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

發(fā)布時(shí)間：2016年03月18日 16:25 來源：

中國客車英文網(wǎng)【www.chinabuses.org】：東京都羽村市位于市中心以西約45km。既有保留著武藏野痕跡的雜木林，也有很多日野汽車等的工廠，住宅區(qū)與工業(yè)區(qū)相間。羽村市政府幾乎位于JR青梅線羽村站和小作站的正中間，兩個(gè)車站與市政府之間通行著電動(dòng)巴士“Hamuran”，是羽村市運(yùn)營的社區(qū)巴士。

慮及環(huán)境問題而導(dǎo)入電動(dòng)巴士的地方政府很多。無疑，行駛中不排放尾氣的電動(dòng)巴士有助于改善市區(qū)的空氣質(zhì)量。但防止地球變暖的效果，光憑行駛的電動(dòng)巴士是看不出來的。

電動(dòng)巴士在配備的蓄電池中蓄電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)行駛。作為地球變暖對(duì)策的評(píng)價(jià)，因蓄電池所充電力的發(fā)電方法而異。如果使用火力發(fā)電站的電力，雖然行駛過程中不排放尾氣，但發(fā)電站會(huì)排放二氧化碳。在停止了所有核電的東京電力管轄內(nèi)，主要電源來自火力發(fā)電，購買商用電力為電動(dòng)巴士充電的話，也會(huì)排放不少的二氧化碳。

在這點(diǎn)上，電動(dòng)巴士“Hamuran”的地球變暖對(duì)策也實(shí)現(xiàn)了“二氧化碳零排放”。因?yàn)槭抢霉夥l(fā)電電力為電動(dòng)巴士充電的。

羽村市2015年12月7日為旨在實(shí)現(xiàn)“二氧化碳零排放”交通系統(tǒng)的項(xiàng)目而舉行了啟動(dòng)儀式。項(xiàng)目名稱為“All Zero Emission Mobile System（二氧化碳零排放交通系統(tǒng)）”，簡稱“AZEMS”。

“AZEMS項(xiàng)目”構(gòu)筑了二氧化碳排放量為零的交通系統(tǒng)：將市政府屋頂上設(shè)置的50kW光伏發(fā)電設(shè)備，與鋰離子蓄電池和兩臺(tái)快速充電器等連接起來，對(duì)電動(dòng)巴士和普通電動(dòng)汽車（EV）供應(yīng)光伏電力。

電動(dòng)巴士以零二氧化碳排放量運(yùn)行的機(jī)制如下：（1）市政府屋頂上的光伏發(fā)電設(shè)備，沒有利用固定價(jià)格收購制度（FIT）售電，而是作為給市政府內(nèi)設(shè)置的定置式鋰離子蓄電池（16kWh）充電的電源，存儲(chǔ)太陽能的電力；（2）兩臺(tái)快速充電器（JFE Technos制造的“RAPIDAS”）采用鋰離子蓄電池（巴士用：24kWh，普通EV用：12kWh）內(nèi)置型產(chǎn)品，對(duì)回到市政府的電動(dòng)巴士，從內(nèi)置的蓄電池放電，為巴士快速充電；（3）為巴士充電后，快速充電器內(nèi)置蓄電池的剩余電量減少時(shí)，從市政府內(nèi)的定置式蓄電池放電，為充電器中內(nèi)置的蓄電池充滿電。

雖然太陽能的輸出會(huì)隨著時(shí)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(yùn)行時(shí)的電力需求高峰。快速充電器的額定輸出功率為50kW，為內(nèi)置蓄電池充電可在10～28kW之間設(shè)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(duì)較小的定置式蓄電池，在以下兩種情況下會(huì)出問題。一種情況是，存儲(chǔ)光伏電力的定置式蓄電池充滿電時(shí)，光伏電力會(huì)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(shí)，無法為快速充電器提供足夠的電力，會(huì)妨礙電動(dòng)巴士的運(yùn)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(shè)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(shè)備的方法。另外，定置式蓄電池的余量不足時(shí)，采用了利用備用商用電力的機(jī)制。具體來說，為預(yù)防發(fā)生災(zāi)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(shí)就會(huì)停止放電，切換為備用的商用電力。

在該計(jì)劃中，預(yù)測(cè)50kW光伏發(fā)電設(shè)備的年發(fā)電量為5萬3280kWh，而電動(dòng)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(huì)有剩余（設(shè)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(fèi)，能相應(yīng)減少商用電力的購電量，從而削減電費(fèi)。

光伏發(fā)電量出現(xiàn)剩余的時(shí)段很有可能會(huì)與空調(diào)運(yùn)行等市政府的電力需求高峰時(shí)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(fèi)的節(jié)約效果將變得更大。

另外，發(fā)生災(zāi)害導(dǎo)致電力系統(tǒng)停電時(shí)，可手動(dòng)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(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)模式，利用光伏電力為電動(dòng)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(xiàng)目是因?yàn)?，市?nèi)各領(lǐng)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(yīng)的對(duì)策。“此次的項(xiàng)目是以負(fù)責(zé)地球變暖對(duì)策的市政府職員為主構(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(yù)計(jì)總業(yè)務(wù)費(fèi)約為9493萬日元，其中，獲得了環(huán)境省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省合計(jì)約6301萬日元的補(bǔ)貼。

羽村市從2005年5月開始運(yùn)行社區(qū)巴士“Hamuran”，2012年3月導(dǎo)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(dòng)巴士（日野汽車制造，定員36人）。當(dāng)時(shí)就在市政府的停車場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了電動(dòng)巴士用快速充電器。該線路時(shí)長約為1小時(shí)，距離為14.4km，每天運(yùn)行6班。是利用商用電力充電的。

電動(dòng)巴士每一班次返回終點(diǎn)站市政府都要快速充電。充電一次需要10～12kWh的電力。AZEMS項(xiàng)目還新設(shè)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(shè)計(jì)方面的問題是，應(yīng)該設(shè)想有多少輛普通EV利用。利用的EV數(shù)量不同，設(shè)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(shè)置光伏發(fā)電設(shè)備之前，先面向普通EV用戶免費(fèi)開放了快速充電器，收集了使用頻率相關(guān)的信息。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每天平均有3輛EV利用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)著眼于今后EV的普及，設(shè)想每天有4～5輛利用，以此為基礎(chǔ)確定了太陽能電池板和蓄電池的容量。

積雪時(shí)等利用商用電力做備用

項(xiàng)目才剛剛啟動(dòng)1個(gè)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(dǎo)致市政府屋頂上設(shè)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(dòng)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(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生電力損失。此次導(dǎo)入的定置式蓄電池系統(tǒng)的PCS為交流輸入機(jī)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(shí)恢復(fù)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(shí)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(shè)計(jì)。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(huì)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(fèi)型系統(tǒng)時(shí)，以直流輸入為前提的PCS低成本化也是一個(gè)問題。

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