日本首个光伏发电和蓄电池并用的电网

来源:日经BP社发布时间:2016-08-17 16:36:19

几乎位于宫城县正中央的东松岛市有着风光旖旎的海岸线,以及海水浴场及游船等,过去每年都有100多万游客光顾。但东日本大地震造成的海啸袭击了65%的市区,约73%住户的1万1073栋房屋全毁或半毁。死亡失踪人数达1134人,避难者最多达到了1万5185人。

停电也可用光伏电力和柴油供电

东松岛市灾后重建政策课负责人懊悔道:“震灾前虽制定了海啸防灾计划,但没料到这么大范围被淹”。震灾前43142的人口数量减至40138人(截至2015年4月)。游客数量也减至每年约20万人。

东松岛市由对不充分防灾对策的反省,推进了优先强化抗灾措施的城市重建工作。其中的一个措施是建设“东松岛市智能防灾生态城”(图1)。震灾后停电时间长达5个半月,由于无法取暖,很多人因低温症而死亡,由这个教训,构筑了可以独立于电力系统运转、以地方为主体的分散型能源系统。

图1:“东松岛市智能防灾生态城”全景(出处:积水建房)

在东松岛市柳之目北地区建设了85户市营灾害公营住宅。生态城设置了光伏发电设备(470kW)、定置式铅蓄电池(480kWh)以及应急生物柴油发电机(500kVA,图2、图3)。即使供电网东北电力停电,也能维持数日正常水平的供电。

图2:生态城内建设的光伏电站(摄影:日经BP社)

图3:收纳在机壳内的铅蓄电池(摄影:日经BP社)

 自主敷设约5km的配电网

 在2016年6月12日的“宫城县民防灾日”,举行了公营住宅及并设的发电和供电设备竣工仪式。东松岛市市长阿部秀保在仪式上致辞:“我们要建设防灾、减灾能力增强的城市,向日本国内外展现东松岛的面貌”。

“东松岛市智能防灾生态城”利用CEMS(地区能源管理系统)对需求方设备、光伏发电设备、蓄电池及柴油发电机等进行综合管理(图4)。以ICT(信息通信技术)掌握能源供求信息并进行优化控制。这种CEMS的构筑也可以说是日本各地兴起的智能社区实证模式之一。


图4:CEMS功能示意图(出处:积水建房)

然而,东松岛市的防灾生态城具有独一无二的划时代特点:即沿着生态城内的道路设置电线杆,自主铺设了高压及低压配电线。自营高低压输电线的总长度各为2.7km左右,设置了54根电线杆(图5)。

图5:以自营线供电的公营住宅(摄影:日经BP社)

生态城整体的设计由Smart City Project(东京都中央区)负责,公营住宅的设计和施工由积水建房负责,自营线的敷设由Kinden负责。太阳能电池板为夏普制,应急生物柴油发电机为洋马制,定置式铅蓄电池为日立化成制,蓄电池用光伏逆变器(PCS)为明电舍制,调节池的光伏发电用PCS为日新电机制,屋顶上的光伏发电用PCS为夏普制。

还用自营线为4家医院供电

自营线微电网除了连接自己的光伏发电设备和柴油发电机外,还与东北电力的电力系统并网。将光伏电力与接受的电网电力,通过自营线输送给生态城内的各住宅等。CEMS用于供求管理和收费管理等。

这种利用自营线的电力零售业务形态称为“自营线PPS(特定规模电力企业)”。地震后,以灾区为中心规划并运转了多个智能社区实证项目,但采用“自营线PPS”模式的只有东松岛市。

自营线微电网(配电网络)除了灾害公营住宅“市营柳之目东住宅”的85户住宅外,还连接了周边的4家医院以及驾照中心(以下称公共设施,图6)。其中2家大规模医院和公共设施为高压用户,除此之外为低压用户。截至目前,白天的峰值需求一直为350~370kW。


图6:自营线除了公营住宅外,还与医院和公共设施连接(出处:积水建房)

东松岛市灾后重建政策课说,“如果白天正午为晴天,则470kW的光伏发电能满足生态城内的全部电力需求。光伏电力有剩余时存储在蓄电池中,夜间放电使用。总体来说是需求的一半左右是用光伏电力满足的”。(未完待续)

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