2014年02月21日08:44
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在美國得克薩斯州奧斯汀實施的“山核桃街項目”（Pecan Street Project）發布了一篇很有意思的關於太陽能電池板的報告。其內容是，安裝在住宅屋頂的太陽能電池板朝向西方時，對系統電網造成的負擔要比朝向南方時更小，可以有效提高系統可靠性。
山核桃街項目從2011年2月開始在奧斯汀的穆勒（Mueller）地區進行現場試驗，以積累住宅中的用電數據。穆勒地區將機場重新開發成住宅地，約250棟住宅參與了該項目。其中約200棟住宅在屋頂上安裝了太陽能電池板，其余約50棟住宅擁有純電動汽車（圖1）。2013年12月，筆者來到了穆勒地區，就該項目的最新成果進行了採訪。
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圖1 實施山核桃街項目的穆勒地區 約200棟住宅安裝了太陽能電池板。這些住宅是在舊機場所在地開發的 |
發電量與電力需求峰值一致
對於奧斯汀的52棟屋頂裝有太陽能電池板的住宅的數據進行分析，結果顯示，朝西的太陽能電池板與朝南的電池板相比，對系統電網造成的負擔要小。
比如，在夏季的電力需求高峰時段——下午3點至下午7點之間，朝西的太陽能電池板的發電量比朝南的電池板多49％，發電量曲線與住宅用電量曲線十分接近（圖2）。高峰時段由電網供應的電力可以相應地減少。
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圖2 朝西的太陽能電池板的發電量與朝南的電池板相比，更接近家庭用電高峰時段的電量 藍線表示朝南的太陽能電池板發電量，黃線表示朝西的電池板發電量，灰線為家庭用電量。這是夏季的數據（出處：美國Pecan Street公司） |
該項目負責人、Pecan Street公司首席執行官Brewster McCracken說：“我們發現，在住宅設備中，安裝在屋頂的太陽能電池板在提高電力服務的可靠性方面最有效。無需讓消費者改變生活方式或犧牲舒適性，就能實現夏季電力削峰。”
關於對電力需求的削峰率，朝西的太陽能電池板同樣更有利，電池板朝南的住宅為54％，而朝西的為65％。盡管光伏發電隻提供約三分之一的住宅用電，但朝西安裝電池板可以提高效果。
McCracken稱，“這一結論適用於得克薩斯州，但不一定適用於其他地區。”在更靠北的地區，也許還有風力及生物質等比太陽光更合適的可再生能源，估計用電高峰時段也不同。重要的是分析消費者的行為，找到符合當地特點的節能方法。
分析2500多次EV充電行為
該項目還取得了另一項值得深思的成果，那就是，EV充電行為因“分時定價”（TOU：Time Of Use）而轉向用電量少的夜間。
穆勒地區在約1.3平方公裡內聚集了50戶擁有EV的家庭，是美國有名的EV高密度地區。該項目隨機選擇了穆勒地區30戶擁有EV的家庭，分析了從2013年6月1日到8月31日中的2500多次充電行為。
實証試驗將這些家庭分為導入TOU的家庭和未導入TOU的家庭，分析了一天內EV充電產生的用電量走勢，結果發現，TOU會讓EV用戶轉向夜間充電（圖3）。在高峰時段——下午3點到7點之間，導入TOU的家庭的用電需求低於未導入TOU的家庭，但從夜裡零點開始，二者的用電需求發生逆轉，直到凌晨5點，導入TOU的家庭的用電需求均大於未導入TOU的家庭。
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圖3 工作日EV充電所產生的電力需求 藍線為使用TOU（分時定價）服務的家庭的EV電力需求，綠線為未簽署TOU協議的家庭的EV電力需求。紅線為充電行為產生的預計電力需求（出處：美國Pecan Street公司） |
未導入TOU（採用普通電價）的家庭中，22％的EV充電是在高峰時段（下午3點至7點）進行。而導入TOU的家庭中，隻有12％的充電是在高峰時段進行。從中可以看出，如果導入TOU並提高高峰時段的電價，就會有很多EV用戶避開高峰期充電。
McCracken表示，“在擁有EV的家庭中，EV充電在用電量中佔很大比重。但是，這一點能夠控制，可以避開高峰期轉向夜間充電。”
科羅拉多州也參與該項目，將在三個州獲取數據
除了穆勒地區，奧斯汀市還有約250棟住宅參與了山核桃街項目。也就是說，奧斯汀共有約500棟住宅參與。除了奧斯汀之外，還有德克薩斯州其他城市的約400棟住宅，以及加利福尼亞州聖地亞哥的約50棟住宅參與了該項目，住宅總數達到了約1000棟。
另外，科羅拉多州也決定在2014年加入，這樣，該項目就可以收集並分析更多地區的數據，包括住宅用電量、太陽能電池板的發電量，以及消費者的EV充電動向等。
該項目收集的數據已與全世界15個國家的50所大學和研究機構共享，包括西班牙馬德裡大學、澳大利亞南昆士蘭大學、印度孟買大學及印度技術研究所等。每年還召開兩次會議，與各大學的研究人員進行信息交流和討論。
亞洲方面，除了印度之外，台灣的大學與機構也參與了該項目。目前還沒有日本的大學參與，但McCracken表示十分歡迎，稱“希望日本的大學務必參與進來。”（作者：菊池珠夫，日經技術在線！供稿）
