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横滨、丰田、京阪奈及北九州“智能城市”

横滨、丰田、京阪奈及北九州“智能城市”

点击数:7868 次   录入时间:03-04 11:53:18   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘

  日本经济产业省从2010年度到2014年度,以五年计划推进着“新一代能源及社会体系实证事业”,如今已开始进行包括居民及企业参加的具体实证实验。在横滨市、丰田市、京阪奈学研都市及北九州市这4个地区,确立家庭、大厦及地区能源管理的相关举措取得进展。

  “新一代能源及社会体系实证事业”是旨在探寻今后能源流通及社会体系应有方式的实证实验。将以横滨市、丰田市、京阪奈学研都市及北九州市这4个地区为舞台,验证智能电网及智能城市相关技术及机制,以及旨在实现商业化的商业模式等。

  从2012年度起,构筑及引进实证系统的工作取得进展,在有居民和企业参加的实际生活环境下,正式进行实际验证。能源需求增加的夏季的实验已经结束,目前正在推进需求会进一步增加的冬季的实验准备工作。

  上述4个地区实证事业的主题是,包括采用可再生能源等在内,优化地区能源流通。以地区能源管理系统(CEMS)为核心,结合利用多种能源管理系统(EMS),掌握及管理能源需求及供给。

  在此基础上,在电力供求较为紧迫时,通过地区能源管理系统提出抑制电力需求的要求,各个能源管理系统根据要求进行自动控制,或者促使利用者采取节电行动,从而实现供求平衡。怎样进行自动控制?为促使用电者采取节电行动要提供什么奖励?以这些课题为中心,参加实证实验的各家企业正在开动脑筋、想尽办法。

  利用家庭能源管理系统推动家庭节电

  在与地区能源管理系统相连的各种能源管理系统中,以普通家庭为对象的是家庭能源管理系统(HEMS)。通过采用智能电表,或者在配电盘上设置功率传感器,来测量家庭用电量,抑制并分散能源需求(图1)。

家庭能源管理系统领域推进的需求响应及设备控制等实证实验

图1 家庭能源管理系统领域推进的需求响应及设备控制等实证实验。(a)在京阪奈同志社山手园区,通过配电盘及传感器测量电力供求的智能住宅示例,(b)在丰田市,利用平板终端使能源利用状况可视化的示例,(c)在横滨市PARK HOMES大仓山公寓,可改变空调温度设定及热泵热水器运转时间的设备与居民家中的画面示例。出处:Japan Smart City Portal。同志社山手地园的照片由行友重治提供,配电盘由欧姆龙提供,平终端由上野英和提供。

  京阪奈学研都市以700户家庭为对象,以“聪明的用电方式项目”为题,开始进行实证实验。横滨市在面向全市征集采用家庭能源管理系统的家庭,在2011年度末之前已有近600户住宅中安装了该系统,力争在2012年度末之前,实现1400户家庭采用该系统。

  采用家庭能源管理系统的家庭将利用平板终端及智能手机等,使用电量实现“可视化”。不过,平板终端的作用并不仅仅是实现可视化,还是重要的沟通工具,可申请参加在能源供求较为紧迫时抑制用电的需求响应(DR),并将实践结果进行反馈。

  实证中备受关注的是根据电力供求紧迫程度上下浮动电价、促使用电者调整用电时间的动态定价(Dynamic Pricing)实验。利用特区制度、拥有自营电网的北九州市“北九州智能社区创造事业”将电价分为5级,最高电价为最低电价的15倍,目前正在进行效果验证。在2012年夏季实施的实验中,在预想最高气温将超过30℃时,把电价提高到了平时的3.5倍,结果证实,此举可使峰值时段的平均用电量削减26%多。

  通过采用动态定价等以往没有过的电价制度,以改变消费行动的实验备受关注。另一方面,旨在实现家庭能源管理系统智能化的实证实验也在取得进展,就是为了最大限度地利用太阳能发电等可再生能源而在家庭中进行蓄电控制,以及家电产品的自动控制等。

  推进能源“地产地消”的丰田市低碳社会系统实证项目“Smart Melit(SmartMobility & Energy Life in ToyotaCity)”就是为实现家庭能源管理系统智能化而进行的实证之一。该实证项目力争做到,包括蓄电池、热泵热水器以及纯电动汽车电池在内,优化控制电力存储时间及利用顺序。

