日本LED照明以及智能插座在家庭能源中的應(yīng)用 —— 第二部分

1、日本LED照明以及智能插座在家庭能源中的應(yīng)用 第二部分三、日本關(guān)于“能源維新節(jié)能創(chuàng)能蓄能”的幾篇文字資料 【能源維新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（1）“可視化”使用電量輕松削減25%時(shí)間： 2012/04/23關(guān)鍵詞：低碳 / 節(jié)能【日經(jīng)BP社報(bào)道】在空調(diào)、照明等家電的運(yùn)用方面仍然存在著大量的浪費(fèi)。通過變頻控制馬達(dá)、采用LED照明，用電量就能輕松減少25以上。但目前還沒有立即有效的節(jié)能方法，踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行改善很重要。大宗用戶減少25、小規(guī)模企業(yè)減少20、家庭減少1520這是日本政府針對(duì)夏季用電高峰制定的削減目標(biāo)。作為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的手段，最先想到的無疑是節(jié)電。白天打開百頁窗，讓室外的光線照入室內(nèi)，關(guān)閉室內(nèi)照明，提

2、高冷氣的設(shè)定溫度。當(dāng)然，這些措施有很好的節(jié)電效果。但僅憑這些措施不可能在高峰時(shí)節(jié)電25。除了節(jié)電，只能夠通過分散大廈和工廠的工作時(shí)間來應(yīng)對(duì)。也就是通過分散休息日，把工作安排到深夜，或是分散暑假等方式，減少高峰時(shí)的電力需求（圖1）。 圖1：降低電力需求高峰的措施從短期來看，需要通過分散休息日等，以社會(huì)體系進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這存在勞務(wù)費(fèi)增加、勞動(dòng)者負(fù)擔(dān)重的弊端。從中長期來看，需要采用自動(dòng)調(diào)整電力消費(fèi)的系統(tǒng)、換用節(jié)能型電器、建設(shè)節(jié)能建筑等措施。但這些措施將會(huì)給整個(gè)社會(huì)造成負(fù)擔(dān)，給生產(chǎn)活動(dòng)和消費(fèi)活動(dòng)帶來負(fù)面影響。為了使2012年以后無需再采取此類措施，需要以中長期的眼光在企業(yè)和家庭中開展節(jié)能。高效運(yùn)轉(zhuǎn)和更換裝

3、置是根本措施使高峰時(shí)的用電量比現(xiàn)在減少25以上的方法大致有兩個(gè)。第一是徹底優(yōu)化使用，避免裝置做多余的運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，只對(duì)必要的場所進(jìn)行效率高的照明和冷卻。此時(shí)，重要的是在不影響勞動(dòng)環(huán)境和居住環(huán)境、不勞煩人力的前提下，減少電力的浪費(fèi)，使節(jié)電能永遠(yuǎn)進(jìn)行下去。第二是在更新大廈、工廠和住宅的設(shè)備時(shí)換用節(jié)能產(chǎn)品。從日本的電力需求來看，57.3的需求來自馬達(dá)，13.6來自照明（圖2）。如何使這些耗電量大的裝置實(shí)現(xiàn)低耗電是重點(diǎn)。 圖2：日本國內(nèi)的用電詳情馬達(dá)與照明的節(jié)能化與削減電力消費(fèi)密切相關(guān)。（圖：日經(jīng)電子根據(jù)新功能元件研究開發(fā)協(xié)會(huì)的資料制作）前者的節(jié)電措施雖然需要測定裝置，但現(xiàn)在著手為時(shí)不晚。不過，優(yōu)化使用

