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(duì)正在福岡市進(jìn)行試驗(yàn)的智能住宅舉行了內(nèi)覽會(huì)。該智能住宅的特點(diǎn)是，構(gòu)筑了新型電源控制系統(tǒng)，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(tǒng)電源的電力自動(dòng)交換。內(nèi)覽會(huì)上展示了多種使用情況，比如，讓系統(tǒng)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(tǒng)電源和蓄電系統(tǒng)向負(fù)荷供電等（圖1）。

　　具體系統(tǒng)構(gòu)成為設(shè)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(jī)來(lái)用于發(fā)電。蓄電系統(tǒng)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(tǒng)由AVAL長(zhǎng)崎制造，由可與系統(tǒng)電源雙向交換電力的系統(tǒng)連接逆變器、電動(dòng)汽車(chē)用逆變器、向住宅內(nèi)負(fù)荷供電的逆變器、太陽(yáng)能發(fā)電用DC-DC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電用DC-DC轉(zhuǎn)換器，以及2個(gè)可與蓄電池雙向交換電力的DC-DC轉(zhuǎn)換器（電池增壓器）構(gòu)成。

智能住宅的外觀 

 
圖1：自動(dòng)工作的電源控制系統(tǒng)
電源控制系統(tǒng)與蓄電系統(tǒng)安裝在19英寸機(jī)架中（a）。電源控制系統(tǒng)的各裝置由380V的直流總線連接（b）。各裝置間的電力交換可在畫(huà)面上確認(rèn)（c）。

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

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使用多個(gè)模型庫(kù)設(shè)計(jì)電源

　　福岡Smart House Consortium在構(gòu)筑自動(dòng)電源控制系統(tǒng)時(shí)，采用了大量使用模擬的模型庫(kù)開(kāi)發(fā)，而非原來(lái)反復(fù)嘗試開(kāi)發(fā)法。該方法已應(yīng)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(yīng)用到了電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

　　電源控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)連續(xù)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(zhǎng)中原正俊開(kāi)發(fā)的電源電路模擬工具“SCALE”，設(shè)計(jì)電源電路圖。其次，采用美國(guó)邁斯沃克（The MathWorks）的“Simulink”，以電路圖為基礎(chǔ)制作控制部的模型，模擬驗(yàn)證工作。隨后，制作實(shí)際的電源電路，以對(duì)控制邏輯進(jìn)行驗(yàn)證。采用了德國(guó)dSPACE的軟件“dSPACE原型系統(tǒng)”。該軟件可在采用模型庫(kù)設(shè)計(jì)的控制部安裝完成后，使其工作，因此可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行電源設(shè)計(jì)。

利用氣象數(shù)據(jù)

　在內(nèi)覽會(huì)上，除自動(dòng)電源控制系統(tǒng)以外，還公開(kāi)了管理住宅內(nèi)能源等的“HEMS（home energymanagement system）”的幾項(xiàng)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(hào)波發(fā)送的“IPDC（IP data cast）”。

 
圖2：可遠(yuǎn)程操作以及與氣象數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)
CSK在智能住宅內(nèi)公開(kāi)了使用VHF頻帶電視信號(hào)波，發(fā)送IP數(shù)據(jù)來(lái)遠(yuǎn)程操作設(shè)備的演示（a）。在會(huì)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)演示了使用智能住宅模型，與日本氣象的氣象數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)來(lái)控制照明，以及為蓄電系統(tǒng)計(jì)劃性充放電（b）。

　　隨著模擬電視停播時(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(yàn)。此次采用了從福岡塔發(fā)送的實(shí)際電波，除了在對(duì)講機(jī)畫(huà)面上顯示電器的召回信息以外，還演示了臺(tái)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(yàn)均獲得了日本總務(wù)省的批準(zhǔn)。

　　此外，與日本氣象的氣象數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分四個(gè)階段控制LED照明，以及為蓄電系統(tǒng)計(jì)劃性充放電的現(xiàn)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(yù)測(cè)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(yù)測(cè)，可構(gòu)筑效率更高的能源系統(tǒng)。