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隔壁的城市

维也纳正计划建造一座在楼宇系统与供电系统之间实现互联互通，从而发挥协力优势的城市。其愿景是：世界的富有生命力的实验室，可对未来城市所需的节能增效技术进行优化。

Aspen项目旨在试验能够在未来城市实现*能效的技术。

乍看之下，要在这个位于奥地利维也纳东北部郊区的荒废机场上修建一座实验室，可能有点令人不可思议。但话又说回来，这座实验室将需要大量的活动空间——事实上，需要足以供约2万人使用的宽敞空间。这是因为，这座“实验室”将是一座城市——或许是有史以来建造的*座可供科学家和城市规划师研究如何优化楼宇系统、可再生能源发电系统、地方配电网络以及整个电网之间的相互作用，从而最大限度地提高能效，并降低总能耗的城市。（在中国天津，西门子还参与了另一个大型城市基础设施项目。）

对于世界各地的城市而言，Aspern将具有重要意义，因为要想在遏制气候变化的战争中赢得胜利，就需要在能耗和温室气体排放量分别占全球总量的75%和85%的城市中开战。

“Aspern——维也纳的城市湖畔” ，这座占地240公顷的实验室，是欧洲最大的开发项目之一。尽管如今除了一个地铁站和一栋已竣工建筑物之外，这里还是一片荒芜，但到2015年年初，将有望建成3420套公寓、部分校园和宿舍。按计划，到2028年，Aspern将拥有约8500套公寓、2万个工作岗位、一所商业学校和一个研究中心——从所有这些地方，搭乘地铁仅需25分钟便能抵达维也纳市中心。

Aspern并不只是一个大型房地产开发项目那么简单。使其在遍布全球的数十个大型项目中独树一帜的是一份协议，一份由维也纳市政府、当地电力公司（Wien Energie）和西门子于不久前签订的、为期5年、斥资约4000万欧元，共同成立一家合资企业（JV）的协议。西门子是参与该项目的一个工业合作伙伴。西门子中央研究院（CT）研究与技术中心负责人Wolfgang Heuring博士透露，事实上，一个由西门子中央研究院以及西门子基础设施与城市业务领域的智能电网集团和楼宇科技集团牵头的联合研究计划，主张将这座城市变成一个“富有生命力的实验室”。他说：“Aspern为有助于实现节能增效和可持续城市发展的技术集成解决方案，提供了一个试验台。对于西门子以及对于我们的研发活动而言，通过实地试验来掌握技术集成方法，极其重要。”

同样，这个项目也是维也纳市政府的头等要事。维也纳市政府已经做出承诺，要最大限度地减轻其环境影响，同时提升人们的生活质量。Marc H. Hall是维也纳市政服务企业Wiener Stadtwerke控股股份公司的执行委员会成员，主要负责能源、研究、技术和创新等事务，他表示：“我们想要着手应对未来的能源需求，其关键在于采用智能能源管理系统和智能家庭解决方案，以及如何将诸如集中供暖等传统解决方案与新的分布式解决方案整合起来。”

虽然已经在宜居城市指数排行榜上高居首位，同时也在“全球十大智慧城市”排名中名列前茅，维也纳仍然希望进一步减少其对环境的影响。但是，要以意味深远的方式实现这一目标，要求维也纳客观地评判其当前的能效水平，这是为日后的进展监测所做的初步准备。西门子中央研究院可持续发展城市技术创新项目负责人Bernd Wachmann博士解释道：“为此，必须克服数据源分散的问题。必须从楼宇自控系统收集不同类型的数据，将之与当前及预测天气信息相合并，进行数据整合。这种数据预测理念为实现实时优化和决策支持奠定了基础。”

建筑物会说话。这正是西门子想要在Aspern项目中实现的目标。西门子打造了一个三合一解决方案包，其中包括适用于智能楼宇的电源管理解决方案；面向低压电网的解决方案——即将电能从变压器输送至单独楼宇和公寓的配电网；以及用于管理“大数据”的解决方案，包括建立城市数据中心。与几乎所有其他大型城市开发项目不同的是，在Aspern项目中，这些系统的所有组件都必须能够分享数据，而不论其制造商是谁。