4、需要積累和分析信息，因此顯現(xiàn)出效果最少需要1年的時(shí)間。而后者的節(jié)電措施是在設(shè)備更新時(shí)進(jìn)行更換，因此可以說是中長期節(jié)能措施。杜絕浪費(fèi)的第一步是“可視化”第1個(gè)方法優(yōu)化設(shè)備使用主要面向的是寫字樓和工廠。因?yàn)槿侩娏χ屑s7成為大廈和工廠所消耗，所以杜絕浪費(fèi)的余地很大。反觀家庭，居住環(huán)境計(jì)劃研究所所長中上英俊認(rèn)為：“因?yàn)榕c家庭收支直接掛鉤，改善雖然還有余地，但并不像寫字樓和工廠那么浪費(fèi)?！痹趯懽謽呛凸S優(yōu)化設(shè)備使用方面，重要的是實(shí)現(xiàn)“可視化”，了解是否在高效率利用照明和冷氣。在配電盤和電源插座上設(shè)置電流表，分別測量各個(gè)房間和設(shè)備的用電量。并且使用傳感器測量寫字樓和工作場所溫度及照度的變化。通過使其可視

5、化，找出存在浪費(fèi)的地方。松下電工公司電材營銷本部工程事業(yè)統(tǒng)括部節(jié)能解決方案中心部長栗尾孝說：“只要犧牲掉一點(diǎn)舒適性，就算不實(shí)現(xiàn)可視化，也能夠節(jié)電約15?！逼浞椒ň褪菄?yán)格貫徹在明顯無需照明的場所隨手關(guān)燈，調(diào)整空調(diào)工作時(shí)間。但栗尾也說：“如果要達(dá)到節(jié)電15以上，就必須采取縮短電器的工作時(shí)間、縮小使用區(qū)域等要求人們進(jìn)行忍受的措施。”為了避免這種情況的發(fā)生，通過可視化發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)必不可少。而且，如果不采取可視化，還有可能導(dǎo)致使用方法錯(cuò)誤，耗電量反而增加。例如，把打開冷氣的時(shí)間延遲快要上班的時(shí)候。從表面上看，這樣似乎有助于節(jié)電，但實(shí)際情況并非如此。在清晨打開更能夠減少總耗電量。之所以會(huì)出現(xiàn)這種逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，是因

6、為如果在上班之時(shí)打開空調(diào)，為了冷卻在此時(shí)溫度上升的大廈，空調(diào)最初將以最大功率進(jìn)行工作。而如果在清晨打開，大廈的溫度尚未上升，所以工作負(fù)荷較小。而且，在清晨打開空調(diào)還能降低整座大廈的用電高峰，并且把高峰期轉(zhuǎn)移到清晨。通過改善使用方式實(shí)現(xiàn)節(jié)電36松下電工的栗尾稱，如果實(shí)現(xiàn)可視化，高效率地進(jìn)行使用，“無需給員工增加太大的負(fù)擔(dān)，即可實(shí)現(xiàn)25以上的節(jié)電”。松下電工為了驗(yàn)證可視化和調(diào)整使用的效果，從2003年至今一直在位于東京都港區(qū)的總部大廈開展節(jié)能實(shí)踐（圖3）。在大廈內(nèi)設(shè)置包括電流表、熱量計(jì)、溫度傳感器在內(nèi)的4880個(gè)檢測器，把檢測器的測量數(shù)據(jù)匯總到中央監(jiān)控室。在與建筑咨詢公司、空調(diào)設(shè)備公司共同分析數(shù)據(jù)

7、的同時(shí)，開展著改善使用方式的活動(dòng)。這些活動(dòng)已確實(shí)取得成果。2003財(cái)年，1平方米消耗的能量高達(dá)2392MJ，而2009財(cái)年只需1532MJ（圖4）。削減幅度約為36。這些削減大部分是通過利用可視化發(fā)現(xiàn)不必要的運(yùn)轉(zhuǎn)并將之停止，和細(xì)致地控制空調(diào)得以實(shí)現(xiàn)的。單從全年用電最多的8月份的耗電量來看，酷熱的2010年也比2003年減少了35左右。由此可以推測，白天高峰時(shí)的電力也有相同程度的降低。圖3：松下電工總部大廈的能量消費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝了272臺(tái)電表、241臺(tái)熱量計(jì)、2038臺(tái)溫度傳感器等共計(jì)4880臺(tái)傳感器，用于監(jiān)控大廈內(nèi)的能量流動(dòng)。（攝影：松下電工） 圖4：松下電工總部大廈的節(jié)能通過優(yōu)化使用空調(diào)等措

