丰田的光伏风电“智能联合发电系统”之梦

来源:发布时间:2012-02-22 09:24:59

六所村(Rokkasho)日本本州岛北端的一个恬静的小村庄,这个验证计划的第一步,就是要将这个小村庄与世隔绝起来,换句话说,这个村子的所有水电输入都要被切断。村子要依靠自身来获取能源与自来水。

工程师们为这所村子建立了世界上第一个将风力发电机、大面积太阳能光伏电池组以及大容量电池存储系统结合在一起的“智能联合发电系统”。这套发电系统除了能供应村民日常所需用电之外,还能给纯电动汽车和插电式的混合动力车充电。此外,设在村里的相关科技工程机构的用电也依仗这套“智能联合发电系统”。这一验证计划为期两年,其目的是在成本、效率以及可靠性方面测试“智能联合发电系统”的实际可行性。

这套“智能联合发电系统”的枢纽是6个“智能屋”。配备不同的能源管理系统和自动测光装置,测光装置可以监测光源的方向,以便随时调整光伏电池板的太阳迎角,从而最大限度地将太阳能转变为电能。村内所有的照明系统全部采用LED光源,全村的照明用电负荷仅仅相当于一台普通冰箱的用电量。此外,丰田在村子里还建立了8台充电站,可供8辆电动汽车或可插电式混合动力汽车充电。

一直以来,传统的电力系统都遵循一个原则,即“用多少电发多少电”,电力部门根据用电的负载的实时统计来调整发电量。如果用电量出现瞬时下跌,而电力部门来不及对发电量进行调整的话,那么在这个瞬时就会产生巨大的能源浪费,多余的电能会被挥霍掉。“电能无法储存”在电力部门中是一个共识——因为以现在的科技力量,我们无法制造一个足够大的蓄电池来满足这种不实际的需求。

但是对于六所村这么一个小村庄而言,电能的储存不但是可行的,而且是必需的。在六所村,多余的电能将被储存在地板电池里,以备夜间和冬季取暖使用。为了在冬季保证电池的电离活性,防止电池容量出现低温衰减现象,电池被设计在“智能屋”地板下比较深的恒温地窖中。

除了太阳能之外,日本全国都处在台风区。在以前,台风是灾难,现在却是一种相当理想的绿色能源。一般而言,台风季节基本上看不见太阳,因此光伏电池不会发生太大作用,这个时候就要靠风力发电来满足用电需求。因此,“夸父”计划不是单单靠太阳能来打天下。


每个“智能屋”都配备有TSC丰田智能中心(Toyota Smart Centre)管理系统,TSC实际上是一套智能的电力调度以及交易核算系统,如果某个“智能屋”用电量过大以至于入不敷出,该“智能屋”的配套TSC会自动向邻居发出电力调度请求。接收到请求的“智能屋”,其TSC会根据自身的用电量、用电习惯以及电池中的电能储量来计算是否拥有多余的电能可供对外调度。如果可行,各个“智能屋”之间的TSC将会根据当天即时发电量的多少,来讨论商议出一个对外调度电能的收费标准——例如现在是艳阳高照或是狂风大作的季节,获取电能相对容易,这时候对外调度电能收费就“便宜点”;而在既不刮风又无日照的阴天,由于电能转化率低,这个时候若是有人上门要求“借电”,收费自然不菲。不过这些交易都是在瞬间自动完成的,房主可能并不知情,TSC要做的就是提醒房主,由于用电量过大,已经向邻居发出了调度申请,然后TSC会通过一个特殊的电子账户自动完成转账。如果账户上的资金用完,房主必须向账户充值才能让TSC正常工作,否则TSC在需要的时候无法向邻居申请用电调度。而对于对外售电的房主来说,如果自己节约用电有功,账户上赚取的电费在积累到一定数值后,会自动转至房主指定的的银行账户。通过这种方式,TSC可以充分调动起房主节约用电的意识。

另外,“智能屋”中还配备了冬季供暖系统,遍布地板和墙壁内的太阳能和电能热水管可在冬季让屋内温暖如春。不过要达成这项要求,就意味着“智能屋”必须在隔热保温措施方面做到极致。最后,“夸父”计划还可对用于监测社区电力状况的TSV丰田智能可视(Toyota Smart Vision)系统,HEMS家庭能量监控系统(Home Energy Monitoring Systems),智能电话系统和新开发的车内影音单元进行完整的测试。

由于地少人多,丰田的“夸父”计划在日本本土暂时还只能以“社区联合发电系统验证计划”的面目出现,而对于设在英国德比郡的丰田英国公司Burnaston工厂来说,“夸父”计划却是实实在在存在的——在这里,丰田拥有自己的太阳能电站,这个电站是丰田公司和英国天然气公司(British Gas)之间的合作项目。

