福岡市公開(kāi)智能住宅 可自動(dòng)交換多種電力

　　福岡市與福岡Smart House Consortium于2011年3月17～18日針對正在福岡市進(jìn)行試驗的智能住宅舉行了內覽會(huì )。該智能住宅的特點(diǎn)是，構筑了新型電源控制系統，組合使用太陽(yáng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電等發(fā)電源和蓄電池，并且可與系統電源的電力自動(dòng)交換。內覽會(huì )上展示了多種使用情況，比如，讓系統電源的供電量保持為一定值，或者停止太陽(yáng)能發(fā)電，讓系統電源和蓄電系統向負荷供電等（圖1）。

　　智能住宅的外觀(guān)

　　具體系統構成為設置了本田Soltec制造的1kW額定輸出功率太陽(yáng)能電池及ZEPHYR制造的1kW小型風(fēng)力發(fā)電機來(lái)用于發(fā)電。蓄電系統則采用Baysun制造的1kWh鋰離子充電電池模塊（電壓48V）與電裝制造的2kWh鋰離子充電電池模塊（電壓288V）。

　　電源控制系統由AVAL長(cháng)崎制造，由可與系統電源雙向交換電力的系統連接逆變器、電動(dòng)汽車(chē)用逆變器、向住宅內負荷供電的逆變器、太陽(yáng)能發(fā)電用DC-DC轉換器、風(fēng)力發(fā)電用DC-DC轉換器，以及2個(gè)可與蓄電池雙向交換電力的DC-DC轉換器（電池增壓器）構成。

　　各裝置均配備數字控制電源，可數字處理并執行開(kāi)關(guān)電源的電壓及電流控制?？刂朴肕CU采用美國德州儀器的DSP“C2000系列（Piccolo）”。裝置間利用以380V為基準的直流（DC）總線(xiàn)連接，可根據各裝置相對于DC總線(xiàn)的電壓高低，自動(dòng)控制電力。

使用多個(gè)模型庫設計電源

　　福岡Smart House Consortium在構筑自動(dòng)電源控制系統時(shí)，采用了大量使用模擬的模型庫開(kāi)發(fā)，而非原來(lái)反復嘗試開(kāi)發(fā)法。該方法已應用于汽車(chē)行業(yè)以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，此次則進(jìn)一步應用到了電源設計領(lǐng)域。

　　電源控制系統的開(kāi)發(fā)連續使用了三個(gè)工具。首先是采用崇城大學(xué)能源電子研究所所長(cháng)中原正俊開(kāi)發(fā)的電源電路模擬工具“SCALE”，設計電源電路圖。其次，采用美國邁斯沃克（The MathWorks）的“Simulink”，以電路圖為基礎制作控制部的模型，模擬驗證工作。隨后，制作實(shí)際的電源電路，以對控制邏輯進(jìn)行驗證。采用了德國dSPACE的軟件“dSPACE原型系統”。該軟件可在采用模型庫設計的控制部安裝完成后，使其工作，因此可在短時(shí)間內進(jìn)行電源設計。

利用氣象數據

　　在內覽會(huì )上，除自動(dòng)電源控制系統以外，還公開(kāi)了管理住宅內能源等的“HEMS（home energymanagement system）”的幾項關(guān)鍵技術(shù)（圖2）。比如，日本CSK演示了將IP進(jìn)行封裝后向VHF頻帶電視信號波發(fā)送的“IPDC（IP data cast）”。

　　圖2：可遠程操作以及與氣象數據聯(lián)動(dòng)
CSK在智能住宅內公開(kāi)了使用VHF頻帶電視信號波，發(fā)送IP數據來(lái)遠程操作設備的演示（a）。在會(huì )場(chǎng)，現場(chǎng)演示了使用智能住宅模型，與日本氣象的氣象數據聯(lián)動(dòng)來(lái)控制照明，以及為蓄電系統計劃性充放電（b）。

　　隨著(zhù)模擬電視停播時(shí)間的臨近，該公司正在推進(jìn)利用空閑帶寬——VHF頻帶、基于IPDC的信息服務(wù)實(shí)證試驗。此次采用了從福岡塔發(fā)送的實(shí)際電波，除了在對講機畫(huà)面上顯示電器的召回信息以外，還演示了臺燈的開(kāi)關(guān)控制等。另外，CSK與FM東京在2011年3月底之前進(jìn)行的實(shí)驗均獲得了日本總務(wù)省的批準。

　　此外，與日本氣象的氣象數據聯(lián)動(dòng)分四個(gè)階段控制LED照明，以及為蓄電系統計劃性充放電的現場(chǎng)演示也備受關(guān)注。該演示采用了智能住宅的模型。日本氣象能以方圓5公里為單位劃分日本全境，預測未來(lái)54小時(shí)每小時(shí)的太陽(yáng)能發(fā)電量。通過(guò)這一預測，可構筑效率更高的能源系統。