖畔” ，這座占地240公頃的實(shí)驗(yàn)室,，是歐洲最大的開發(fā)項(xiàng)目之一,。盡管如今除了一個地鐵站和一棟已竣工建筑物之外，這里還是一片荒蕪,，但到2015年年初,，將有望建成3420套公寓、部分校園和宿舍,。按計(jì)劃,，到2028年，Aspern將擁有約8500套公寓,、2萬個工作崗位,、一所商業(yè)學(xué)校和一個研究中心——從所有這些地方，搭乘地鐵僅需25分鐘便能抵達(dá)維也納市中心,。

Aspern并不只是一個大型房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目那么簡單,。使其在遍布全球的數(shù)十個大型項(xiàng)目中獨(dú)樹一幟的是一份協(xié)議，一份由維也納市政府,、當(dāng)?shù)仉娏荆╓ien Energie）和西門子于不久前簽訂的,、為期5年、斥資約4000萬歐元，共同成立一家合資企業(yè)（JV）的協(xié)議,。西門子是參與該項(xiàng)目的個工業(yè)合作伙伴,。西門子中央研究院（CT）研究與技術(shù)中心負(fù)責(zé)人Wolfgang Heuring博士透露，事實(shí)上,，一個由西門子中央研究院以及西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域的智能電網(wǎng)集團(tuán)和樓宇科技集團(tuán)牽頭的聯(lián)合研究計(jì)劃,，主張將這座城市變成一個“富有生命力的實(shí)驗(yàn)室”。他說：“Aspern為有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效和可持續(xù)城市發(fā)展的技術(shù)集成解決方案,，提供了一個試驗(yàn)臺,。對于西門子以及對于我們的研發(fā)活動而言，通過實(shí)地試驗(yàn)來掌握技術(shù)集成方法,，極其重要,。”

同樣，這個項(xiàng)目也是維也納市政府的頭等要事,。維也納市政府已經(jīng)做出承諾,，要最大限度地減輕其環(huán)境影響，同時提升人們的生活質(zhì)量,。Marc H. Hall是維也納市政服務(wù)企業(yè)Wiener Stadtwerke控股股份公司的執(zhí)行委員會成員,，主要負(fù)責(zé)能源、研究,、技術(shù)和創(chuàng)新等事務(wù),，他表示：“我們想要著手應(yīng)對未來的能源需求，其關(guān)鍵在于采用智能能源管理系統(tǒng)和智能家庭解決方案,，以及如何將諸如集中供暖等傳統(tǒng)解決方案與新的分布式解決方案整合起來,。”

雖然已經(jīng)在宜居城市指數(shù)排行榜上高居首位，同時也在“全球十大智慧城市”排名中名列前茅,，維也納仍然希望進(jìn)一步減少其對環(huán)境的影響,。但是，要以意味深遠(yuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，要求維也納客觀地評判其當(dāng)前的能效水平,，這是為日后的進(jìn)展監(jiān)測所做的初步準(zhǔn)備。西門子中央研究院可持續(xù)發(fā)展城市技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Bernd Wachmann博士解釋道：“為此,，必須克服數(shù)據(jù)源分散的問題,。必須從樓宇自控系統(tǒng)收集不同類型的數(shù)據(jù)，將之與當(dāng)前及預(yù)測天氣信息相合并,，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合,。這種數(shù)據(jù)預(yù)測理念為實(shí)現(xiàn)實(shí)時優(yōu)化和決策支持奠定了基礎(chǔ)。”

建筑物會說話,。這正是西門子想要在Aspern項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),。西門子打造了一個三合一解決方案包,，其中包括適用于智能樓宇的電源管理解決方案；面向低壓電網(wǎng)的解決方案——即將電能從變壓器輸送至單獨(dú)樓宇和公寓的配電網(wǎng),；以及用于管理“大數(shù)據(jù)”的解決方案,，包括建立城市數(shù)據(jù)中心。與幾乎所有其他大型城市開發(fā)項(xiàng)目不同的是,，在Aspern項(xiàng)目中，這些系統(tǒng)的所有組件都必須能夠分享數(shù)據(jù),，而不論其制造商是誰,。

