日本东北大学在校舍中导入直流供电的800只LED照明灯

在常有人进出的场所设置多达约800只支持直流供电的led照明灯，这恐怕还是全球首例”(日本东北大学研究生院环境科学研究系主任田路和幸)。

　　直流部分的紧急状况切换盘

日本东北大学研究生院环境科学研究系以实现能源的地产地消及灾害时的电力确保为目标，在该系校舍中导入了由太阳能电池、蓄电池及直流供电技术组合而成的“智能楼宇交直流混合控制系统”注1)。该系统已从2012年11月底开始运转(图1)。

图1：60kW太阳能电池模块和支持直流供电的LED照明

日本东北大学在制造楼的屋顶上配备了60kW太阳能电池模块(a)。今后预定安装夏季时为太阳能电池洒水冷却的管道。在主楼和教学楼上设置了800只支持直流供电的LED照明灯(b)。

该系统主要由60kW的太阳能电池模块和57.6kWh的大型蓄电系统构成，另外还包括可供给300V直流电(直流)和100V或200V交流电(交流)的“交直流混合控制系统”，以及对整个系统实施管理的“EMS(能量管理系统)”等。

通过太阳能电池所发电力不出售，而是直接用于蓄电池由自家消费。另外还以紧急时的能源移动为目标，可向纯电动汽车(EV)快速充电。太阳能电池设置在屋顶上，蓄电池和交直流混合控制系统设置在主楼上。在6层高的主楼和教学楼上直流供电，导入了约800只支持直流300V的LED照明。

　　配备约1万只电池单元

太阳能电池模块、高电压直流电源系统，以及支持直流供电的LED照明由台湾台达电子(Delta Electronics)的日本公司负责。LED照明通过内部的直流-直流转换器从300V降压至24V后使用。开、关操作通过用开关来控制直流-直流转换器的低压部而非电源线来防止触电等危险。

大型蓄电系统由索尼开发(图2)。该系统由8台7.2kWh蓄电单元构成。蓄电单元由对蓄电单元间实施控制的控制部、8kW 交流-直流转换器、带太阳能电池用MPPT的10kW直流-直流转换器、监视电池单元的电池管理系统，以及6块1.2kWh蓄电模块构成。

图2：设置57.6kWh蓄电单元

在主楼一层设置了8台蓄电单元。每台为7.2kWh。蓄电单元配备6块1.2kWh的蓄电模块。

蓄电系统的特点在于，可对蓄电单元逐一独立控制，检修及增设时无需停止整个系统。配备约1万只直径为28mm的圆筒型电池单元。正极材料采用安全性出色的磷酸铁锂(LiFePO4)。

交直流混合控制系统为防备紧急情况还提高了冗余性(图3)。具备由紧急时用来切换电力的电源切换开关(DTMC)以及电磁接触器(MC)构成的紧急用切换台。除了能够输入太阳能电池的功率，还可从单相和三相商用电源输入AC电流，为了通过AC输入也能使用直流驱动的LED照明，配备了紧急用交流-直流转换器。控制系统的构筑及各种布线等由日本Systema负责。

　　图3：同时支持交流和直流的交直流混合控制系统

太阳能电池直接以直流方式与蓄电池连接。可在负荷端向LED照明供应300V直流电，并向普通插座供应100V交流电(a)。紧急时可使用电源切换开关及电磁接触器通过商用电源供应电力(b)。

EMS由NTT和NTT COMWARE开发。EMS由从各种设备收集数据的“适配功能部”、实施机器控制及设备监视的“最佳控制功能部”，以及使预测数据的生成及能源“可视化”的“可视化功能部”构成。可视化方面预定从目前的显示器换成使用数字标牌和空间识别接口的新型显示装置，将把设置在圆弧上的蓄电单元作为屏幕来使用。

责编：李杰