日本東北大學(xué)在校舍中導(dǎo)入直流供電的800只LED照明燈

在常有人進出的場所設(shè)置多達(dá)約800只支持直流供電的led照明燈，這恐怕還是全球首例”(日本東北大學(xué)研究生院環(huán)境科學(xué)研究系主任田路和幸)。

　　直流部分的緊急狀況切換盤

日本東北大學(xué)研究生院環(huán)境科學(xué)研究系以實現(xiàn)能源的地產(chǎn)地消及災(zāi)害時的電力確保為目標(biāo)，在該系校舍中導(dǎo)入了由太陽能電池、蓄電池及直流供電技術(shù)組合而成的“智能樓宇交直流混合控制系統(tǒng)”注1)。該系統(tǒng)已從2012年11月底開始運轉(zhuǎn)(圖1)。

圖1：60kW太陽能電池模塊和支持直流供電的LED照明

日本東北大學(xué)在制造樓的屋頂上配備了60kW太陽能電池模塊(a)。今后預(yù)定安裝夏季時為太陽能電池灑水冷卻的管道。在主樓和教學(xué)樓上設(shè)置了800只支持直流供電的LED照明燈(b)。

該系統(tǒng)主要由60kW的太陽能電池模塊和57.6kWh的大型蓄電系統(tǒng)構(gòu)成，另外還包括可供給300V直流電(直流)和100V或200V交流電(交流)的“交直流混合控制系統(tǒng)”，以及對整個系統(tǒng)實施管理的“EMS(能量管理系統(tǒng))”等。

通過太陽能電池所發(fā)電力不出售，而是直接用于蓄電池由自家消費。另外還以緊急時的能源移動為目標(biāo)，可向純電動汽車(EV)快速充電。太陽能電池設(shè)置在屋頂上，蓄電池和交直流混合控制系統(tǒng)設(shè)置在主樓上。在6層高的主樓和教學(xué)樓上直流供電，導(dǎo)入了約800只支持直流300V的LED照明。

　　配備約1萬只電池單元

太陽能電池模塊、高電壓直流電源系統(tǒng)，以及支持直流供電的LED照明由臺灣臺達(dá)電子(Delta Electronics)的日本公司負(fù)責(zé)。LED照明通過內(nèi)部的直流-直流轉(zhuǎn)換器從300V降壓至24V后使用。開、關(guān)操作通過用開關(guān)來控制直流-直流轉(zhuǎn)換器的低壓部而非電源線來防止觸電等危險。

大型蓄電系統(tǒng)由索尼開發(fā)(圖2)。該系統(tǒng)由8臺7.2kWh蓄電單元構(gòu)成。蓄電單元由對蓄電單元間實施控制的控制部、8kW 交流-直流轉(zhuǎn)換器、帶太陽能電池用MPPT的10kW直流-直流轉(zhuǎn)換器、監(jiān)視電池單元的電池管理系統(tǒng)，以及6塊1.2kWh蓄電模塊構(gòu)成。

圖2：設(shè)置57.6kWh蓄電單元

在主樓一層設(shè)置了8臺蓄電單元。每臺為7.2kWh。蓄電單元配備6塊1.2kWh的蓄電模塊。

蓄電系統(tǒng)的特點在于，可對蓄電單元逐一獨立控制，檢修及增設(shè)時無需停止整個系統(tǒng)。配備約1萬只直徑為28mm的圓筒型電池單元。正極材料采用安全性出色的磷酸鐵鋰(LiFePO4)。

交直流混合控制系統(tǒng)為防備緊急情況還提高了冗余性(圖3)。具備由緊急時用來切換電力的電源切換開關(guān)(DTMC)以及電磁接觸器(MC)構(gòu)成的緊急用切換臺。除了能夠輸入太陽能電池的功率，還可從單相和三相商用電源輸入AC電流，為了通過AC輸入也能使用直流驅(qū)動的LED照明，配備了緊急用交流-直流轉(zhuǎn)換器?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)筑及各種布線等由日本Systema負(fù)責(zé)。

　　圖3：同時支持交流和直流的交直流混合控制系統(tǒng)

太陽能電池直接以直流方式與蓄電池連接?？稍谪?fù)荷端向LED照明供應(yīng)300V直流電，并向普通插座供應(yīng)100V交流電(a)。緊急時可使用電源切換開關(guān)及電磁接觸器通過商用電源供應(yīng)電力(b)。

EMS由NTT和NTT COMWARE開發(fā)。EMS由從各種設(shè)備收集數(shù)據(jù)的“適配功能部”、實施機器控制及設(shè)備監(jiān)視的“最佳控制功能部”，以及使預(yù)測數(shù)據(jù)的生成及能源“可視化”的“可視化功能部”構(gòu)成。可視化方面預(yù)定從目前的顯示器換成使用數(shù)字標(biāo)牌和空間識別接口的新型顯示裝置，將把設(shè)置在圓弧上的蓄電單元作為屏幕來使用。

責(zé)編：李杰