一個項目的推進,需要當地居民的參與--這是日立制作所在美國夏威夷州毛伊島(Maui)推進智能電網項目時說的。要實現智慧城市(環保城市),如何讓居民參與進來是一大關鍵。在毛伊島的項目中,這一點更加重要。
毛伊島的智能電網項目計劃充分利用電動汽車(EV)。最終將統一管理EV配備的電池,構筑“虛擬電廠”。為此,要盡可能普及EV。
于是,項目組啟動項目時,在動員當地居民建立社區上下了很大的功夫,比如,邀請夏威夷著名的音樂家,參加EV充電站的啟動儀式等。CEMS(地區能源管理系統)等項目也需要當地居民的行動,為此項目組正在毛伊島上積極地動員。
解決海島特有課題
毛伊島的智能電網項目名為“JUMPSmartMaui”。屬于獨立行政法人日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的“島嶼智能電網實證事業”,作為海島電力系統示范頗受關注。該項目的目標是“到2030年,讓可再生能源在全島發電量中占40%”。現在,正在征集協助測試的40戶家庭和200輛EV。
毛伊島是擁有15.5萬人口(2010年)、面積為1883.5平方公里的海島。在這樣的地方,電網容易變成獨立的小型電網。實際上,毛伊島也是如此,發電量幾乎全部出自島內的火力發電站,對化石燃料的依賴度很高,且規模效率較低,因此這里的電價很高,達到美國本土的3倍。
另外,島內沒有鐵路,交通工具只有汽車。由于是海島,油價也很高,達到美國本土的1.5倍左右。
JUMPSmartMaui項目的目標是解決這些海島特有的課題。如果能夠普及EV,就不用使用昂貴的汽油了。而為了確保電力,要盡可能多地使用可再生能源。因此項目組計劃通過建立包括EV所配備的電池在內的虛擬電廠,來吸收可再生能源發電量的不穩定性。而要實現這一目標,需要EV足夠普及,因此動員居民使用EV具有很大的意義。
在動員居民的具體措施中,非常有意思的是充電樁的“外包裝”。這項措施看得見摸得著。快速充電樁本身是白色的長方體。雖然單個看起來沒有什么不自然的感覺,但實際將白色充電樁排成一排,卻大煞風景。于是,項目組舉辦了設計大賽,向居民征集充電樁設計。
結果非常好。從居民中征集了幾個設計方案,項目組決定將優秀作品貼在充電樁的外側。這不僅有利于提高居民的參與意識,還具有防止破壞行為(antivandalism,vandalism是指對藝術作品等的破壞行為)的效果。
被浪費的剩余電力
毛伊島一直在推進利用可再生能源。不僅在普通家庭采用了光伏發電,還建立了3個風電場。
但由于全島整體用電量很少,容易產生剩余電力。毛伊島在傍晚很多人洗澡的時段,用電量達到峰值。但在其他時段,剩余電力就會被浪費掉。結果就形成了電力系統成本高、利用效率低的狀態。毛伊島為避免產生剩余電力浪費,如今只在滿負荷運轉一座風電場。
另外,如果把可再生能源電力回流到電網,又會產生電壓上升及頻率變動等電力不穩定的問題。尤其,總發電量小時,可再生能源在總發電量中所占的比例越大,就越難控制。
將剩余電力充到EV電池中
于是,項目組想到了通過在充分利用風力發電和光伏發電的同時,還靈活運用EV電池,以實現高效率穩定供電的智能電網。如果普及EV,就可以節約汽油費。由于這里是海島,對EV的續航距離沒有很嚴格的要求。
統一管理EV的電池,將剩余電力充給EV電池,以備在用電高峰時使用,就可以減少電力浪費。同時,在家庭中安裝電熱水器,推廣使用剩余電力來燒熱水,便可進一步提高用電效率。
通過將可再生能源儲存到EV電池中,還可以解決將之回流到原有電網中所引起的頻率變動等課題。現在,參加EV測試的家庭已安裝了普通充電樁,并且島內5個地方已安裝了快速充電樁。基本覆蓋了全島。計劃今后將快速充電樁增加到20個左右。