仅这一条技术规范要求就使得Aspern项目要采用全新的采购流程。Vesna Mikulovic负责对西门子楼宇科技集团在欧洲开展的各个试点项目进行战略协调，她表示：“在建造一座智慧城市时，如果试图采用陈旧的招投标制度，那么，将永远不可能实现服务集成。最终将不得不采购尽管廉价但却无法相互通信的组件。在Aspern项目中，我们采取的做法是，摒弃孤立方式，着眼服务集成需求，制定新的业务规则。简而言之，集成是我们在大型城市开发项目中面临的最严峻的挑战。”

但是，攻克这个挑战需要付出代价，至少就初始资本支出而言。正因如此，Aspern合资企业承担了常规组件与智能组件的成本差价，以及安装诸多可再生能源发电系统的成本，同样也是出于这个原因，将仅在几栋具有代表性的楼宇安装可再生能源发电系统。因此，为了尽可能多地掌握关于节能增效的知识，Aspern合资企业将支持安装不同的技术“混搭”解决方案，这些技术从光伏太阳能电池板和热泵，到各式各样的蓄能解决方案，不一而足。一个经专门设计，可以最大限度地降低能耗，同时最大限度地提高成本效益的电源管理系统，将实现本地用电设备、发电设施和蓄电装置等的集成和协调控制。这些建筑物中的供暖系统及其他主要用电设备、楼宇自控系统，有时甚至包括家用电器等，都将配备传感器，用于追踪其电能使用情况和能效。经楼宇住户在租房或购房协议中明示同意，将通过标准化双向通信，与电力公司交换选定信息，如楼宇负荷预测。此外，将为Aspern建设一个崭新的低压电网，这给了Aspern合资企业一个的机会，可以为这个电网配备一个传感器网络，以便实时测定其性能。最终，得到的所有数据将被传送至城市数据中心。智慧城市业务高级经理Monika Sturm博士将负责协调西门子中央研究院的Aspern项目，她说：“总而言之，通过分析能效最高的技术组合及其对最终用户行为的影响，我们希望这个先进的IT基础设施组合能帮助我们从优化目标的角度，理解这些基础系统之间的关联。”

然而，理解这些关联，将提出诠释方面的艰巨挑战。Sturm说：“我们将需要挖掘这些信息的深层含义。”她指出，从根本上讲，监测低压电网是一个新的研究领域。“一旦*批楼宇的住户入住并且配套系统投入运行，我们将立即开始评估其生成的数据，以便理解对电网和楼宇都有影响的各种变量和因素之间的关系。”这反过来又要求开发能够理解这些新数据的专门算法。由此得到的信息将特别重要，因为计划要求对可再生能源发电系统进行高度集成。Sturm表示：“我们需要知道在不断变化的天气条件下，所有这些在不同组合中运行的系统是如何影响电网和楼宇的。这样的研究将带领我们走向预测优化，甚至进一步提高能效。”

本地发电。Aspern的“富有生命力的实验室”理念包含了许多的特性，其中一个特性是，其电网的成本效益将不再基于经典的需求响应系统。智能楼宇技术专家Mikulovic表示：“我们的目标是尽可能地提高本地发电系统的发电量，并借助本地蓄电装置，尽可能多地使用本地发电系统生产的电能。然后，正如我们所看到的，下一步是与智能低压电网进行交互。一旦做到这一步，楼宇与电网之间的协调将变得简单许多。”

Mikulovic解释道，在配备了Aspern合资企业提供的节能增效解决方案的楼宇中，楼宇管理系统将协调从光伏发电或太阳能发电系统供应给楼宇热泵的电能。她解释道：“要实现这一点，需要进行预测以及管理发电和蓄电。所有这一切构成了一个艰巨的楼宇级数据集成挑战，因为要分析不同的发电方案组合。”

西门子中央研究院智能电网核心技术计划项目经理Robert Simon表示：“Aspern将是智能电网的一个非常重要的佐证。”他指出，如今的楼宇已经是多模态系统，因为这些楼宇已经集供电、燃气和供暖/制冷等多个系统于一身。“我们的智能电网解决方案从电网入手，然后逐步将楼宇和电厂集成到电网中，最终目标是提升多模态电能系统在智能电网中所起的作用。因此，Aspern是将我们新近取得的开发成果带入现实世界，并预期新的市场要求的理想之地。”

