位于橫濱市港未來(lái)地區(qū)的“觀環(huán)居”，是由積水住宅建設(shè)的環(huán)保型住宅，是YSCP的示范地點(diǎn)。在此，日產(chǎn)汽車正在利用該公司生產(chǎn)的EV“聆風(fēng)”進(jìn)行V2H（Vehicle to Home）實(shí)證實(shí)驗(yàn)。通過(guò)快速充電端口、充放電PCS（Power Conditioning System），從分電盤向EV充電，或者由EV向住宅提供電力（照片1）。平時(shí)與系統(tǒng)電力協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)節(jié)電，停電時(shí)與電力系統(tǒng)斷開(kāi)用作緊急電源。
【照片1】在環(huán)保型住宅“觀環(huán)居”實(shí)施的V2H實(shí)證
與CEMS聯(lián)動(dòng)，保持區(qū)域能源供需與EV充放電的平衡
負(fù)責(zé)EV充放電管理的HEMS（家庭能源管理系統(tǒng)），在根據(jù)EV的信息和住宅內(nèi)的用電量，通過(guò)PCS對(duì)EV的充電/供電進(jìn)行控制的同時(shí)，與負(fù)責(zé)區(qū)域整體能源管理的CEMS（區(qū)域能源管理系統(tǒng)）進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。
從而，例如當(dāng)區(qū)域內(nèi)電力供需緊張時(shí)，根據(jù)CEMS傳來(lái)的電力供需信息，改變EV的充電時(shí)間，或者由車載蓄電池進(jìn)行供電。反之，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電等產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)剩余電力時(shí)，對(duì)EV進(jìn)行充分充電。
根據(jù)EV行駛歷史數(shù)據(jù)制定充放電計(jì)劃
然而，重要的是“EV畢竟是一種交通工具”（日產(chǎn)企劃?先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)本部技術(shù)企劃部主管近藤晴彥）。不能一直停泊用作家庭及區(qū)域的蓄電池。他說(shuō)，因此“必須避免用車需要與充放電時(shí)間產(chǎn)生沖突”。
所以日產(chǎn)根據(jù)EV的使用計(jì)劃來(lái)制定充放電計(jì)劃（圖1左）。具體來(lái)說(shuō)，就是HEMS根據(jù)聆風(fēng)發(fā)送給日產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的行駛歷史數(shù)據(jù)等預(yù)測(cè)EV使用者的用車時(shí)間，同時(shí)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)太陽(yáng)能發(fā)電量以及家庭的用電量，進(jìn)行綜合后制定出EV的充放電計(jì)劃。
【圖1】根據(jù)行駛歷史數(shù)據(jù)和發(fā)電預(yù)測(cè)制定的EV充放電計(jì)劃（左）與實(shí)際充放電（右）EV使用者改變使用計(jì)劃，充放電計(jì)劃也會(huì)隨之改變。
通過(guò)制定充放電計(jì)劃，可以更多地充分利用太陽(yáng)能。例如，從圖1的充放電計(jì)劃可以看出，在夜間使用系統(tǒng)電力進(jìn)行充電。但是，當(dāng)預(yù)測(cè)第二天能夠進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，將不會(huì)實(shí)行完全充電，而是由第二天的太陽(yáng)能發(fā)電充至滿電，從而最大限度地充分利用太陽(yáng)能發(fā)電。
這樣可以減少對(duì)系統(tǒng)電力的依賴，在實(shí)現(xiàn)削峰的同時(shí)，通過(guò)促進(jìn)家庭內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電的自產(chǎn)自消，以期降低回流電力對(duì)電力系統(tǒng)的影響。
當(dāng)然，EV使用者也可以改變EV的使用計(jì)劃。充放電計(jì)劃也會(huì)根據(jù)改變后的使用計(jì)劃而自動(dòng)進(jìn)行改變。同時(shí)也提供了用于顯示使用者實(shí)際充放電和太陽(yáng)能發(fā)電電力使用狀況的畫(huà)面，通過(guò)該畫(huà)面可以確認(rèn)系統(tǒng)電力的用電量減少程度（圖1右）。
通過(guò)快速充電器和蓄電池的組合保持電力供需穩(wěn)定
雖然EV有助于保持區(qū)域能源供需的穩(wěn)定，但是隨著將來(lái)EV的大規(guī)模普及，反過(guò)來(lái)也可能會(huì)給區(qū)域電力供需帶來(lái)一些問(wèn)題。當(dāng)數(shù)臺(tái)EV同時(shí)進(jìn)行快速充電時(shí)，將會(huì)發(fā)生急劇電力負(fù)荷高峰，影響系統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，吉坤日礦日石能源（以下簡(jiǎn)稱吉坤能源）正在進(jìn)行“蓄電?充電集成系統(tǒng)（BCIS：Battery & Charger Integration System）”的實(shí)證。其主要作用是當(dāng)電力供需緊張時(shí)，不使用系統(tǒng)電力，而是由蓄電池向EV充電，從而實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的移峰。
