福冈市公开智能住宅，可自动交换多种电力

  　　福冈市与福冈Smart House Consortium于2011年3月17～18日针对正在福冈市进行试验的智能住宅举行了内览会。该智能住宅的特点是，构筑了新型电源控制系统，组合使用太阳能发电及风力发电等发电源和蓄电池，并且可与系统电源的电力自动交换。内览会上展示了多种使用情况，比如，让系统电源的供电量保持为一定值，或者停止太阳能发电，让系统电源和蓄电系统向负荷供电等（图1）。

　　具体系统构成为设置了本田Soltec制造的1kW额定输出功率太阳能电池及ZEPHYR制造的1kW小型风力发电机来用于发电。蓄电系统则采用Baysun制造的1kWh锂离子充电电池模块（电压48V）与电装制造的2kWh锂离子充电电池模块（电压288V）。

　　电源控制系统由AVAL长崎制造，由可与系统电源双向交换电力的系统连接逆变器、电动汽车用逆变器、向住宅内负荷供电的逆变器、太阳能发电用DC-DC转换器、风力发电用DC-DC转换器，以及2个可与蓄电池双向交换电力的DC-DC转换器（电池增压器）构成。

智能住宅的外观 

 
图1：自动工作的电源控制系统
电源控制系统与蓄电系统安装在19英寸机架中（a）。电源控制系统的各装置由380V的直流总线连接（b）。各装置间的电力交换可在画面上确认（c）。

　　各装置均配备数字控制电源，可数字处理并执行开关电源的电压及电流控制。控制用MCU采用美国德州仪器的DSP“C2000系列（Piccolo）”。装置间利用以380V为基准的直流（DC）总线连接，可根据各装置相对于DC总线的电压高低，自动控制电力。

使用多个模型库设计电源

　　福冈Smart House Consortium在构筑自动电源控制系统时，采用了大量使用模拟的模型库开发，而非原来反复尝试开发法。该方法已应用于汽车行业以缩短开发时间，此次则进一步应用到了电源设计领域。

　　电源控制系统的开发连续使用了三个工具。首先是采用崇城大学能源电子研究所所长中原正俊开发的电源电路模拟工具“SCALE”，设计电源电路图。其次，采用美国迈斯沃克（The MathWorks）的“Simulink”，以电路图为基础制作控制部的模型，模拟验证工作。随后，制作实际的电源电路，以对控制逻辑进行验证。采用了德国dSPACE的软件“dSPACE原型系统”。该软件可在采用模型库设计的控制部安装完成后，使其工作，因此可在短时间内进行电源设计。

利用气象数据

　在内览会上，除自动电源控制系统以外，还公开了管理住宅内能源等的“HEMS（home energymanagement system）”的几项关键技术（图2）。比如，日本CSK演示了将IP进行封装后向VHF频带电视信号波发送的“IPDC（IP data cast）”。

 
图2：可远程操作以及与气象数据联动
CSK在智能住宅内公开了使用VHF频带电视信号波，发送IP数据来远程操作设备的演示（a）。在会场，现场演示了使用智能住宅模型，与日本气象的气象数据联动来控制照明，以及为蓄电系统计划性充放电（b）。

　　随着模拟电视停播时间的临近，该公司正在推进利用空闲带宽——VHF频带、基于IPDC的信息服务实证试验。此次采用了从福冈塔发送的实际电波，除了在对讲机画面上显示电器的召回信息以外，还演示了台灯的开关控制等。另外，CSK与FM东京在2011年3月底之前进行的实验均获得了日本总务省的批准。

　　此外，与日本气象的气象数据联动分四个阶段控制LED照明，以及为蓄电系统计划性充放电的现场演示也备受关注。该演示采用了智能住宅的模型。日本气象能以方圆5公里为单位划分日本全境，预测未来54小时每小时的太阳能发电量。通过这一预测，可构筑效率更高的能源系统。