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新闻发布 2011年

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关于Micro Smart-Grid(微型智能电网)验证系统的开发

~智能管理可再生能源,减少浪费并高效利用~

2011年6月15日

住友电气工业株式会社

  本公司最近开发了以直流(DC)方式将太阳能和风能等可再生能源发电设备和蓄电池连接起来的Micro Smart-Grid(微型智能电网)验证系统,并在大阪制作所(大阪市此花区岛屋1-1-3)开始区域内试验。
  此次开发的Micro Smart-Grid(微型智能电网)验证系统以直流方式连接4种发电装置和蓄电池,通过智能管理来源于大自然的不稳定能源和电力需求,可稳定且高效地向各种设备和机器(负荷)供电。

1.Micro Smart-Grid(微型智能电网)验证系统的构成及特征等

 

【1】 系统的构成

(1)

本系统用总长约1km的直流电缆连接3种太阳能发电装置和小型风力发电装置、储存电力用的氧化还原液流电池,产生的电力用于所内的部分照明、家电产品以及超导电动汽车的充电站。

(2)

产生的电力(合计最大发电能力近10kW)首先通过DC/DC换流器直接以直流方式升压,经过直流电缆储存在氧化还原液流电池中,或通过DC/AC转换器统一转换成交流电,经过智能配电盘、智能电源开关(插座)向上述负荷机器供电。

 

【2】 系统整体的特征等

(1)

本系统不和商用电力系统连接,电源仅为太阳能和风能。通过后述的能源管理系统,控制这些不稳定的可再生能源的发电量和耗电量,通过蓄电池吸收这种变化,以系统整体的方式实现最高效、稳定的电力利用

(2)

这次使用的直流连接方式和原来的交流(AC)连接方式相比,可减少从直流到交流的转换次数。在直流/交流的转换中,转换仪器的动力和转换将造成能源损耗,因此减少转换次数将有助于可再生能源的高效利用。而且和交流输电相比,直流输电还可减少电缆的输电损耗。
因此、通过上述的(1)、(2),估计可获得约10%的节能效果。

(3)

可根据需要自由地连接各种可再生能源发电装置和蓄电池,因此可适用于各种规模的电力系统。

2.构成本系统的机器、装置等

【1】 发电装置

 

  发电装置采用市场上销售的2种太阳能发电装置和本公司自己开发的聚光型太阳能发电装置(CPV)及市场上销售的小型风力发电装置。
  由于CPV的发电元件采用特殊的化合物半导体材料,其发电效率是市场上销售的硅板的约2倍,而且其结构是将聚光面板设置在远高于地面的位置,还可充分利用面板下的空间,因此有望成为新一代的太阳能发电装置。
  此次开发的CPV(功率1kW)在充分利用本集团公司的材料技术的同时,和原来的CPV相比,还实现了面板的薄型化和轻量化。

 

【2】蓄电池“小型氧化还原液流电池”(容量10kWh)

 

  在利用可再生能源发电的电力系统中,可根据发电量的变化储存、释放电力的蓄电池非常重要。
  由于氧化还原液流电池适用于不规则、变化剧烈的充放电运转,可准确地监视、控制储存电量,因此被认为是最适合能有效利用太阳能、风能等可再生资源的智能电网的蓄电池。具有市场投放实绩的氧化还原液流电池,现在正着眼于在智能电网的正式实用化,努力推进产品开发。

 

【3】 能源管理系统

 

  设置在发电装置、蓄电池和直流电缆的连接部分的DC/DC换流器、以及向负荷机器供电前统一将直流转换成交流的DC/AC转换器,分别具备带通信功能的能量控制功能,通过中央控制服务器控制这些功能,以此构成能源管理系统。
  具体而言,就是通过有线/无线的混合网络,收集发电量、蓄电量及耗电量,为了获得最佳的供需平衡和在不损害消费者便利性的前提下发挥经济优势,通过管理电流控制负荷机器。通过中央控制服务器统一管理测量数据,可在显示器上确认发电、蓄电、耗电的实时情况和以往的发电、耗电数据的趋势。
  而且,向DC/DC换流器、DC/AC转换器、各种负荷机器高效供电的智能配电盘的控制单元、以及连接在其前部的智能电源开关都是本公司开发的产品。

 

【4】 负荷机器(电力的需求方)

 

  目前在本验证系统中所产生的电力除了用于照明和TV等家电产品外,还用于和子公司日新电机株式会社共同开发的超导电动汽车的充电站。
  该充电站也适用于市场上销售的电动汽车。

 

  今后将积累、分析包括日照量、风况等气象条件和发电量的关联性在内的数据,以检验节能效果等为主要目的,对本系统的有效性进行约1年的验证,同时将充分利用本系统,不断推进智能电网相关产品的开发。
  本公司将在关注今后的能源政策的同时,应对从单户住宅到一定规模的社区等级的多种需求,以“Ingenious Power System”为品牌,提供以可再生能源为基础的最佳的微型智能电网系统。

Micro Smart-Grid(微型智能电网)验证系统整体构成图

【用词定义】

※1 智能电网
通过从供需双方控制电流将电力供需调整至最佳状态的输电网。可实现节能、削减成本及提高可靠性和透明性。

※2 直流连接方式
用直流电缆替代原来的交流电缆进行连接,形成输电网的方式。通过直流连接,可减少电缆和电力转换仪器的能耗损失。

※3 聚光型太阳能发电装置(CPV)
通过将用透镜等聚光的高密度太阳光射入发电元件,用小面积的发电元件进行能量转换的太阳能发电方式。

※4  氧化还原液流电池
利用钒等离子的氧化还原反应进行充放电的蓄电池。由进行充放电的电解槽和储存金属离子电解液的罐构成,具有使用寿命长、安全、稳定等特点。能将风力发电等不稳定电力平稳化的、规模达兆瓦级的大型蓄电池正备受期待。

※5 能源管理系
通过最佳管理、控制发电设备和蓄电设备的功能,实现节能效果、降低电力成本。例如,将耗电量少、成本低的夜间电力储存起来,在电力紧张、成本高的白天加以利用,借此实现系统电耗的平均化(去峰值)和用电成本的降低。而且,可实时查看包括用电量在内的各种信息,改善使用者的生活方式。

※6 换流器/转换器
换流器是将交流电转换成直流电或改变直流电压的装置。转换器是将直流电转换成交流电的装置。是电力系统中不可或缺的、决定系统整体电功率的重要装置

※7 智能配电盘/智能电源开关配电盘是将交流电分配给应对各种使用目的的配线系统的供电装置,通过多个开关管理各种供电电力的上限值。智能配电盘在此基础上附加多种传感器和通信功能,具有实时测量耗电量并向中央控制服务器发送信息的功能。智能电源开关能将每个插座上测量到的耗电量发送给中央控制服务器,或根据中央服务器的指示开关断路器。

※8 超导电动汽车
2008年由本公司开发的,由采用铋系高温超导电线的超导电动机驱动的电动汽车。是世界上第一款用超导电动机驱动的电动汽车。

・“Ingenious Power System”是住友电气工业株式会社的商标。

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