日本羽村市光伏發(fā)電為巴士充電 真正實現(xiàn)“二氧化碳零排放”

雖然太陽能的輸出會隨著時間和天氣而變化，但利用定置式蓄電池可以使之穩(wěn)定化。加之，通過采用蓄電池內(nèi)置型快速充電器，可以平抑快速充電器運行時的電力需求高峰?？焖俪潆娖鞯念~定輸出功率為50kW，為內(nèi)置蓄電池充電可在10～28kW之間設定，因此能抑制作為電源的定置式蓄電池的輸出。

不過，采用容量相對較小的定置式蓄電池，在以下兩種情況下會出問題。一種情況是，存儲光伏電力的定置式蓄電池充滿電時，光伏電力會剩余。另一種情況正相反，在持續(xù)下雨等天氣下，定置式蓄電池的余量不足時，無法為快速充電器提供足夠的電力，會妨礙電動巴士的運行。

用光伏發(fā)電剩余電力削減市政府的峰值需求

因此，采用了使定置式蓄電池的輸出通過商用電力受電設備（變壓器）與市政府的內(nèi)部系統(tǒng)連接，把光伏發(fā)電剩余電力用于市政府內(nèi)有電力需求的設備的方法。另外，定置式蓄電池的余量不足時，采用了利用備用商用電力的機制。具體來說，為預防發(fā)生災害，定置式蓄電池的余量最低要維持在20％，因此余量變成20％時就會停止放電，切換為備用的商用電力。

在該計劃中，預測50kW光伏發(fā)電設備的年發(fā)電量為5萬3280kWh，而電動巴士和普通EV充電使用的年間電力需求約為2萬9800kWh，光伏發(fā)電的電力會有剩余（設想每天有3輛普通EV利用）。剩余部分在市政府內(nèi)自家消費，能相應減少商用電力的購電量，從而削減電費。

光伏發(fā)電量出現(xiàn)剩余的時段很有可能會與空調(diào)運行等市政府的電力需求高峰時段重合。因此，削減商用電力最大受電電力的效果也值得期待。如果能削減合同電力的電量，則電費的節(jié)約效果將變得更大。

另外，發(fā)生災害導致電力系統(tǒng)停電時，可手動將定置式蓄電池的連接由內(nèi)部系統(tǒng)切換為快速充電器的送電電路。光伏逆變器（PCS）也切換為獨立運轉(zhuǎn)模式，利用光伏電力為電動巴士和EV快速充電。

每天平均有3輛普通EV利用

羽村市開始致力于AZEMS項目是因為，市內(nèi)各領域的二氧化碳排放量，汽車所占的比例僅次于電力，需要采取相應的對策?！按舜蔚捻椖渴且载撠煹厍蜃兣瘜Σ叩氖姓殕T為主構(gòu)想，并向市長提案的”（羽村市產(chǎn)業(yè)環(huán)境部環(huán)境保全課橫山拓史）。由公開征集選擇了施工商JFE Technos。預計總業(yè)務費約為9493萬日元，其中，獲得了環(huán)境省和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省合計約6301萬日元的補貼。

羽村市從2005年5月開始運行社區(qū)巴士“Hamuran”，2012年3月導入了連接市政府、羽村站和小作站等的“羽村中央線”的一輛電動巴士（日野汽車制造，定員36人）。當時就在市政府的停車場內(nèi)設置了電動巴士用快速充電器。該線路時長約為1小時，距離為14.4km，每天運行6班。是利用商用電力充電的。

電動巴士每一班次返回終點站市政府都要快速充電。充電一次需要10～12kWh的電力。AZEMS項目還新設了面向普通EV用戶的快速充電器。普通EV充電一次需要約8kWh電力。系統(tǒng)設計方面的問題是，應該設想有多少輛普通EV利用。利用的EV數(shù)量不同，設置的太陽能電池板和蓄電池的容量也不同。

因此，2013年6月～2015年10月期間，在設置光伏發(fā)電設備之前，先面向普通EV用戶免費開放了快速充電器，收集了使用頻率相關的信息。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每天平均有3輛EV利用。系統(tǒng)設計著眼于今后EV的普及，設想每天有4～5輛利用，以此為基礎確定了太陽能電池板和蓄電池的容量。

積雪時等利用商用電力做備用

項目才剛剛啟動1個月左右，“此前基本沒有利用備用的商用電力，光利用光伏發(fā)電電力就能滿足快速充電需求”，羽村市環(huán)境保全課橫山說。但1月中旬的降雪導致市政府屋頂上設置的太陽能電池板終日被積雪覆蓋，基本無法發(fā)電。在這種情況下仍然能為電動巴士充電，保證其正常行駛，主要是與市政府的內(nèi)部系統(tǒng)連接，可利用備用商用電力的靈活系統(tǒng)設計收到了效果。

另一方面，也存在課題。直流與交流之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)較多，均會產(chǎn)生電力損失。此次導入的定置式蓄電池系統(tǒng)的PCS為交流輸入機型，太陽能電池板用PCS先將直流轉(zhuǎn)換成交流，蓄電池用PCS再將交流轉(zhuǎn)換成直流后充電。之后，在放電時恢復為交流，與內(nèi)部系統(tǒng)連接，為快速充電器內(nèi)置的蓄電池充電時要再度轉(zhuǎn)換成直流。

羽村市環(huán)境保全課橫山說，“雖然知道交直轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的損失很大，但由于通用的蓄電池用PCS為交流輸入，因優(yōu)先考慮降低初期投資，采用了經(jīng)由交流的電路設計。如果直接利用光伏電力的直流電流為蓄電池充電，需要采用特殊的PCS等，會造成成本升高”。

今后，要構(gòu)筑結(jié)合光伏電力和蓄電池的自家消費型系統(tǒng)時，以直流輸入為前提的PCS低成本化也是一個問題。