西门子的Gerald Murauer是Aspern合资企业的负责人，他说：“我看到了回报。这个回报是知识，是原型应用，是智慧城市理念确实可行的论证。假设这个理念是可行的，那么，其中涉及的西门子技术将受益匪浅，包括楼宇自控系统和电能自动化系统，智能电网技术，以及将所有这些系统集成起来的能力。”

Arthur F. Pease

城市与居民：系统集成带来的益处

将以往彼此独立的系统输出的数据整合起来，将令城市及其居民的生活发生怎样的改变？答案是：缓慢而又深刻的转变。不妨试想，在维也纳Aspern社区的一栋拥有100套住房的公寓楼内，通过整合其众多系统输出的数据，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，气温下降之前，由蓄电池供电的热泵可使蕴含了热能的井水在公寓楼内循环，从而实现供暖。这些电池已经在白天——或者这个星期的早些时候，由大楼屋顶的光伏发电系统充满电。此外，公寓楼的楼宇自控系统将根据温度预测、人体感应传感器数据和历史数据等，协调这整个过程。公寓楼住户将参加从降低大楼总能耗的角度出发，激励个人最大限度降低能耗的计划——这也是西门子的研究项目之一。随着时间的推移，这栋公寓楼将学会如何最大限度地降低其总能耗——数十座其他设施也将学会这样做——并与低压电网分享信息。西门子的Gerald Murauer是Aspern合资企业的负责人，他说：“由此得到的信息有望帮助实现节能增效、保护环境以及形成专门技术，从而造福于世界各地的城市。”事实上，这座新城的一个重要组成部分，同时也是这座城市的*栋建筑物，是“aspernIQ技术中心”。这是一座经专门设计，为初创企业提供办公场所的Energy Plus设施。Murauer补充道：“我们预计，从Aspern项目中收获的知识，将掀起一阵智慧城市创业潮。”

城市亦将有“大脑”

西门子中央研究院（CT）的科学家希望让城市像电机一样平稳运行。为了降低能耗和二氧化碳排放量，同时改善人们的生活质量，他们正在试验一个名为“城市智能平台”的可灵活扩展的高性能数据集成系统。这个平台可以处理各式各样的系统输出的数据，包括公寓楼、电厂以及交通、供水、照明等基础设施等等。目前，正在意大利米兰和罗马尼亚Timisoara试验，如何利用这个平台的组件，通过集成城市供水管网和发电基础设施等输出的数据，减少漏水量和最大限度地降低耗电量。此外，正在德国柏林、意大利Rovereto和芬兰坦佩雷发起旨在优化交通的试点项目。

这样的项目有望产生海量数据，从这些数据中可以形成新的知识。西门子中央研究院可持续发展城市技术创新项目负责人Bernd Wachmann解释道：“随着数据传入城市智能平台，数据分析算法将能够实时评估遍布城市的各种系统的运行情况。”该平台的长期愿景着眼更远。平台项目经理Christian Schwingenschlogl表示：“可以预见的是，由此将产生某种数据生态系统。它就像一个自然系统，其中每个组成要素都将具备反馈循环，因此，这个系统——以及最终整座城市——都能在自然能源限制范围内进行自我调节。”

城市智能平台由一组可适应城市*要求的模块化程序构成，可以从多种不同的基础设施系统收集数据，将之转换为标准化格式，并在这些数据之间建立关联，以及将这些数据与诸如天气预报和历史数据模式等其他信息相结合。Wachmann指出，其结果是可清晰明了地了解各种城市活动过程，从而为节约资源和节省资金开启了机会之门。

Arthur F. Pease

美国空军学院大幅降低能源成本

据美国能源信息署日前发布的研究报告称，到2035年，全球能耗增幅将超过50%。为了积极应对这一趋势，西门子中央研究院与波音能源结成战略联盟，提出了一个采用西门子高级楼宇自控和能源管理技术的解决方案，有望将楼宇能耗降低40%，将峰值负荷降低25%。西门子与波音携手加州大学伯克利分校及KEMA服务公司，为位于科罗拉多州的美国空军学院部署西门子智能楼宇管理系统。这个系统经专门设计，可无缝集成单独控制的楼宇及楼宇子系统，从而最大限度地降低总能耗。

