? ? ? ?從2020年12月1日起，索尼計算機科學實驗室公司（下稱：索尼CSL，總裁兼CEO：北野宏明）將其開發(fā)的“開放能源系統(tǒng)（Open Energy Systems?，下稱：OES）的核心模塊——自主電力交換系統(tǒng)（下稱：APIS）進行開源，即免費向公眾開放。OES系統(tǒng)搭載了索尼自主研發(fā)的點對點（P2P）電力交換技術。
? ? ? ?近年來，氣候變化問題日益嚴重，這迫切需要我們大規(guī)模地用可再生能源替換礦物燃料能源?？稍偕茉从卸喾N利用形式，而索尼CSL一直在研發(fā)被稱為微電網(wǎng)的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有分散性，高度可擴展性和極強的抗自然災害能力。微電網(wǎng)利用分散的可再生能源，包括太陽能和其他能源，來產(chǎn)生、存儲和分配供特定區(qū)域使用的電力，同時減少溫室氣體排放。 這是一個高度彈性的電力系統(tǒng)，可最大程度地減少從發(fā)電到消耗的傳輸和分配距離，從而降低自然災害造成的物理損害。
? ? ? ?索尼CSL已在非洲和日本沖繩等地完成了與微電網(wǎng)OES相關技術的試點項目。在沖繩科學技術大學院大學（OIST），已經(jīng)為教職工住房提供了五年的電力，這證實了相關技術既穩(wěn)定又實用。索尼CSL的使命是“為人類的未來進行研究”，如果要履行這一使命，索尼CSL有責任以現(xiàn)有的最佳方式輸送研究成果。
? ? ? ?這也是索尼CSL將獨立研發(fā)的自主電力交換系統(tǒng)（APIS）軟件開源的原因：為解決氣候變化這一全人類的共同挑戰(zhàn)做出貢獻。 索尼相信，開源該技術，將促進各種開放式創(chuàng)新，激發(fā)各方利益相關者的參與，使大學和科研機構(gòu)在可再生能源方面加速從研發(fā)到現(xiàn)實的轉(zhuǎn)換，并催生與微電網(wǎng)相關的初創(chuàng)企業(yè)。與僅由索尼CSL擁有這種技術相比，開源能夠讓這種技術更快、更廣泛地得到應用。
OES和APIS開發(fā)背景
? ? ? ?目前，大多數(shù)常規(guī)的交流電（AC）微電網(wǎng)依靠熱電聯(lián)產(chǎn)，熱電聯(lián)產(chǎn)使用石油或天然氣作為穩(wěn)定能源，這意味著二氧化碳（CO2）排放量永遠不會降到零。 同樣，如果沒有足夠的電池，則會限制電網(wǎng)中可再生能源的帶入量，這是由于交流發(fā)電機無法完全靈活地響應太陽能和其他可再生能源（即反向功率）的突然波動。這些都是實際存在的難題。
?
? ? ? ?而開放能源系統(tǒng)（OES）技術通過直流（DC）微電網(wǎng)克服了這些問題。使用太陽能和其他可再生能源的分散式發(fā)電機及分散式電池可在電網(wǎng)內(nèi)直接連接。自主電力交換系統(tǒng)（APIS）是實現(xiàn)該技術的“核心模塊”軟件，它具有三個顯著特征。
1、靈活的電網(wǎng)擴展：由于電力交換是自主的，因此微電網(wǎng)可以靈活擴展，而無需從頭開始重新設計系統(tǒng)。
2、可再生能源的有效利用：由于分散式發(fā)電機與分散式電池之間會發(fā)生電力交換，因此盡管發(fā)電量存在波動，也可有效利用可再生能源。
3、彈性：由于這些特性，可以構(gòu)建具有高彈性的電力系統(tǒng)。
? ? ? ?盡管OES直流（DC）微電網(wǎng)技術的優(yōu)點經(jīng)常被討論，但事實是，關于這些系統(tǒng)的開發(fā)和管理方式、如何在研發(fā)項目中實施以及被企業(yè)家使用的信息很少。為了改變這種狀況，索尼CSL開發(fā)了獨有的OES分散式電池直流（DC）微電網(wǎng)（包括可以自主與電網(wǎng)協(xié)同工作的分散式電池系統(tǒng)）和APIS管理軟件。
APIS的功能
? ? ? ?通過分散電池之間的P2P電力交換，索尼CSL開源的APIS軟件允許創(chuàng)建主要使用可再生能源運行的微電網(wǎng)，并提供具有更高彈性的電池系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動靈活地進行電力交換，以響應社區(qū)中各個住宅和設施的需求以及可再生能源的特征性波動。 嚴格監(jiān)管社區(qū)內(nèi)部的供需平衡，從而提高了能源獨立性。
在電腦上模擬微電網(wǎng)電力交換