僅這一條技術(shù)規(guī)范要求就使得Aspern項(xiàng)目要采用全新的采購流程。Vesna Mikulovic負(fù)責(zé)對西門子樓宇科技集團(tuán)在歐洲開展的各個試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行戰(zhàn)略協(xié)調(diào),，她表示：“在建造一座智慧城市時,，如果試圖采用陳舊的招投標(biāo)制度，那么,，將永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)服務(wù)集成,。最終將不得不采購盡管廉價但卻無法相互通信的組件。在Aspern項(xiàng)目中,，我們采取的做法是,，摒棄孤立方式，著眼服務(wù)集成需求,，制定新的業(yè)務(wù)規(guī)則,。簡而言之，集成是我們在大型城市開發(fā)項(xiàng)目中面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),。”

但是,，攻克這個挑戰(zhàn)需要付出代價，至少就初始資本支出而言,。正因如此,，Aspern合資企業(yè)承擔(dān)了常規(guī)組件與智能組件的成本差價，以及安裝諸多可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的成本,，同樣也是出于這個原因,，將僅在幾棟具有代表性的樓宇安裝可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。因此,，為了盡可能多地掌握關(guān)于節(jié)能增效的知識,，Aspern合資企業(yè)將支持安裝不同的技術(shù)“混搭”解決方案，這些技術(shù)從光伏太陽能電池板和熱泵,，到各式各樣的蓄能解決方案,，不一而足。一個經(jīng)專門設(shè)計(jì),，可以最大限度地降低能耗,，同時最大限度地提高成本效益的電源管理系統(tǒng),，將實(shí)現(xiàn)本地用電設(shè)備、發(fā)電設(shè)施和蓄電裝置等的集成和協(xié)調(diào)控制,。這些建筑物中的供暖系統(tǒng)及其他主要用電設(shè)備,、樓宇自控系統(tǒng)，有時甚至包括家用電器等,，都將配備傳感器,，用于追蹤其電能使用情況和能效。經(jīng)樓宇住戶在租房或購房協(xié)議中明示同意,，將通過標(biāo)準(zhǔn)化雙向通信,，與電力公司交換選定信息，如樓宇負(fù)荷預(yù)測,。此外,，將為Aspern建設(shè)一個嶄新的低壓電網(wǎng)，這給了Aspern合資企業(yè)一個的機(jī)會,，可以為這個電網(wǎng)配備一個傳感器網(wǎng)絡(luò),，以便實(shí)時測定其性能。最終,，得到的所有數(shù)據(jù)將被傳送至城市數(shù)據(jù)中心,。智慧城市業(yè)務(wù)高級經(jīng)理Monika Sturm博士將負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)西門子中央研究院的Aspern項(xiàng)目，她說：“總而言之,，通過分析能效最高的技術(shù)組合及其對最終用戶行為的影響,，我們希望這個*的IT基礎(chǔ)設(shè)施組合能幫助我們從優(yōu)化目標(biāo)的角度，理解這些基礎(chǔ)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián),。”

然而,，理解這些關(guān)聯(lián)，將提出詮釋方面的艱巨挑戰(zhàn),。Sturm說：“我們將需要挖掘這些信息的深層含義,。”她指出，從根本上講,，監(jiān)測低壓電網(wǎng)是一個新的研究領(lǐng)域,。“一旦*批樓宇的住戶入住并且配套系統(tǒng)投入運(yùn)行，我們將立即開始評估其生成的數(shù)據(jù),，以便理解對電網(wǎng)和樓宇都有影響的各種變量和因素之間的關(guān)系,。”這反過來又要求開發(fā)能夠理解這些新數(shù)據(jù)的專門算法。由此得到的信息將特別重要,，因?yàn)橛?jì)劃要求對可再生能源發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行高度集成,。Sturm表示：“我們需要知道在不斷變化的天氣條件下，所有這些在不同組合中運(yùn)行的系統(tǒng)是如何影響電網(wǎng)和樓宇的,。這樣的研究將帶領(lǐng)我們走向預(yù)測優(yōu)化,，甚至進(jìn)一步提高能效,。”

本地發(fā)電。Aspern的“富有生命力的實(shí)驗(yàn)室”理念包含了許多的特性,，其中一個特性是,，其電網(wǎng)的成本效益將不再基于經(jīng)典的需求響應(yīng)系統(tǒng)。智能樓宇技術(shù)專家Mikulovic表示：“我們的目標(biāo)是盡可能地提高本地發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量,，并借助本地蓄電裝置,，盡可能多地使用本地發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)的電能。然后,，正如我們所看到的,，下一步是與智能低壓電網(wǎng)進(jìn)行交互。一旦做到這一步,，樓宇與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)將變得簡單許多。”

