索尼开源微电网核心模块，促进可再生能源利用 索尼计算机科学实验室公司 CSL OES 核心模块 APIS 开源

从2020年12月1日起，索尼计算机科学实验室公司（下称：索尼CSL，总裁兼CEO：北野宏明）将其开发的“开放能源系统（Open Energy Systems™，下称：OES）的核心模块——自主电力交换系统（下称：APIS）进行开源，即免费向公众开放。OES系统搭载了索尼自主研发的点对点（P2P）电力交换技术。

       近年来，气候变化问题日益严重，这迫切需要我们大规模地用可再生能源替换矿物燃料能源。可再生能源有多种利用形式，而索尼CSL一直在研发被称为微电网的电力系统，该系统具有分散性，高度可扩展性和极强的抗自然灾害能力。微电网利用分散的可再生能源，包括太阳能和其他能源，来产生、存储和分配供特定区域使用的电力，同时减少温室气体排放。 这是一个高度弹性的电力系统，可较大程度地减少从发电到消耗的传输和分配距离，从而降低自然灾害造成的物理损害。

       索尼CSL已在非洲和日本冲绳等地完成了与微电网OES相关技术的试点项目。在冲绳科学技术大学院大学（OIST），已经为教职工住房提供了五年的电力，这证实了相关技术既稳定又实用。索尼CSL的使命是“为人类的未来进行研究”，如果要履行这一使命，索尼CSL有责任以现有的较佳方式输送研究成果。

       这也是索尼CSL将独立研发的自主电力交换系统（APIS）软件开源的原因：为解决气候变化这一全人类的共同挑战做出贡献。 索尼相信，开源该技术，将促进各种开放式创新，激发各方利益相关者的参与，使大学和科研机构在可再生能源方面加速从研发到现实的转换，并催生与微电网相关的初创企业。与仅由索尼CSL拥有这种技术相比，开源能够让这种技术更快、更广泛地得到应用。

OES和APIS开发背景

       目前，大多数常规的交流电（AC）微电网依靠热电联产，热电联产使用石油或天然气作为稳定能源，这意味着二氧化碳（CO2）排放量永远不会降到零。 同样，如果没有足够的电池，则会限制电网中可再生能源的带入量，这是由于交流发电机无法完全灵活地响应太阳能和其他可再生能源（即反向功率）的突然波动。这些都是实际存在的难题。

       而开放能源系统（OES）技术通过直流（DC）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及分散式电池可在电网内直接连接。自主电力交换系统（APIS）是实现该技术的“核心模块”软件，它具有三个显著特征。

1、灵活的电网扩展：由于电力交换是自主的，因此微电网可以灵活扩展，而无需从头开始重新设计系统。

2、可再生能源的有效利用：由于分散式发电机与分散式电池之间会发生电力交换，因此尽管发电量存在波动，也可有效利用可再生能源。

3、弹性：由于这些特性，可以构建具有高弹性的电力系统。

       尽管OES直流（DC）微电网技术的优点经常被讨论，但事实是，关于这些系统的开发和管理方式、如何在研发项目中实施以及被企业家使用的信息很少。为了改变这种状况，索尼CSL开发了独有的OES分散式电池直流（DC）微电网（包括可以自主与电网协同工作的分散式电池系统）和APIS管理软件。

APIS的功能

       通过分散电池之间的P2P电力交换，索尼CSL开源的APIS软件允许创建主要使用可再生能源运行的微电网，并提供具有更高弹性的电池系统。该系统可以自动灵活地进行电力交换，以响应社区中各个住宅和设施的需求以及可再生能源的特征性波动。 严格监管社区内部的供需平衡，从而提高了能源独立性。

在电脑上模拟微电网电力交换

       对于正在考虑采用微电网技术的组织/个人，通过APIS，可以在各种参数下进行电力交换的运行验证。

微电网电池系统的控制方法

       通过为每个电池设置APIS和设备驱动程序，可以构建一个灵活的、与各种类型硬件协同工作的微电网系统。

APIS微电网的特点

● 分散式电池的协调控制，提高了可再生能源（分布稀疏、随时间变化较大）的使用效率。

● 可扩展性。只需两个电池就可以启动，并且可以灵活方便地扩展系统。

● 一个即使在微电网发生故障时，也能继续应急运行的系统。

● 远程监控，提供任何故障的自动通知，使系统操作更容易。

● 停电后，可轻松实现 “无电源启动”——无需依赖外部电源即可恢复供电。

● 在特定区域内有效利用和分享电力，即使在没有大型发电厂或可靠电网的地区。

自主、分散和协调的电力交换控制

试点项目

       在冲绳科学技术大学院大学（OIST），自2014年12月以来，已为19个教职工住宅安装了能源系统——采用太阳能电池板和电池并使用了APIS技术。

       即使在常规的交流电源关闭检查时，这套OIST能源系统也能成功地提供约10小时的连续供电。此外，它还能提供来自可再生能源的高达60.8%的日供电量，年均33.3%的总供电量 （来自2017年索尼CSL的测量数据）。

       该教职工住宅项目的目的是验证传统的电力系统和OES是否可以协同工作。每个住宅的容量被设定为3.5kW的光伏电池和4.8kWh的电池，这意味着OES将满足总电力需求的30%到60%。

       然而，通过加强这一能力将有可能提高可再生能源的使用比例。（据模拟情况来看，光伏10.0kW加上15.0kWh电池的容量意味着93%的电力来自可再生能源）（该项目得到了冲绳县政府 “亚热带地区及岛屿能源基础设施技术研究资助计划 ”的支持。）

       该测试还将会与冲绳科学技术大学院大学（OIST）、沖创工股份有限公司（Okisokou.Co., Ltd.）、索尼业务运营公司合作共同进行。

在冲绳科学技术大学院大学运行的系统；各住宅的实时电量监控

来自索尼CSL总裁兼首席执行官北野宏明的评论：

       “索尼CSL（索尼计算机科学实验室）的使命是为了人类未来而研究。为了完成这一使命，我们的努力将不仅限于OES。

       我们还在研究和实施从协生农法™（一种生态优化的栽培方法，利用植物特性和环境条件，让多种植物竞争和共存以实现较优生长）到近地轨道光通信网络等项目。我们所面临的环境挑战不仅仅是二氧化碳浓度问题，我们还必须自问：如何维持甚至增加生物多样性？有没有一种技术可以让我们在维持或提高现有生活水平的同时，大幅减少对资源的消耗？我们将如何实现成功应对这些挑战所需的社会变革？

       特别是在气候变化方面，我们需要假设已经处于 “气候异常 ”的危险之中，也就是在气候正发生不可逆变化之时采取行动。考虑到这一点，我们必须迅速和广泛地采用可再生能源系统，例如我们在OES中看到的，以便在不稳定的环境中提供稳定的电力供应。通过使OES/APIS开源，我们希望不断扩大这个项目的利益相关方，从而为实现社会的可持续发展做出贡献。”

开放能源系统（OES）

官网地址：https://www.sonycsl.co.jp/sp/287/

自主电力交换系统（APIS）

官网地址：https://www.sonycsl.co.jp/tokyo/11481/

（本文译自英文原文，供参考）