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世界之巔

2040年，南極。三座科考站必須自行發電。因此，其中一座設施承擔起了建立一個智能的、二氧化碳中和的安**源供應系統的任務。在一艘高懸空中的飛艇上，兩兄弟談起了這個系統的工作原理。

“景色太美了！”隨著飛艇離開厚厚的冰面從基地向空中升起時，Peter不由得贊嘆道。Niklas應和道：“是啊，多美啊！就算在冰面上，南極的美妙風光也讓人如癡如醉，但只有在空中，才能真正感受到這廣袤的冰原和荒蕪的懸崖所展現的恢弘與壯麗。”

就在此時，機艙內發出了一聲短促的信號提示音，飛艇停止升高。Niklas向哥哥解釋道：“我們抵達較大高度了。”他雙手一攤繼續道：“歡迎來到南極較高的觀察平臺。本次航行期間，我將是你的私人導游。”

Peter哈哈大笑，眼前這*一**的南極全景令他心曠神怡。他指著下方冰面上綿延開的三座科考站說道：“哇，下面這些建筑物看起來就像一座小鎮。看得出來，許多研究機構都在你周圍設立了站點。”Niklas贊同道：“是的，它們紛紛在這里設立站點。其中一家研究所正在研究冰芯，以期查明氣候變化趨勢和地球磁場的移動情況。另一家研究所則在尋找具有抗菌屬性的微生物。你也知道，我所在的公司正在竭盡全力建立二氧化碳中和的電能供應系統，這個系統將不僅實現智能化，而且較重要的是，它能為三座科考站提供可靠的電能。”

Peter目不轉睛地凝視著窗外的風景點頭道：“對于搭建微型電網，世界上還有哪個地方的條件像這樣惡劣？只要能在這兒取得成功，你將無往不勝。不過，你的工作究竟是什么樣的呢？”他弟弟指著科考站附近的可再生能源發電設備解釋道：“我們供應的電能來自經得起嚴寒考驗，不會結冰的風電機組和太陽能電池板，此外，我們利用太陽能集熱器來供應熱水。這些設備生產的電能將被輸送至各個科考站。但僅靠這些電能不足以向這些建筑物進行持續供電。”

沿著這條思路，Peter接著道：“不論是白天還是黑夜，盛夏還是嚴冬，肯定存在大幅波動。”Niklas點頭道：“是的，科考站必須順應這種情況，根據供應來調節需求。”Peter不禁搖了搖頭，問道：“但要做到這一點，必須提前知道可供應的電能有多少，不是嗎？”

Niklas大笑著回答：“說的沒錯，但是，你很快就會看到，要做到這一點，不需要使用魔力。”他在觸控板上鍵入了一個代碼。飛艇的全景式窗戶上立即出現了疊加在科考站圖形上的橫截面、圖表和網絡投影。投影符合兄弟倆各自的視角。Peter驚奇地問道：“這是什么？”

Niklas說：“這是我們所做工作的圖形化顯示。我們的電能供應系統必須要預測未來的發電量。這要歸功于一款基于神經網絡的學習軟件。它可以比較未來幾天的天氣預報，將季節特性納入考慮，并且可以根據經驗推斷出每一座科考站在每天不同時段的用電量。

“在這些參數的幫助下，系統將能預測出未來幾天的發電量，精確度高達正負兩三個百分點。通過比較預計的供應量與需求量，還能確定哪些天將出現供不應求的情況。”

聽到這兒，驚奇不已的Peter簡直不知道該先看哪個投影好。他問道：“但是，科考站怎樣才能做到根據每天的電能供應波動來調節需求，而不影響其運行呢？”

他弟弟寬慰他說：“我們的研究人員根本注意不到這一點。根據這些信息，一個將所有科考站連接起來的智能電網將自動完成設置。不論是通風控制系統、照明、飲用水凈化、溫室，還是靈敏的實驗室設備，這個智能電網知道這三座科考站的所有用電設施及其重要程度。這樣一來，這個系統將能計算出各個用電系統在功能不受限制的情況下可承受的較長斷電時間。通過這種方式，這個智能電網可以根據預計的電能供不應求情況，及時作出響應。”