Mikulovic解釋道,，在配備了Aspern合資企業(yè)提供的節(jié)能增效解決方案的樓宇中,，樓宇管理系統(tǒng)將協(xié)調(diào)從光伏發(fā)電或太陽能發(fā)電系統(tǒng)供應(yīng)給樓宇熱泵的電能。她解釋道：“要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),，需要進(jìn)行預(yù)測以及管理發(fā)電和蓄電,。所有這一切構(gòu)成了一個艱巨的樓宇級數(shù)據(jù)集成挑戰(zhàn)，因?yàn)橐治霾煌陌l(fā)電方案組合,。”

西門子中央研究院智能電網(wǎng)核心技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)理Robert Simon表示：“Aspern將是智能電網(wǎng)的一個非常重要的佐證,。”他指出，如今的樓宇已經(jīng)是多模態(tài)系統(tǒng),，因?yàn)檫@些樓宇已經(jīng)集供電,、燃?xì)夂凸┡?制冷等多個系統(tǒng)于一身。“我們的智能電網(wǎng)解決方案從電網(wǎng)入手,，然后逐步將樓宇和電廠集成到電網(wǎng)中,，最終目標(biāo)是提升多模態(tài)電能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中所起的作用。因此,，Aspern是將我們新近取得的開發(fā)成果帶入現(xiàn)實(shí)世界,，并預(yù)期新的市場要求的理想之地。”

西門子的Gerald Murauer是Aspern合資企業(yè)的負(fù)責(zé)人,，他說：“我看到了回報,。這個回報是知識，是原型應(yīng)用,，是智慧城市理念確實(shí)可行的論證,。假設(shè)這個理念是可行的，那么,，其中涉及的西門子技術(shù)將受益匪淺,，包括樓宇自控系統(tǒng)和電能自動化系統(tǒng),，智能電網(wǎng)技術(shù)，以及將所有這些系統(tǒng)集成起來的能力,。”

Arthur F. Pease

城市與居民：系統(tǒng)集成帶來的益處

將以往彼此獨(dú)立的系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)整合起來,，將令城市及其居民的生活發(fā)生怎樣的改變？答案是：緩慢而又深刻的轉(zhuǎn)變,。不妨試想,，在維也納Aspern社區(qū)的一棟擁有100套住房的公寓樓內(nèi)，通過整合其眾多系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù),，可以最大限度地降低每一套公寓的能耗和二氧化碳排放量,。譬如，在寒冷的冬季午后,，早在日落西山,，氣溫下降之前，由蓄電池供電的熱泵可使蘊(yùn)含了熱能的井水在公寓樓內(nèi)循環(huán),，從而實(shí)現(xiàn)供暖,。這些電池已經(jīng)在白天——或者這個星期的早些時候，由大樓屋頂?shù)墓夥l(fā)電系統(tǒng)充滿電,。此外,，公寓樓的樓宇自控系統(tǒng)將根據(jù)溫度預(yù)測、人體感應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等,，協(xié)調(diào)這整個過程,。公寓樓住戶將參加從降低大樓總能耗的角度出發(fā)，激勵個人最大限度降低能耗的計(jì)劃——這也是西門子的研究項(xiàng)目之一,。隨著時間的推移,，這棟公寓樓將學(xué)會如何最大限度地降低其總能耗——數(shù)十座其他設(shè)施也將學(xué)會這樣做——并與低壓電網(wǎng)分享信息。西門子的Gerald Murauer是Aspern合資企業(yè)的負(fù)責(zé)人,，他說：“由此得到的信息有望幫助實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效,、保護(hù)環(huán)境以及形成專門技術(shù)，從而造福于世界各地的城市,。”事實(shí)上,，這座新城的一個重要組成部分，同時也是這座城市的*棟建筑物,，是“aspernIQ技術(shù)中心”,。這是一座經(jīng)專門設(shè)計(jì)，為初創(chuàng)企業(yè)提供辦公場所的Energy Plus設(shè)施,。Murauer補(bǔ)充道：“我們預(yù)計(jì),，從Aspern項(xiàng)目中收獲的知識，將掀起一陣智慧城市創(chuàng)業(yè)潮,。”

城市亦將有“大腦”