这个太阳能电站耗资超过1000万英镑,这笔钱由丰田公司支付,英国天然气公司负责设计安装。该计划在2011年初获得了德比郡地方规划管理部门的批准,批准用地是一块位于丰田Burnaston工厂边上的低洼地块。该地的地质条件决定了在这块地上无法修建厂房,就算将其开辟成停车场,平整起来也颇为费劲。总之,在英国人眼里,这是一块没有任何价值的土地。英国天然气公司的安装工作从2011年6月份开始,一个月后第一组光伏电池阵列投入使用。到2011年的年底,这个太阳能电站将全面投入运行。

在相当于四个半足球场面积的90000平方米的规划用地内,17000块太阳能光伏电池组成了这一壮观的阵列;每一块光伏电池板都有1.8平方米见方;整个电站的理论装机容量为4100千瓦,每年产出460万千瓦时的电能;如果这些电能用于烧开水泡茶的话,这个电站每年可以让丰田英国公司的员工泡1.5亿杯茶;该电站投入运营的话,每年节省排放二氧化碳200万吨……看起来很唬人是不是?实际上该电站的发电能力还不到中国三峡水电站的千分之一;而且一旦阳光不足,其发电量还将受到直接影响。为了最大程度地将太阳能转化为电能,工程师测定了太阳在一年中的运动轨迹,让光伏电池阵列排放方向和太阳的运动轨迹方向一致,但可惜的是这套电池阵列并没有像日本本州岛六所村的“社区智能联合发电系统”那样配备有自动测光调向装置,换句话说,光伏电池板无法像向日葵那样随时调整采光迎角,这让光伏电池板的发电效率大打折扣。据推测,工程师们之所以舍弃自动测光调向装置,应该是成本限制所致。

下一页>  

另外必须注意的是,这个环保绿色电站并不和英国电力系统并网,仅仅属于丰田英国公司的“私家”电站,该电站所发电能直接供应丰田Burnaston工厂的Auris混合动力车和Avensis轿车两条生产线,这些电能可保证两条生产线每年生产7000辆左右的产品——其实这个数目相对于丰田公司的每年的出货量来说是相当小的。因此,该电站并没有像之前的“社区智能联合发电系统”那样配备有电能储存系统,因为相对于巨大的生产用电需求来说,电站的发电量根本不可能产生剩余,工人上班的时候电站自动开工,日落之后工人下班,电站也自动关闭,其工况完全和工厂同步。

其实,这个太阳能电站充其量是丰田丰田Burnaston工厂的补充能源方案,并非用来挑大梁。丰田Burnaston工厂的大部分用电依旧要倚仗英国电力公司,“夸父”计划依然任重道远。不过,我们从另一方面看,太阳能电站似乎又具有相当大的前景和诱惑——有人质疑太阳能电站发电能力低下,但又有人反驳说,如果把三峡库区蓄水后的水淹面积全部铺上太阳能光伏电池板,其发电能力恐怕还在三峡水电站之上,而且不会对小气候以及当地地质环境产生任何疑似不良影响——这种说法很有说服力。铺设面积如此之大的太阳能超级电站,其建设费用却不会比三峡水电站的建设费用多,而且建设速度更快,运营费用更是堪称零成本……这一点恐怕很难予以反驳。

英国天然气公司的工程师总结出太阳能电站的优点:第一,能让有着充足光照的不毛之地发挥出客观的经济效益;第二,建设工期快,其主要建设程序只有三项(搭架、电池板安装、联网),无需移民修坝,无需看煤老板的脸色;第三,无论是建设还是运营,都不会对环境造成任何影响;第四,建造运营成本低廉,在中国,一个60万千瓦装机容量的火电站其建造费用和20年的运营费用至少需要50亿英镑,而60万千瓦的太阳能电站仅仅需要20亿英镑足矣,而且时间越长,太阳能电站的运营成本还将进一步降低。

根据以上原则,我们不妨幻想一下,当石油和煤炭资源用尽之后,未来北非国家将成为全球富庶之地,不为别的,单单是撒哈拉沙漠的太阳能资源就能满足全球用电需求。800万平方公里的不毛之地,可以建设相当于8000万个丰田Burnaston太阳能电站,实际装机容量将超过3000亿千瓦时,这个规模相当于5000个三峡水电站……而反观中国境内,单单是一个西藏就能让国内所有的火电厂以及水电站退休。或许以上说法过于乐观了,因为太阳能电站的真正软肋在于不能全天候工作,哪怕在日照强烈的地区,夜晚总归是有的。