? ? ? ?對于正在考慮采用微電網(wǎng)技術的組織/個人，通過APIS，可以在各種參數(shù)下進行電力交換的運行驗證。
微電網(wǎng)電池系統(tǒng)的控制方法
? ? ? ?通過為每個電池設置APIS和設備驅(qū)動程序，可以構(gòu)建一個靈活的、與各種類型硬件協(xié)同工作的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
APIS微電網(wǎng)的特點
● 分散式電池的協(xié)調(diào)控制，提高了可再生能源（分布稀疏、隨時間變化較大）的使用效率。
● 可擴展性。只需兩個電池就可以啟動，并且可以靈活方便地擴展系統(tǒng)。
● 一個即使在微電網(wǎng)發(fā)生故障時，也能繼續(xù)應急運行的系統(tǒng)。
● 遠程監(jiān)控，提供任何故障的自動通知，使系統(tǒng)操作更容易。
● 停電后，可輕松實現(xiàn) “無電源啟動”——無需依賴外部電源即可恢復供電。
● 在特定區(qū)域內(nèi)有效利用和分享電力，即使在沒有大型發(fā)電廠或可靠電網(wǎng)的地區(qū)。
自主、分散和協(xié)調(diào)的電力交換控制
試點項目
? ? ? ?在沖繩科學技術大學院大學（OIST），自2014年12月以來，已為19個教職工住宅安裝了能源系統(tǒng)——采用太陽能電池板和電池并使用了APIS技術。
? ? ? ?即使在常規(guī)的交流電源關閉檢查時，這套OIST能源系統(tǒng)也能成功地提供約10小時的連續(xù)供電。此外，它還能提供來自可再生能源的高達60.8%的日供電量，年均33.3%的總供電量 （來自2017年索尼CSL的測量數(shù)據(jù)）。
? ? ? ?該教職工住宅項目的目的是驗證傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和OES是否可以協(xié)同工作。每個住宅的容量被設定為3.5kW的光伏電池和4.8kWh的電池，這意味著OES將滿足總電力需求的30%到60%。
? ? ? ?然而，通過加強這一能力將有可能提高可再生能源的使用比例。（據(jù)模擬情況來看，光伏10.0kW加上15.0kWh電池的容量意味著93%的電力來自可再生能源）（該項目得到了沖繩縣政府 “亞熱帶地區(qū)及島嶼能源基礎設施技術研究資助計劃 ”的支持。）
? ? ? ?該測試還將會與沖繩科學技術大學院大學（OIST）、沖創(chuàng)工股份有限公司（Okisokou.Co., Ltd.）、索尼業(yè)務運營公司合作共同進行。
在沖繩科學技術大學院大學運行的系統(tǒng)；各住宅的實時電量監(jiān)控
?來自索尼CSL總裁兼首席執(zhí)行官北野宏明的評論：
? ? ? ?“索尼CSL（索尼計算機科學實驗室）的使命是為了人類未來而研究。為了完成這一使命，我們的努力將不僅限于OES。
? ? ? ?我們還在研究和實施從協(xié)生農(nóng)法?（一種生態(tài)優(yōu)化的栽培方法，利用植物特性和環(huán)境條件，讓多種植物競爭和共存以實現(xiàn)最優(yōu)生長）到近地軌道光通信網(wǎng)絡等項目。我們所面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)不僅僅是二氧化碳濃度問題，我們還必須自問：如何維持甚至增加生物多樣性？有沒有一種技術可以讓我們在維持或提高現(xiàn)有生活水平的同時，大幅減少對資源的消耗？我們將如何實現(xiàn)成功應對這些挑戰(zhàn)所需的社會變革？
? ? ? ?特別是在氣候變化方面，我們需要假設已經(jīng)處于 “氣候異常 ”的危險之中，也就是在氣候正發(fā)生不可逆變化之時采取行動?？紤]到這一點，我們必須迅速和廣泛地采用可再生能源系統(tǒng)，例如我們在OES中看到的，以便在不穩(wěn)定的環(huán)境中提供穩(wěn)定的電力供應。通過使OES/APIS開源，我們希望不斷擴大這個項目的利益相關方，從而為實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻?！?/p>
開放能源系統(tǒng)（OES）
官網(wǎng)地址：https://www.sonycsl.co.jp/sp/287/
自主電力交換系統(tǒng)（APIS）
官網(wǎng)地址：https://www.sonycsl.co.jp/tokyo/11481/
（本文譯自英文原文，供參考）