西門子中央研究院（CT）的科學(xué)家希望讓城市像電機(jī)一樣平穩(wěn)運(yùn)行,。為了降低能耗和二氧化碳排放量,，同時改善人們的生活質(zhì)量，他們正在試驗(yàn)一個名為“城市智能平臺”的可靈活擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)集成系統(tǒng),。這個平臺可以處理各式各樣的系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù),，包括公寓樓、電廠以及交通,、供水,、照明等基礎(chǔ)設(shè)施等等。目前,，正在意大利米蘭和羅馬尼亞Timisoara試驗(yàn),，如何利用這個平臺的組件，通過集成城市供水管網(wǎng)和發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施等輸出的數(shù)據(jù),，減少漏水量和最大限度地降低耗電量,。此外，正在德國柏林,、意大利Rovereto和芬蘭坦佩雷發(fā)起旨在優(yōu)化交通的試點(diǎn)項(xiàng)目,。

這樣的項(xiàng)目有望產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中可以形成新的知識,。西門子中央研究院可持續(xù)發(fā)展城市技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Bernd Wachmann解釋道：“隨著數(shù)據(jù)傳入城市智能平臺，數(shù)據(jù)分析算法將能夠?qū)崟r評估遍布城市的各種系統(tǒng)的運(yùn)行情況,。”該平臺的長期愿景著眼更遠(yuǎn),。平臺項(xiàng)目經(jīng)理Christian Schwingenschlogl表示：“可以預(yù)見的是，由此將產(chǎn)生某種數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng),。它就像一個自然系統(tǒng),，其中每個組成要素都將具備反饋循環(huán)，因此,，這個系統(tǒng)——以及最終整座城市——都能在自然能源限制范圍內(nèi)進(jìn)行自我調(diào)節(jié),。”

城市智能平臺由一組可適應(yīng)城市*要求的模塊化程序構(gòu)成，可以從多種不同的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)收集數(shù)據(jù),，將之轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化格式,，并在這些數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，以及將這些數(shù)據(jù)與諸如天氣預(yù)報和歷史數(shù)據(jù)模式等其他信息相結(jié)合,。Wachmann指出,，其結(jié)果是可清晰明了地了解各種城市活動過程，從而為節(jié)約資源和節(jié)省資金開啟了機(jī)會之門,。

Arthur F. Pease

美國空軍學(xué)院大幅降低能源成本

據(jù)美國能源信息署日前發(fā)布的研究報告稱,，到2035年，全球能耗增幅將超過50%,。為了積極應(yīng)對這一趨勢,，西門子中央研究院與波音能源結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟,，提出了一個采用西門子高級樓宇自控和能源管理技術(shù)的解決方案，有望將樓宇能耗降低40%,，將峰值負(fù)荷降低25%,。西門子與波音攜手加州大學(xué)伯克利分校及KEMA服務(wù)公司，為位于科羅拉多州的美國空軍學(xué)院部署西門子智能樓宇管理系統(tǒng),。這個系統(tǒng)經(jīng)專門設(shè)計(jì),，可無縫集成單獨(dú)控制的樓宇及樓宇子系統(tǒng)，從而最大限度地降低總能耗,。

位于新澤西州普林斯頓的西門子美國研究院自動控制技術(shù)領(lǐng)域研究小組組長Yan Lu博士解釋道：“較之當(dāng)前市場上現(xiàn)有的系統(tǒng),，西門子智能樓宇管理系統(tǒng)是一個面向用電設(shè)備和供電系統(tǒng)的集成化程度更高的解決方案。現(xiàn)在,，可以將曾經(jīng)由多家廠商提供的不同服務(wù),，整合到一個更為精簡的系統(tǒng)中，打造出涵蓋整個園區(qū)的優(yōu)化動態(tài)節(jié)能解決方案,。”通過將不同的子系統(tǒng)和樓宇集成到一個統(tǒng)管全局的能源監(jiān)測和控制系統(tǒng)中,，智能樓宇管理系統(tǒng)可以順應(yīng)內(nèi)部及外部環(huán)境的變化，為一棟樓宇或一個建筑群做出能源管理決策,。雖然大多數(shù)系統(tǒng)都依賴于靜態(tài)編程和設(shè)置,，但智能樓宇管理系統(tǒng)利用了創(chuàng)新動態(tài)決策流程，以便實(shí)現(xiàn)根據(jù)天氣和占用情況的變化,，提高能源利用效率,。而根據(jù)動態(tài)電價作出相應(yīng)調(diào)整，還能進(jìn)一步節(jié)省電能,。目前正在開展深度能效和微型電網(wǎng)級需求響應(yīng)試驗(yàn)項(xiàng)目,。