在夜间,太阳能电站无能为力,这就意味着我们的夜晚一片漆黑。于是又有科学家提出了“压缩气体”发电的设想,其方案很简单,在白天用富余的太阳能电力压缩大量空气储存起来,然后在夜晚用这些高压空气推动传统发电机组发电。根据这一设想发散思维,我们还能修建完全密封的落差水库,利用白天富余的太阳能电力将下水库的水抽到上水库,晚上则利用两个水库之间的水位落差进行发电……尽管在这种变相的储能过程中会损失一部分能量,但至少是可以接受的。

有时候,梦和现实仅仅一步之遥。

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
2GW!中企海外光伏项目启动组件安装来源:新能源情报处 发布时间:2026-09-09 09:19:59

本文报道了中国能建国际集团联合广东火电、西北院在沙特承建的两大新能源项目进展:一是位于麦加省吉达市东北部的福里斯2GW光伏电站,于9月3日正式启动光伏组件安装,并庆祝达成500万安全工时;该项目是沙特“2030愿景”关键工程,建成后年发电量59.7亿千瓦时,将优化当地能源结构、助力绿色低碳发展。二是同期启动2026年“质量月”活动的PIF5风电项目,作为全球最大的在建陆上风电项目,由夏奇拉(1GW)和斯特拉(2GW)两个子项目组成,投运后年发电量38亿千瓦时,可满足约30万户家庭用电,年减碳超310万吨。两项目均体现中方企业高效履约、强化安全管理与质量管控的能力。

蔚来智造工厂屋顶光伏并网,为什么全部采用阳光智能组件?来源:投稿 发布时间:2026-09-07 17:39:01

蔚来合肥第二电驱动制造工厂于9月6日建成投运2.5MW屋顶光伏电站,全部采用阳光智能组件。该组件具备“自诊断、自关断、自清洁、自降温、自存档”5S全维智能能力,突破传统光伏设备被动发电模式,升级为可感知、会思考、能决策的智能能源终端。蔚来基于高端智造对安全、稳定与绿色的严苛要求,在选型中强调运行可靠性、风险可控性及数据可追溯性:其自关断技术可在25秒内将电压降至安全水平,有效防范电气火灾;自清洁与自降温技术综合提升约6%发电效率;自存档功能为每块组件建立“电子护照”,实现碳足迹从场站级到组件级的精细化管理。项目标志着能源系统与智能制造深度协同。

中国华电在欧洲投资的首个光伏电站开工建设来源:华电海投 发布时间:2026-09-02 15:33:03

中国华电所属华电海投公司于9月1日在罗马尼亚多尔日县科托菲尼开工建设154.7兆瓦光伏电站,这是该集团在欧洲投资建设的首个绿地光伏项目。项目采用双面高效电池组件、箱逆变一体机及平单轴跟踪支架等先进技术,并配套建设升压站与输电线路,以提升清洁能源转化效率和并网能力。建成后预计2028年一季度投运,年发电量约2.4亿千瓦时,将显著增强罗马尼亚南部电网供电能力,支持当地能源结构转型与可再生能源目标实现。该项目不仅推动中国光伏装备和工程技术服务“走出去”,也标志着华电在欧洲新能源市场实现从零到一的战略突破,对深化中罗能源合作、“一带一路”能源高质量发展及全球清洁能源伙伴关系建设具有示范意义。(199字)

吉尔吉斯斯坦的首座大型光伏电站来源:央视新闻客户端 发布时间:2026-08-31 06:52:29

吉尔吉斯斯坦首座大型光伏电站——詹泰光伏电站于2025年12月正式投入运营,标志着该国清洁能源发展取得重大突破。项目位于北部楚河州克明区,占地230公顷,安装光伏组件19.3万块,设计年发电量2亿千瓦时,可稳定供应周边居民点及城市用电,终结了当地长期存在的“拉闸限电”问题。电站采用高度自动化运行系统,由中吉双方技术人员共同运维,中方提供成熟技术与设备支持,吉方员工在实践中提升专业能力。作为上合组织框架下绿色合作及共建“一带一路”的标志性成果,该项目不仅强化了区域能源互联互通,也体现了资源与技术优势互补、互利共赢的合作模式。

价值上百万的光伏组件竟全是假货来源:西安中院 发布时间:2026-08-28 06:17:11

2013年成立的郑州某泰能源公司,由周某敬实际控制,主营太阳能产品经销。2021年7月,该公司与希腊客户签订合同,以每片113.4欧元价格销售1860片某品牌540瓦光伏组件。为牟取非法利益,周某敬在未经商标权利人许可的情况下,委托江西厂家生产外观、尺寸相同的仿冒组件1240片,并网购正品铭牌贴标,伪造检验报告后出口至希腊,货款折合人民币102万余元。希腊客户使用中发现质量问题,经品牌方核实确认系假冒注册商标产品。法院审理认定,该公司及周某敬构成假冒注册商标罪,非法经营数额特别巨大;鉴于单位及个人均构成自首、认罪认罚并积极赔偿,依法予以从宽处罚,分别判处罚金20万元和5万元,周某敬获刑一年七个月。判决已生效。

