数字电网路由器:让电力自动实现灵活调度

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为了在基地之间灵活调度电力,日本的企业等开始开发新送配电系统。利用这种系统,就可在发生灾害时避免停电,并高效利用可再生能源等。

东日本大地震引发了核电站事故,这使得建立可抵御自然灾害、充分利用地区可再生能源的供电体制成为当务之急。在这种形势下,目前有关方面正在进行使用名为“电力路由器”的装置,灵活调度地区所发电力的电力系统实证实验。

“电力售货亭”成为可能

其中之一,就是2011年9月成立的“数字电网联盟”提倡的“数字电网”。其特点在于,包括发电设备及用电方在内,由名为“数字电网路由器”的装置(电力路由器)统筹管理一定范围的地区,通过电力路由器调度地区电力。

电力路由器与现有电网及互联网相连。根据相当于互联网地址的“IP地址”识别电源及基地,由此就可进行“将A地区的风力发电电力送往B地区的电力路由器”等控制。在电网因发生灾害而停止供电时,电力路由器之间可相互调度蓄电池存储的电力,从而防止造成地区停电。

提供此项服务的是“能源服务提供商”,相当于电力版互联网服务供应商。

数字电网联盟将进一步发展数字电网体制,力争构筑像交易所一样,可实时买卖电力的体制。具体而言,就是结合利用互联网结算系统,在结算后的一定时间内向特定地点供应电力,这种服务被称为“电力售货亭”。 数字电网联盟于今年5月设立业务公司,开始在肯尼亚无电地区进行实证实验。联盟代表理事、东京大学研究生院工学系研究科技术经营战略学专业特聘教授阿部力也说:“基本上可结合利用现有技术。力争2015年实现目标”。 日本VPEC公司目前正在开发不使用互联网交换电力信息,而是使电力本身携带信息进行电力调度的系统。

电力路由器(数字电网路由器)的实验情形

VPEC正在进行开发的是名为“ECO网络”的供电系统。配备蓄电池的电力路由器统筹管理包括发电设备和用电方在内的一定范围的地区。其特点在于,电力路由器可根据蓄电池的剩余电量,改变输出电力的频率。

例如,作为商用电源供应的交流电源在不同地区使用的频率不同,在日本东部地区为50赫兹,日本西部地区为60赫兹。ECO网络就是将这种频率差异用作蓄电池剩余电量信息。

电力路由器根据来自相邻电力路由器的频率,判断相邻基地的剩余电量。根据其差距,自主调度电力。这样一来,便可自动消除局部电力短缺,合理调度系统电网的电力,供应给下游。

所利用的频率仅需在现有商用电源的基础上增减0.2赫兹即可,因此可直接使用现有家电。VPEC社长永田敏说:“由于无需使用互联网等交换信息,因此基础设施比较简单。也可抵御灾害。”

VPEC目前正在与大阪燃气公司及早稻田大学共同进行实证实验,此前一直在大阪燃气的酉岛电力实验场,使用多个电力路由器进行工作验证。今后计划在日本国内多个基地开始进行实际负荷试验。ECO网络计划用于新开发的住宅区、岛屿及新兴市场国家无电地区等,力争2015年实现商用化。

通过直流供电提高效率

日本NTT设施公司目前也在进行基地间相互调度电力的系统实证实验。其研究在2012年被日本环境省选为“全球变暖对策技术开发及实证研究事业”项目。研究期间为3年,研究费大约为8亿日元。

研究项目名为“为实现电源独立及分布型能源社会,而开发直流式地区间能源相互调度系统”。在基地间调度电力,这与上文提到的数字电网及ECO网络相同,但其特点在于,力争使用直流电进行送配电。

太阳能发电所发电力及蓄电池中存储的电力都是直流电,实际供应给家庭、大厦及工厂等时,需要将直流电转变为交流电。这一转换在效率方面会造成损失,而且,在结构方面也存在弱点。NTT设施公司能源事业本部技术部负责部长广瀬圭一认为:“通过实现直流供电,可使效率提高10%到15%。”

今年是实验的第2年,NTT设施计划在山形市内及北海道带广市内的实际环境中设置各种装置进行实验。计划设置以直流电运转的电视及冰箱等家电,实施模拟向普通家庭供电的实验。