8、施，2003財(cái)年到2009財(cái)年大約減少了36。（圖：日經(jīng)電子根據(jù)松下電工資料制作）松下電工已經(jīng)完成了通過改善使用方式杜絕浪費(fèi)，正在步入下個(gè)階段。據(jù)栗尾介紹，具體就是“采用LED照明，并且優(yōu)化使用照明”。其目標(biāo)是在2020年之前，使能源使用量比2003年減少50?！灸茉淳S新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（2） 馬達(dá)是削減用電量的關(guān)鍵時(shí)間：2012/04/25資料來源：關(guān)鍵詞：節(jié)能 / 低碳【日經(jīng)BP社報(bào)道】把節(jié)能化作為“改善”的指標(biāo)三菱電機(jī)公司也在自己的工廠實(shí)施著節(jié)能措施。該公司從2007年起把名古屋制作所指定為示范工廠，分四個(gè)步驟實(shí)施著節(jié)能化，即能源可視化、采用節(jié)能產(chǎn)品、改善使用方式、改善生產(chǎn)工藝。在該廠，空

9、調(diào)、壓縮機(jī)、照明、設(shè)備動(dòng)力4項(xiàng)占設(shè)備總耗電量的8成以上，通過采取前三項(xiàng)措施，這4個(gè)項(xiàng)目的用電量減少了25。但采用節(jié)能產(chǎn)品與改善使用方式的效果比率沒有公開?，F(xiàn)在，該廠正在實(shí)施生產(chǎn)工藝的調(diào)整，計(jì)劃進(jìn)一步實(shí)施節(jié)能化。具體方法是調(diào)查產(chǎn)量與投入電力的關(guān)系，改善產(chǎn)量相對(duì)投入電力較低的時(shí)段和生產(chǎn)工序。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問題有清晨機(jī)械的啟動(dòng)時(shí)間過早，在無人操控下，機(jī)械因錯(cuò)誤停機(jī)時(shí)以待機(jī)狀態(tài)消耗電能等。浪費(fèi)多的馬達(dá)對(duì)于第2個(gè)重點(diǎn)，通過更換電器實(shí)現(xiàn)節(jié)能化，使用馬達(dá)的電器削減余地很大。這是因?yàn)轳R達(dá)原本就在總用電量中占據(jù)大比例，而且多數(shù)馬達(dá)的工作效率不高，馬達(dá)本身的節(jié)能性能也比較差。按照日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的推算，目前正在使用

10、的馬達(dá)9成以上是3相感應(yīng)馬達(dá)。三菱電機(jī)名古屋制作所逆變器系統(tǒng)部逆變器技術(shù)中心主任白石康裕指出，在這些3相感應(yīng)馬達(dá)中，受到變頻控制的“（按照統(tǒng)計(jì)計(jì)算）只有約1530”。而且，3相感應(yīng)馬達(dá)中97屬于效率偏低的IE1類型。說明：3相感應(yīng)馬達(dá)每個(gè)相位間相差120度，利用3相交流電驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)。使用3相交流電感應(yīng)生成的旋轉(zhuǎn)磁場帶動(dòng)轉(zhuǎn)子。不使用永磁鐵。IE1IEC（International Electro technical Commission，國際電工委員會(huì)）制定的標(biāo)準(zhǔn)，包括IE1（標(biāo)準(zhǔn)效率）、IE2（高效率）、IE3（超高效率）。以輸出功率為0.75kW的馬達(dá)為例，IE1的綜合效率為75.8以上，I

11、E2為80.5以上，IE3為82.5以上。也就是說，如果為現(xiàn)有的3相感應(yīng)馬達(dá)采用變頻控制，或是換用高效率的馬達(dá)，就能夠一舉降低總耗電量。采用逆變器效果突出最有希望通過采用變頻控制減少耗電量的是水泵和風(fēng)扇等空調(diào)和水循環(huán)使用的馬達(dá)（圖5）。而且，在目前使用的3相感應(yīng)馬達(dá)中，水泵和風(fēng)扇用途占據(jù)了74。說明：日經(jīng)制造2011年3月刊的快報(bào)“利用3相感應(yīng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省追加討論領(lǐng)跑者標(biāo)準(zhǔn)”報(bào)道稱，在3相感應(yīng)馬達(dá)中，水泵用途占38，壓縮機(jī)用途占23，鼓風(fēng)機(jī)用途占13?？傆?jì)為74。 圖5：負(fù)載的種類和有效的節(jié)能方法尤其是水泵和風(fēng)扇，控制轉(zhuǎn)數(shù)將大大有助于削減用電量。（圖：日經(jīng)電子根據(jù)三菱電機(jī)的資料制作

