電力“自動需求響應”或為家電業重振創造良機

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在日本橫濱市港北區，從東急東橫線大倉山站步行5分鐘左右，就會看到一座綠樹環繞的新建公寓樓。這是三井不動產Residential公司開發並銷售的“PARK HOMES大倉山公寓”。該樓共有177套住房，已於2012年9月上旬竣工。

這座公寓是日本經濟產業省在橫濱市等4個地區實施的“新一代能源社會體系”實証項目的現場之一。該項目的亮點是在住宅、大廈及事務所等部分採用能源管理系統（EMS）以實現節電及抑制電力需求等。此外還構建了與每套住房及事務所的EMS相連的CEMS（地區能源管理系統）。橫濱市的項目由東芝公司負責構建CEMS。

PARK HOMES大倉山公寓在公共區採用了MEMS（公寓能源管理系統），在各戶採用了HEMS(家庭能源管理系統)，用來掌握並顯示能源使用情況，同時與CEMS相連。在公寓入口處設有顯示公寓能源使用情況的平板顯示器“MEMS顯示器”。在從2013年4月開始的實証項目中，該顯示器有時會顯示“正在支持需求響應”（圖1）。

圖1：設在PARK HOMES大倉山公寓的“MEMS顯示器”的畫面 當出現“正在支持需求響應”時，表示正在根據CEMS的指令控制各家電

控制公共區的照明和空調

需求響應（DR）的目的是促使需求方控制用電的舉措。橫濱市的實証項目通過CEMS對MEMS及HEMS等各EMS下達DR要求。各EMS中裝有可以削減用電量的省電程序，當從CEMS接到DR要求時啟動。

PARK HOMES大倉山公寓通過MEMS的控制，自動調暗公共區的照明、改變空調設定溫度以降低功耗。各戶的HEMS會自動改變家裡空調的設定溫度。CEMS會根據與其相連的各設施的EMS的DR要求，預測能夠多大程度抑制用電量，以此來分配整個地區要削減的用電量。

通過DR抑制用電量的方法有兩種方式，一種是像PARK HOMES大倉山公寓這樣用HEMS自動控制電器，另一種是通過經濟獎勵促使用戶採取手動關閉照明及改變空調溫度設定等節電行為。前者叫做“ADR”（Automated Demand Response：自動DR），后者叫做“人工DR”，現在正在對這兩種方式進行實証實驗。

不經過人直接給家電下達指令

人工DR沒有HEMS也能實施。實際上，日本NTT設施公司通過郵件等方式向住戶發送帶積分獎勵的DR要求、促使用戶採取節電行為以抑制電力需求的人工DR已經獲得了成功。

另外，實証項目之一的北九州智能社區創造事業已開始驗証根據地區電力供求情況改變電價的“動態定價”。而且已經証實，通過向居民發送電費信息，在沒有HEMS的情況下也能調動節電行為。

而像PARK HOMES大倉山公寓這樣的ADR，其優點在於收到CEMS要求的HEMS不經過人直接對家電下達降低耗電量的指令，能夠更加切實地實現節電。前提是要導入能與家電交換信息和通信的先進HEMS。

美國非常關注ADR的實用化，正在推進通信規格的標准化。美國為實現CEMS等從外部下達DR要求的通信制定了“OpenADR”標准，為實現與住宅內家電的通信制定了“SEP”標准規格，並且正在普及這些標准。

日本也開始推進ADR標准化

日本為實現ADR而推進標准化的舉動也越來越活躍。2012年11月，有兩個推進ADR的設施設立，分別是1日設立的“EMS新宿實証中心”和21日開設的“HEMS(ECHONET Lite)認証支持中心”。

這兩個設施都被日本經濟產業省的智能住宅國際標准化研究事業選用，在EMS新宿實証中心，早稻田大學先進電網技術研究所、家電廠商及汽車廠商等26家企業將共同開展實証實驗。HEMS認証支持中心是為支持日本提出的HEMS家電間標准通信規格“ECHONET Lite”的設備認証而設立的，由具有該規格認証環境的神奈川工科大學工學教育研究推進機構智能住宅研究中心設立。

神奈川工科大學的HEMS認証支持中心將通過支援ECHONET Lite設備開發及認証，促進該規格的普及（圖2）。而EMS新宿認証中心將對不同廠家的ECHONET Lite設備間及這些設備與HEMS間順利交換信息、接到DR要求后對各家電下達控制耗電量指令的ADR進行實証。

圖2：神奈川工科大學的HEMS（ECHONET Lite）認証支持中心引進的設備

實時顯示電力供求

EMS新宿實証中心可以掌握HEMS在家庭中普及的情況。顯示器上幾乎實時顯示每個家電的電力需求情況和太陽能等供電的情況（圖3）。這意味著HEMS掌握著電力供求情況。

圖3：設在EMS新宿實証中心的顯示器的畫面

比如，在為純電動汽車（EV）充電時打開IH電磁爐就會超過協議用電量，此時HEMS就會自動控制，瞬間中斷EV充電以防止跳閘等。如果將符合標准通信規格的實際家電和設備帶到該中心，就可以驗証和評估用HEMS控制這些家電的情況。

在ADR實証試驗中，針對供求緊張時從電力公司等收到DR信號的情況，考慮了兩種分時電價（TOU）模式。一種是在DR要求的期間，HEMS自動降低需求﹔另一種是在高電價時間段，HEMS自動降低需求。可能的操作包括降低空調輸出功率、停止EV充電及使EV放電等。發送DR要求的通信規格將採用OpenADR。

還將支持國內外的任何家電

擔任EMS新宿實証中心所長的早稻田大學研究生院先進理工學研究科電信息生命專業教授林泰弘表示：“從消費者的角度來看，肯定希望隻要是支持HEMS的家電不管是國內外哪個廠家的產品都能連到自家HEMS上。因此要做到多種標准兼容，比如還要支持美國的SEP規格等。”

從家電廠商的角度來看，如果日本標准的家電出口到美國不能支持當地的HEMS，那麼可能會對廠家的銷售戰略不利。林教授指出：“盡快確立同時也支持美國標准的通信技術有利於提高日本家電的海外競爭力，在海外智能住宅市場上也將成為一大優勢。”

實際上，實現ADR不隻對EMS有幫助。ADR還能夠輕鬆實現從外地操作家庭設備的家庭自動化系統和從外部檢測家門是否上鎖和家裡情況的家庭安保系統。

美國已開始將HEMS與家庭安保系統融合，並且已有電力公司和家庭安保公司合作開展兼顧能源相關信息與安全的服務。

在電力短缺持續的情況下，日本國內的DR需求也在擴大。除人工DR外，如果能夠確立支持世界標准的ADR，則有可能成為家電業復興的有力武器。（日經能源環境網 供稿）