浙能兰电分布式光伏发电项目太阳能光伏组件招标来源:中国电力招标网 发布时间:2026-08-27 10:41:19

浙能兰电分布式光伏发电项目于8月24日启动太阳能光伏组件公开招标。招标方为浙江浙能兰溪发电有限责任公司,计划采购单块尺寸为2382mm×1134mm的光伏组件共计3810块。本次招标不接受代理商及联合体参与投标,强调供应商须具备直接供货能力。投标及远程开标统一通过浙能集团智慧供应链一体化平台和“浙江能源投标管家”系统在线完成,全流程实行数字化管理。投标截止与远程开标时间为2026年9月14日9时30分。该项目是浙能集团推进清洁能源布局、实施厂内分布式光伏建设的重要环节,旨在提升自有厂区绿色电力自给能力。(198字)

探见・洞见・创见 ——首期通威组件合作伙伴精英赋能训练营在成都圆满举行来源:通威股份 发布时间:2026-08-26 08:09:57

8月24日,通威首期组件合作伙伴精英赋能训练营在成都举办。聚焦“探见·洞见·创见”,参访乐山、成都智造基地,深度解析能效新规(2027年强制实施)、灯塔工厂质量体系及终端实战策略,20位精英获颁荣誉。以全产业链硬实力与前瞻性行业洞察,共启高质量合作新程。

从商业落地到项目进阶|回看丽天智能组件安装机器人在澳洲的实践路径来源:丽天智能 发布时间:2026-08-20 17:35:35

本文介绍了丽天智能组件安装机器人在澳大利亚大型光伏项目中的实践进展与技术演进路径。2025年初,该机器人在新南威尔士州Culcairn Solar Farm完成澳洲首个商业化部署;同年7月,又在维多利亚州250MW的Goorambat East Solar Farm开展现场验证,成功应对真实施工环境考验。机器人融合GPS-RTK、SLAM与视觉识别技术,具备自主导航、搬运、举升及毫米级精确定位铺设能力,获EPC方认可其在质量与安全方面的附加价值。随着澳洲光伏市场扩张及人工成本压力上升,组件安装环节的自动化需求日益凸显。两项目经验不仅夯实了产品规模化应用基础,也推动技术持续迭代,为丽天智能拓展全球大型光伏建设市场提供支撑。

*ST聆达:子公司格尔木神光50MW光伏电站技改项目通过竣工验收来源:财中社 发布时间:2026-08-07 10:14:25

*ST聆达(300125)子公司格尔木神光新能源有限公司实施的50MWp光伏电站技改项目已于近日通过海西州新能源产业发展服务中心组织的专家组竣工验收。该项目于2026年1月5日开工,主要对原有高倍聚光光伏组件、逆变器等老旧设备进行更新替换,旨在提升发电效率与系统稳定性,增强公司持续经营能力。技改完成后,电站整体发电量有望提高,契合公司长期发展规划。财务方面,公司2026年一季度实现营业收入912万元,归母净利润为-810万元,仍处于亏损状态。该项目是公司在新能源领域优化资产结构、改善运营效能的重要举措。

功能专项|发电优化功能:解决光伏80%的发电损耗问题来源:集能易GNE TEK 发布时间:2026-08-05 16:42:58

光伏电站发电量不达标?80%损耗源于阴影遮挡、组件失配与衰减三大“看不见的损耗”。集能易推出功率优化器与智能组件双方案,通过组件级MPPT实现发电量提升5%~30%,兼顾增效、安全与合规,已覆盖全球60国、出货超600万套。

直击光伏薄片化量产痛点:先导智能交钥匙工程如何破解良率与效率的双重困局来源:先导智能 发布时间:2026-08-04 16:52:36

本文介绍了先导智能针对光伏产业薄片化、多分片量产难题推出的“多分片交钥匙产线”解决方案。随着行业向薄片化、大功率组件升级,激光分片易碎片、边缘损伤导致电池衰减、高速串焊精度与产能难以兼顾等工艺瓶颈严重制约扩产。该方案覆盖划片、转运、边缘钝化、测试及串焊等全工序,核心装备如划片机(≥12000片/小时)、分选机(≥10000片/小时)和串焊机(16000片/小时)均实现高产能与高良率协同;通过多重视觉检测、柔性夹持、边缘钝化及数据互联,有效控碎片、保品质、缩调试周期。配套PHM智能运维平台,从产能、物料、运维及技术兼容四方面提升长期效益,整线稼动率≥98.5%,年均串焊机维护费低于6万元,并支持新型电池与多规格快速切换,助力多分片技术规模化落地。(199字)