實(shí)證實(shí)驗(yàn)所用BCIS由2臺(tái)額定輸出功率為50kW的快速充電器、NEC制造的額定輸出功率為64kWh的鋰離子蓄電池，以及受電變電裝置（起著變換器的作用）和負(fù)責(zé)充電管理的電力控制器組成。該系統(tǒng)于2011年末完成，目前正在位于橫濱市內(nèi)的吉坤能源的工廠內(nèi)邊向EV充電，邊進(jìn)行性能和可靠性驗(yàn)證（照片2）。
【圖1】吉坤日礦日石能源橫濱工廠前設(shè)置的蓄電?充電集成系統(tǒng)（BCIS）
通過(guò)快速充電器和蓄電池的組合，在提高EV充電效率的同時(shí)保持電力供需的穩(wěn)定。
EV的普及同時(shí)也會(huì)帶來(lái)新的課題。作為充電基地的服務(wù)站里有可能會(huì)發(fā)生排長(zhǎng)隊(duì)等待充電的情況。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就必須設(shè)置多臺(tái)快速充電器，同時(shí)向數(shù)臺(tái)EV進(jìn)行充電。然而，服務(wù)站要想設(shè)置多臺(tái)快速充電器，并同時(shí)向數(shù)臺(tái)EV進(jìn)行充電，就必須增加合同電力，完善受電設(shè)備，將會(huì)加大其成本負(fù)擔(dān)。而且，如前所述也有可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)電網(wǎng)造成影響。
如果使用BCIS的話，即使不增加合同電力和受電設(shè)備，也可以以較低的成本同時(shí)向多臺(tái)EV提供充電服務(wù)。為了提高多臺(tái)快速充電器同時(shí)向多臺(tái)EV進(jìn)行充電的效率，對(duì)電力控制器的控制算法也進(jìn)行了優(yōu)化。
例如，雖然快速充電器的額定輸出功率為50kW，但是當(dāng)EV的充電率達(dá)到50％以上時(shí)，實(shí)際輸出功率就會(huì)降低到30kW。富余的20kW就可以分配給另外的充電器。由此，通過(guò)削峰既可以使用電不超過(guò)合同電力，又可以對(duì)多臺(tái)EV進(jìn)行高效充電，提高了充電服務(wù)使用者的方便性。對(duì)于造成成本高企、價(jià)格不菲的鋰離子電池，吉坤能源和NEC認(rèn)為，“長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)價(jià)格將會(huì)大幅降低”。
2013年度同時(shí)向汽車導(dǎo)航儀和智能手機(jī)發(fā)送CEMS信息
在2013年度，準(zhǔn)備將橫濱智能城市項(xiàng)目（YSCP）的V2H實(shí)證對(duì)象擴(kuò)大到普通住宅。另一方面，以一般EV為對(duì)象，由CEMS向汽車導(dǎo)航儀畫(huà)面以及EV使用者的智能手機(jī)發(fā)送電力供需緊張及剩余信息的計(jì)劃也將進(jìn)入實(shí)施。對(duì)使用者根據(jù)收到的信息，自我調(diào)整充電時(shí)間的需求響應(yīng)（DR）進(jìn)行實(shí)證。通過(guò)這兩方面的對(duì)策，將會(huì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源管理的更加優(yōu)化。
計(jì)劃在2013年初，將BCIS也應(yīng)用于與CEMS進(jìn)行聯(lián)動(dòng)的區(qū)域電力供需調(diào)節(jié)。具體來(lái)說(shuō)就是，當(dāng)從CEMS接收到“幾小時(shí)后由于電力供需緊張將會(huì)上調(diào)電價(jià)”的信息后，在價(jià)格上調(diào)之前，利用系統(tǒng)電力對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，在電價(jià)升高的時(shí)段從蓄電池向EV充電。
反之，收到“幾小時(shí)后將會(huì)下調(diào)電價(jià)”的信息后，優(yōu)先使用蓄電池向EV充電，在低電價(jià)時(shí)段利用系統(tǒng)電力向蓄電池充電。通過(guò)如此運(yùn)行，力圖實(shí)現(xiàn)不僅可以給使用者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益，還可以在區(qū)域電力供需調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。
目前，BCIS在與CEMS聯(lián)動(dòng)方面，接收電力供需緊張和價(jià)格信息的接口和應(yīng)用程序已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成。正在研究在與CEMS聯(lián)動(dòng)時(shí)，利用CEMS向汽車導(dǎo)航儀的信息傳送功能，同樣也進(jìn)行BCIS的信息傳送，以強(qiáng)化與EV的聯(lián)動(dòng)。
購(gòu)買政策的導(dǎo)入，使日本的太陽(yáng)能發(fā)電真正開(kāi)始普及起來(lái)。因此，充分利用蓄電池，暫時(shí)儲(chǔ)存剩余電力，促進(jìn)自產(chǎn)自消，抑制電力回流就成為必要。在區(qū)域能源管理中，EV作為蓄電池將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