位于新泽西州普林斯顿的西门子美国研究院自动控制技术领域研究小组组长Yan Lu博士解释道：“较之当前市场上现有的系统，西门子智能楼宇管理系统是一个面向用电设备和供电系统的集成化程度更高的解决方案。现在，可以将曾经由多家厂商提供的不同服务，整合到一个更为精简的系统中，打造出涵盖整个园区的优化动态节能解决方案。”通过将不同的子系统和楼宇集成到一个统管全局的能源监测和控制系统中，智能楼宇管理系统可以顺应内部及外部环境的变化，为一栋楼宇或一个建筑群做出能源管理决策。虽然大多数系统都依赖于静态编程和设置，但智能楼宇管理系统利用了创新动态决策流程，以便实现根据天气和占用情况的变化，提高能源利用效率。而根据动态电价作出相应调整，还能进一步节省电能。目前正在开展深度能效和微型电网级需求响应试验项目。

重访Odaka

2011年3月，一场海啸掀起15米高的巨浪，猛烈地冲击福岛*核电站。由此引发的核泄漏事故致使日本关闭其所有核电站。从那时起，日本一直在探寻如何才能以经济高效、保护环境并且安全的方式，满足其用电需求。有一点是确凿无疑的：日本的能源市场将迎来变革。

当海水漫到他的脖子时，Yoshiki Konno以为自己就要命丧黄泉了。那天，他挽救了数十条生命。当海啸袭来之际，Konno驱车来到福岛地区的海滨小镇Odaka，警告当地居民海啸正汹涌而至。他挨家挨户劝导居民逃往高地，因为再过几分钟，海啸就将吞没这片地区。他深知，尽管已经发出了警报和公共警告，仍有一些人不愿舍弃家园。但就连Konno也没想到，海浪竟高达15米。作为Odaka小镇的行政官员之一，现年63岁的Konno负责防灾减灾工作。他说：“在我回去的路上，海浪涌入我的汽车，整个车厢几乎灌满了水。海水已经淹到我的眉毛。水面与车顶之间只剩一小块空间可供不时探头呼吸，直到海啸渐渐退去。”

这场海啸是由里氏9.0级地震引发的。滔天巨浪吞噬了一切，位于地势较高处的Odaka镇侥幸脱险。2011年3月11日，约1.6万人失去了宝贵生命。继地震和海啸之后，翌日，约17公里开外的福岛*核电站的反应堆先后发生多次堆芯熔毁事故。海水浸入反应堆建筑，导致应急电力系统和大多数配电箱故障。危机在蔓延。

同日本的许多人一样，Konno再也不相信核电是安全的。2011年3月，日本有54座核电站在运行，如今，所有这些核电站已全部关停。其中许多反应堆已有数十年役龄，现在正在接受*的安全检查。但是，对于哪种能源构成将确保日本的竞争力，甚或带来新的经济发展机会，日本国内尚未达成*意见。德国希望籍能源转型之机充分挖掘经济增长潜力，日本亦有意效仿此举。

海啸吞噬了日本东海岸广大地区。Odaka镇的行政官员Yoshiki Konno失去他的故土（上图）。

探寻适当的能源构成。日本能源经济研究所（IEEJ）所长Masakazu Toyoda说：“我们需要经济划算的电力，以支持我们的工业界保持竞争优势。仅仅依赖于矿物燃料，我们无法实现这一点，因为大部分矿物燃料都要靠进口。而开发可再生能源的成本，比进口能源还要高昂。”尽管如此，Toyoda对2030年日本的能源构成有明确的设想。到那时，可再生能源的比重将达到约20%，核电站的供电量将占全国能源需求的四分之一左右，其余能源则由矿物燃料提供。

自福岛核电站核泄漏事故以来，日本大多数地方的工业电价已上涨了多达20%。为了抵消关停核反应堆造成的不利影响，电力公司只是简单地重新启用了陈旧的矿物燃料发电厂。因此，备用容量从10%左右萎缩至仅3%。一次将导致整个电网陷于瘫痪。