突然，Peter發現遠處有些什么東西，他說：“啊，那是氫氣罐嗎？原來蓄能裝置在這兒。”Niklas朝他露出了笑容，說道：“在南極，夏季較晝的日子里，全天24小時陽光普照，發電量遠**用電量。我們利用過剩的電能來融化冰雪，利用電解技術將水分解為氧氣和氫氣。然后，我們將制得的氫氣儲存到氫氣罐中，并在冬季當電能**時，借助燃料電池，用這些氫氣來產熱發電。

“你看，這是一個近乎二氧化碳中和的電能供應系統，哪怕是在發電量微乎其微的日子里，我們也有充足的電能供應。現在，我的團隊正在研究如何將我們在這里獲得的數據整合到智能化程度更高的解決方案中。畢竟，世界上使用高效解決方案至關重要的地方不只是這里。”

Niklas為這趟特殊之旅劃上了句號。他望著哥哥問道：“喜歡么？”Peter回答說：“棒較了！看到你通過將生產者、消費者以及整個數據分析過程聯網所實現的這一切，真是太令人震撼了。”接著，他猛地摟住弟弟的脖子，就像兒時那樣。“不過你為在這兒工作付出的代價可不小啊，瞧你為了不被凍僵裹得嚴嚴實實的那樣，膽小鬼！來吧，我們降落吧。我給你帶了點東西，你肯定會喜歡。我好不容易才騙過補給船船長那條貪吃的狗，偷偷把東西帶到這兒來。”Niklas問道：“到底是什么東西啊？”Peter神秘地笑著說：“猜猜看，我可以告訴你的是，對付它你得費不少力氣。”

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**城市安全

去年10月，**級風暴“桑迪”令這座“**入眠的城市”打了個“小盹”。然而，這場風暴結束后，痛定思痛，這座擁有800萬人口的城市正在采取各項措施，以**其5個行政區能夠應對氣候變化帶來的挑戰。

同往常一樣，聯合廣場上人頭攢動、熙熙攘攘。這是平常的一天，從地鐵站里涌出的上班族邁著輕快的腳步匆匆趕路。課間休息時分，大學生們在公園里休憩聊天。形形色色的街頭藝人正在展示五花八門的才藝，而小孩子們則在人行道上下棋。男女企業家們紛紛駐足停歇，呼吸一口新鮮空氣，或是抽根煙。眾多游客漫步徜徉其間，感受這座城市的充沛活力，偶或拍幾張照片。

當紐約大學的學生Alyssa Torske和幾個朋友在**級風暴“桑迪”襲擊紐約之后的那個傍晚冒險走出宿舍時，聯合廣場已面目全非。整座城市陷入了一片黑暗。路上沒有一輛車開過，也看不到任何人。指路牌被從鋼柱上撕扯下來，到處都是殘磚破瓦，亂枝縱橫，一片狼藉。一能聽到的聲音是呼嘯的風聲和刺耳的警報聲。Torske回憶道，“幽暗死寂的街道，仿佛《僵尸世界大戰》里，人類世界遭僵尸襲擊后的末日場景。”

**級風暴“桑迪”奪去了41名紐約人的生命，致使**過80萬紐約市居民無電可用。風暴卷起4米高的巨浪，裹挾著5億噸海水猛力沖擊紐約市海濱邊緣地區，包括曼哈頓下城區。海水沖毀了橋梁、隧道和道路，地鐵停駛一個星期。企業被迫歇業。紐約證券交易所連續兩天停止交易。造成的損失有多大？僅財產和經濟損失就高達190億美元左右。

“桑迪”堪稱少有的**級風暴。盡管如此，近年來，由曼哈頓、皇后區、布朗克斯、布魯克林和斯塔騰島等5個行政區組成的紐約市，已經遭遇了越來越多的較端天氣事件，包括2011年8月的颶風“艾琳”。自2007年以來，龍卷風橫掃紐約市的頻率越來越高。此外，在炎熱的夏季，熱浪持續時間越來越長。