  在横滨市港北区于2012年9月下旬竣工的“PARK HOMES大仓山公寓”采用了能源管理系统,在接到地区能源管理系统发出的节电要求后,自动改变空调温度设定及热泵热水器运转时间。

  可应对多种大厦形态的大厦能源管理系统

  与用于普通家庭的家庭能源管理系统同样,在4个地区的实证实验中,以办公室和商业设施等为对象的大厦能源管理系统(BEMS)也占有重要地位。虽说都称为“大厦”,但其大小、利用方法及入住者的利用方式都各不相同。

  不过各种大厦也存在共同点。比如,由于利用者很多,因此亲自管理居住空间的意识较低,难以彻底采取节电等行动,以及需要对供应电力、温水等热源的热电联产系统等设备进行管理等。

  例如,以京阪奈学研都市核心设施“京阪奈广场”为舞台的大厦能源管理系统实证实验,其重点放在了获得热相关设备控制技术方面。在具备宾馆功能的大厦中,也呼吁住宿客人参加到节电行动中。通过告知电力量及热水供应量消费目标,以期客人采取相应的节能行动。

  横滨市开始实施以有多家住户的公寓为对象的实证实验。具体内容是,在东京燃气公司和吉坤日矿日石能源公司的职工公寓中,多个家庭共同利用热电联产系统“ENE-FARM”。通过良好地调整各个家庭的利用状况,提高整个公寓的能源利用效率。

  以医院和便利店为对象的实证实验也取得进展。比如北九州市东田医院使用太阳热温水装置的实验,以及全家便利店的陈列架自动控制实验。

  进行透析治疗的东田医院在制造透析液和做手术时会利用大量能源。而便利店需要在进行控制时充分考虑到对食品等的品质影响。不能仅凭“人的舒适感”进行控制,大厦能源管理系统领域的实证试验将继续向这种难关发起挑战。

  纯电动汽车用作“可移动的蓄电池”

  在4个地区的多项能源管理系统实证实验中,不可忽视的是纯电动汽车及插电式混合动力车的定位。纯电动汽车及插电式混合动力车的价值不仅仅在于是环保型汽车,将其配备的电池作为“可移动的蓄电池”用于家庭及大厦能源管理系统的实验也开始实施。在大量采用太阳能等可再生能源以及优化地区电力供求方面,蓄电池会发挥较大的作用。

  横滨市和丰田市目前正在推进使用纯电动汽车及插电式混合动力车的蓄电池,与家庭相互融通电力的V2H(Vehicle to Home)系统验证。日铁ELEX公司北九州事务所中心的大厦能源管理系统实证实验还增加了定置式大型电池,致力于大厦与纯电动汽车的能源联动。

  东日本大地震以后,将纯电动汽车用于发生灾害时的应急电源的使用方法备受关注,各汽车厂商也开始针对这种使用方式采取应对措施。不过,如果V2H系统能够在平时作为家用蓄电池存储剩余电力、在电力短缺时放电,以家庭及大厦为单位的能源利用便可实现自立。

  当然,目前也开始实施作为移动手段的纯电动汽车实证实验。比如丰田汽车于2012年10月1日开始在丰田市运用的交通辅助系统“Ha:mo (HarmoniousMobility Network)”。

  Ha:mo由“Ha:mo NAVI”和“Ha:mo RIDE”构成。“Ha:mo NAVI”是组合利用汽车和公共交通系统的移动路线搜索系统,“Ha:mo RIDE”是利用小型纯电动汽车在城市内短距离移动的汽车共享服务。不仅是采用环保型新一代车辆,而且还通过组合使用汽车、公共交通工具以及适合短距离移动的服务,在促动市民出行的同时,也努力解决交通堵塞及削减二氧化碳排放量等。

  在4个地区的实证实验中,以智能电表和智能电网等为关键词的电力供求相关实验颇为引人关注。不过,在各个地区,以能源为切入点,欲改变我们生活方式本身的新机制正在应运而生。实验成果不仅能解决能源问题,还向我们展示了“今后的生活方式”。


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