建造新的高能效燃气电厂，可以从一定程度上缓解这个问题。在日本，燃气电厂的发电量已占全国总耗电量的40%左右。日本是最大的天然气进口国。但自福岛核电站核泄漏事故发生两年以来，矿物燃料进口量的增长，已使日本一度令人羡慕的贸易顺差急转直下，沦为前所未闻的贸易逆差。

东京都环境局副局长Shoji Kobayashi坚信，只要同时在其他方面加紧节约能源，日本就有条件提高可再生能源在能源构成中的比重。Kobayashi的工作场所，即东京市政府办公大楼，是一栋高48层的大厦。作为东京的地标性建筑物之一，这栋声名在外的大厦拥有迷人的景色。傍晚时分，从高层眺望，这座特大城市的璀璨灯光汇成了一片无尽*，堪称举世无双的美景。拥有超过3500万人口的东京是全球人口最密集的大都会地区。尽管这个地区的面积仅占日本国土陆地面积的3.5%左右，其居住人口却占全国总人口的28%。

Kobayashi说：“只要每个人都将空调温度稍微调高一点，少开几次灯，就能节约大量电能。”他坚信，的电能，是不必生产出来的电能。现在，东京市政厅的空调系统已被设置为28摄氏度，并且夜间将*关闭。为了进一步降低耗电量，许多荧光灯管被直接取下。灯开关贴纸的图案是一名武士手持荧光灯管，做舞剑状，大喊“节约用电！”

自2011年3月发生核泄漏事故以来，得益于这样的省电举措，日本已经大幅降低其用电需求。事实上，夜间峰值负载降低了约2000万千瓦——相当于14座核电站的总输出功率。然而，从长远来看，仅仅取下荧光灯管是不够的。更为有效的解决方案是使用智能楼宇技术。譬如，平均而言，配备了高能效解决方案的建筑物的能耗比常规建筑物低30%。

Kobayashi说：“节能是正确的做法，但光靠节能，还不能解决日本的能源问题。日本必须同时大幅提高可再生能源发电的比重，包括太阳能发电和风电以及地热能。位于日本北部的北海道是建设风电场的理想地点之一。”目前，风电仅占日本总发电量的0.4%，而在德国，这个数字是7%左右。

风电与地热能。Euros是一家日本企业，其经营的风电场分布于8个国家，总装机容量为227万千瓦。Euros公司*执行官Masami Shimizu表示：“我们是日本的风电先锋。这个领域存在一定风险，但只要开发得当，风电就能为保护气候做出巨大贡献。”不久前，Euros为其在本州岛西北海岸修建的秋田港风电场订购了西门子风电机组。这些风电机组的轮机叶片长达101米，单机容量为3 000千瓦。Shimizu说：“如今的管制要求太多。放开管制将有助于发展风电。”他指出，如果仅从技术可行性的角度考虑，那么日本的风电装机容量可以达到2.8亿千瓦。

日本还拥有可观的地热资源，这意味着，未来日本可以利用温泉来生产更多电能。一千年来，温泉浴在日本一直备受推崇。可以想像，有朝一日，日本也将利用温泉来驱动蒸汽轮机，实现高达3400万千瓦的总发电量。

潮汐能是另一种能量来源。在这方面，日本也拥有得天独厚的地理优势。在日本的一些地方，开发潮汐能既可以创造经济效益，又不会危害环境。西门子是这项技术的先驱。

然而，要提高可再生能源发电比重，日本面临的一个巨大障碍是，难以将新的环保电力并网。其背后的主要原因是，日本电力市场上几乎没有任何竞争。长期以来，10家电力垄断企业瓜分了日本的电力市场。福岛*核电站的运营商——东京电力公司（TEPCO）便是其中之一。因此，居住在东京电力公司所覆盖的市场区域内的人们，只能向东京电力公司购买电能。

另一大不利因素是，电网本身有所不足。集成化程度更高的电网能够在发生紧急状况时稳定日本的电能供应；同时，这也是提高可再生能源发电比重的前提条件之一。西门子能源在日本的负责人Kenichi Fujita说，实现这一点所需的技术已经问世多时。譬如，他指出：“借助高压直流输电线路，我们能够以很低损耗将大量电能从日本北部多风地区输送至大都会地区，如东京和大阪。”