2012年是美國歷史上有記錄以來較熱的一年。科學家警告道，平均氣溫將繼續升高。紐約市市長布隆伯格召集的專家研究小組預計，到2050年，紐約地區的海平面可能上升75厘米以上。因此，預計居住在洪災高發區域的紐約人數量將增加一倍多，達到80萬。同一時期，位于洪泛區的電廠占紐約市全部電廠的比例將從53%飆升至97%。**再保險公司瑞士再保險預計，2050年，像“桑迪”這樣的風暴可能要花掉紐約市900億美元的預算。

“桑迪”表明，紐約必須增強其基礎設施的災害承受能力。為了實現這一目標，紐約市市長布隆伯格發起了一項斥資200億美元的計劃，以投資建設強韌型設施，加強紐約市的防御力量。報告概述了諸多計劃，包括修訂建筑法規，以保護關鍵型基礎設施，以及投資修建防洪設施，如防洪堤、堤壩和導流洞封堵頭等，以保護紐約市綿延520英里的海岸線。布隆伯格說：“漸漸地，經過數年乃至數十年的不懈努力，我們將建成一座能夠經受住更嚴峻的考驗、克服所有挑戰的固若金湯的城市。”

雄偉的防洪堤將幫助把海水擋在城外，但要提高城市的災害承受能力，還要求投資于旨在提高基礎設施的冗余度和通信能力，實現分布式部署，以及加快應急速度的技術。紐約市正在與西門子合作開展一系列強韌型基礎設施建設項目。

其中一個已經改善了紐約市的災害承受能力的大型項目，是西門子提供的能夠跨越很遠的距離，以較低的損耗輸送電力的高壓直流輸電線路（HVDC）。自2013年6月起，由西門子提供設備的一條高壓直流背靠背輸電線路已將新澤西電網與紐約市電網連接起來，以根據需要向紐約市輸送66萬千瓦的補充電力。雖然新澤西電網與紐約市電網之間早已實現互連，但這條背靠背輸電線路在提高輸電容量的同時，還具備快速響應功能。換句話說，它對兩側電網都能起到穩定作用，可降低電力斷供風險。2007年，一個由西門子提供設備，以幫助穩定長島電力供應的類似高壓直流輸電工程順利竣工。從那時起，新澤西的電網為長島供應20%的電力，更讓長島受益匪淺的是，它能獲得來自多個途徑的低成本電力，包括利用可再生能源生產的電力。

待2014年年初落成時，世界貿易中心一號樓（1 WTC）將成為強韌型樓宇技術的**。西門子為這棟大樓提供的配電系統采用了長達1443米的不占空間的Sentron母線槽系統，而不是常規電力電纜和導管，并且實現了電路保護，這將有助于確保為這棟紐約市較高的建筑物提供穩定、可靠的電力。此外，當出現過壓時，該系統可以立即關斷電源。世界貿易中心一號樓還采用了西門子開關技術，并且與新世界貿易中心相連通的地鐵站也配備了低壓開關柜，還有哪怕在危急情況下也能讓這棟大樓的緊急通風系統可靠運轉的自動化技術。

智能電網。在“桑迪”造成的巨大壓力下，紐約市電網不堪重負，曼哈頓下城區大部分區域供電中斷數日，一些社區的停電時間甚至長達數個星期。就Alyssa而言，沒有電，意味著好幾天沒有燈光，沒有暖氣，也沒有自來水，并且要辛苦地爬20層樓梯才能回到住處。其他關鍵設施也受到了影響。應急發電機故障迫使大型醫院如紐約大學附屬Langone醫療中心和Bellevue醫療中心等疏散數以百計的患者。

但有一個社區做好了更加充分的準備：Coop城——一個位于布朗克斯的住宅開發項目。依賴于本地由西門子承建的一座4萬千瓦熱電聯產電廠（CHP），這個社區安然無恙地度過了這場風暴。歸功于這個解決方案，當周邊大部分區域無電可用時，Coop城的居民卻擁有可靠的電力、暖氣和自來水供應。依靠其自有微型電網，Coop城得以保持正常供電。