这样的输电线路尚遥不可及。许多人认为，只有将电力生产与电网运行相分离之后，才有可能扩建并重组日本的电力网络。很早以前，世界其他地方便已通过这种方式为电力市场松绑。实际上，松绑意味着发电企业不能同时经营电网，独立发电商必须有权向电网输送其生产的电能。

革命性愿景。软银集团总裁兼*执行官孙正义为日本电力市场提出了或许革命性的愿景。孙正义是一位白手起家的亿万富翁，他带领软银集团着力把移动通信业务作为发展支柱。但是，自从2012年7月日本政府出台太阳能发电和风电上网电价补贴政策之后，软银集团便投身能源行业。软银发言人Naoki Nakayama说：“我们想要成为日本的*环保电能供应商。”

Nakayama坦承，软银迈出这一步殊非易事。他说：“最初，所有董事会成员都对进军能源行业持反对意见。孙正义不得不逐一说服每个人，请他们支持他提出的愿景。”

软银计划在2015年之前，在日本建成超过26万千瓦太阳能发电和风电装机容量。然后，他打算向海外扩张，在蒙古修建风电场，并最终打造一个亚洲超级电网，将包括日本在内的亚洲各国的电力网络连接起来。

尽管这样的想法看似天方夜谭，但像孙正义这样的企业家正在鼓励他们的同胞追求宏大的梦想。经历了20年的通货紧缩和经济停滞，日本经济正在复苏，原有的经济结构摇摇欲坠。商业咨询企业KPMG的Yotaro Akamine说：“这种新的乐观情绪已经感染到能源行业。目前，可再生能源发电在日本电能构成中的比例仅为1%，但到2030年这个数字可以增至30%。关键推动因素是市场放开和电力网络松绑。”

KPMG在东京的合伙人Shuji Miyasaka表示：“不论日本决定走哪条道路，能源改革的关键步伐已经迈出。”包括目前正在规划和建造的燃煤电厂和燃气电厂，以及从西门子购买的燃气轮机。其中部分燃气轮机将安装在冲绳，在这里西门子也将负责维护工作。

自福岛核电站核泄漏事故以来，日本也开始致力于发展清洁能源，包括大举投资建造高能效矿物燃料发电厂，加大力度发展可再生能源，以及推出系统化的节能措施。然而，这些道路究竟会走向何方，尚不明朗。没有人知道，今后几年日本的核电站将何去何从。就连Yoshiki Konno也不排除核能将暂时回归的可能性。

福岛核电站周围的辐射水平仍在不断升高，关于泄漏的报道时常见诸报端。提高诸如风电等可再生能源发电比例，有助于日本以更可持续的方式满足其未来的用电需求。此外，日本也大力倡导节约用电——有时甚至借助充满力量感的宣传画（上图）。

有时，他驱车回到Odaka，沿着荒废的街道缓步而行，而他原来的家就在被毁反应堆附近。这次核泄漏事故致使约15万人不得不背井离乡。向城外行驶一小会之后，他的盖革计数器显示，辐射水平高达每小时10微西弗，这个值是东京天然本底辐射值的100倍。现在，曾拥有约1.3万居民的Odaka只有白天才对访客开放。Konno说：“残砖碎瓦尚未被*清理干净，因为这座小镇是在之内。这里相当阴森——许多地方还是原封未动的海啸袭击刚刚结束时的样子。”

被地震摧毁的家园遗址随处可见；火车站旁，已经被丢弃两年多的自行车锈迹斑斑。用钉子钉死的窗户依然紧闭，波纹铁皮墙从框架上脱开，随风拍打。遇难车辆散落镇外的田里，一如当初海啸把它们冲到那里时的样子。从扬声器里传来轻柔的日本流行歌曲。Konno想让音乐在这座荒无人烟的空城里回荡，这样像他一样的人在造访Odaka时就不会感到孤独。他们每次只能在这里停留几个小时。

扬声器里传来一个女性心碎的歌声。在这里，盖革计数器也在嘀嘀作响，不过，在Odaka的这个地区，辐射量相对较低，为每小时0.23微西弗。