未來，事實應當能夠證明，智能電網也像Coop城的微型電網一樣可靠。自2011年8月以來，西門子就在與紐約市較大的供電公司Con Edison合作開展一個智能電網集成項目。得益于專門的集成軟件、標準化數據接口和尖端的可視化技術等，Con Edison公司的員工能夠全面掌握電網狀況以及諸如備用發電機等可用需求響應資源的容量。更重要的是，這些信息是實時提供的。這樣一來，運營商就能快速確定是否有必要拋甩負荷。譬如，在夏季用電高峰時段，運營商能夠向諸如商業大廈等需求響應資源發出針對性的限電請求。與Con Edison公司一道，西門子目前正在研究如何進一步擴展這個解決方案。

西門子企業集成與網絡安全服務小組負責人Mayur Rao認為，由此帶給紐約市電網的益處包括，改善需求響應集成和更加多元化的電力供應，這可能意味著更好地吸納可再生能源發電。Rao說：“曼哈頓的基礎設施的擴展潛力有限。集成更多基于需求響應的智能電網資源以滿足與日俱增的需求，同時緩解電網過載壓力，非常重要。”

2013年，西門子、紐約區域規劃協會和Arup公司聯合編寫了《RUI報告》。報告指出，紐約市斷電一日造成的損失高達10億美元。這項研究還計算出，今后20年，像“桑迪”這樣的風暴導致的紐約市電網恢復重建費用總額將高達30億美元。然而，投資相同金額用于部署智能技術，則可將這筆損失降低20億美元，并能通過提高效率創造40億美元的效益。

紐約地鐵：乘上科技的列車。要從一個地方轉移到另一個地方，也離不開強健的基礎設施。Gwen Shockey住在曼哈頓靠近哈萊姆區的地方。她是一名醫學插畫師，工作的地方位于中城區。每一天，她都搭乘地鐵上下班。當“桑迪”導致地鐵停運時，整整一個星期的時間，Gwen都無法去上班。她說：“這令我意識到，我對地鐵的依賴有多么強烈。”

估計，紐約市斷電一日造成的損失高達10億美元——這筆錢如果投資于建設智能型基礎設施，將獲得更好的回報。

紐約市地鐵系統已成為約570萬人日常生活中**的一部分，Gwen只是其中一員。早在一個多世紀以前投入運行的紐約市地鐵系統，是全世界較老的地鐵系統之一，必須不斷升級。從1999年起，西門子一直在這一過程中發揮著重要作用。譬如，現在，往返于曼哈頓Chelsea與布魯克林Canarsie之間的L號線地鐵，便采用了西門子提供的列車控制技術。這種基于無線技術的信號系統使列車與列車之間、以及列車與控制中心之間能夠相互通信。這個系統為提高發車頻率創造了條件。這項技術還降低了對軌道沿線設備的需求，并利用光纖網絡實現了與關鍵型地面設備的通信。這增強了地鐵系統的強韌性，因為能夠將地面設備安裝在更加安全的位置。如有洪災預警，可以提前將沿軌道部署的電臺設備轉移到安全的地方，就像“桑迪”來襲時所做的那樣。

2008年，西門子提供的另一個解決方案投入運行。現在，這個系統通過同時實時追蹤多達220輛列車，控制著紐約市三分之一的地鐵系統。這項技術較大的優勢是其提供的信息。得益于此，運營商可以密切監控各種事件，當發生緊急狀況時快速做出響應。譬如，通過疏散隧道內的列車，或者讓列車從受影響的線路改道其他安全線路。這些解決方案協同作用，形成了一個具備通信能力的集中控制式系統，這是一個為應對危險狀況做好了準備的系統！

怎樣才能進一步提升紐約市地鐵系統的可靠性？常駐紐約的西門子交通集團軌道系統IT項目負責人Paul Eliea認為，集中控制式危險檢測系統可能是一個涵蓋整個地鐵系統的解決方案的關鍵要素之一。他說：“當地鐵系統進水量足以對其運行造成影響時，傳感器將向控制中心發出警示信號，并提供實時信息，以便掌握事態進展。”

所有這一切都表明，從電網到交通系統，擁有較優性能的強健解決方案在確保紐約市的關鍵基礎設施的穩定性方面發揮著重要作用。紐約市的居民也在通過小規模投資提升自身的災害承受能力。Gwen說：“這場風暴結束后，我買了一輛折疊自行車。現在，有了這輛小巧的自行車，我再也不會寸步難行了。”

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