12、）使用由3相電源直接驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)時(shí)，水泵和風(fēng)扇的流量是通過閥門的開關(guān)進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)固定，無論流量大小，耗電量基本相同。但是，如果采用變頻控制，通過馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)改變流量，就能大幅降低耗電量。因?yàn)橄裨谒谩L(fēng)扇這樣的用法，耗電量的增加與轉(zhuǎn)數(shù)的三乘方成正比。例如，如果轉(zhuǎn)數(shù)減少到0.8倍，耗電量可以減少將近一半（圖6（a）。 圖6：通過變頻控制實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的節(jié)能化通過使用逆變器控制旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)只需降低到80，即可使用電量減半（a）。有的裝置只需在現(xiàn)有的3相感應(yīng)馬達(dá)上安裝逆變器即可控制轉(zhuǎn)數(shù)（b）。（攝影：荏原TECHNO-SERVE）而且，在工作現(xiàn)場，很有可能以更低于0.8倍的轉(zhuǎn)數(shù)也能進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)檫x

13、擇馬達(dá)依據(jù)的是最大設(shè)計(jì)值。例如，在設(shè)計(jì)大廈的送風(fēng)時(shí)，選擇馬達(dá)依據(jù)的是以最大風(fēng)量向所有樓層同時(shí)送風(fēng)時(shí)的情況。而在日常使用中，這種狀態(tài)不會(huì)發(fā)生，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速長期高于需要。冗余設(shè)計(jì)產(chǎn)生浪費(fèi)除此之外，馬達(dá)以超出需要的功率工作還有其他原因。荏原TECHNO-SERVE產(chǎn)品營業(yè)統(tǒng)括營銷推進(jìn)一部部長上井圭太說，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)水泵和風(fēng)扇時(shí)，“考慮到污物等會(huì)導(dǎo)致未來管路阻力增加，一般是選擇所需功率1.5倍以上的馬達(dá)”。而且，馬達(dá)使用的是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中往往沒有符合所需功率1.5倍的馬達(dá)，因此不得不選擇功率更大的馬達(dá)的情況也不少見。馬達(dá)超標(biāo)安裝的比例其實(shí)還不得而知。但考慮到上述情況，通過采用變頻控制削減用電量似乎能

14、夠取得顯著的效果。這種節(jié)能方法對(duì)設(shè)備的更改也比較小。只需在3相電源與感應(yīng)馬達(dá)之間安裝逆變器裝置即可。比方說，荏原TECHNO-SERVE正在銷售的逆變器能夠像閥門開關(guān)一樣方便地控制馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)（圖6（b）。永磁鐵馬達(dá)還可以實(shí)現(xiàn)電力再生不同于水泵和風(fēng)扇，帶式輸送機(jī)、機(jī)床使用馬達(dá)的前提是以固定轉(zhuǎn)速工作。因此，變頻控制的效果不明顯。不過，這些用途可以通過改換高效率馬達(dá)的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能。例如，三菱電機(jī)的產(chǎn)品目錄顯示，通用馬達(dá)與高效率永磁鐵馬達(dá)的效率存在515個(gè)百分點(diǎn)左右的差距（圖7）。因?yàn)榇盆F的材料費(fèi)高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，永磁鐵馬達(dá)的價(jià)格偏高，但是據(jù)曾任東芝馬達(dá)技術(shù)人員的東洋大學(xué)理工學(xué)部電氣電子信息工學(xué)科教授堺

15、和人稱：“隨著混合動(dòng)力車的普及，購買價(jià)格已經(jīng)與3相感應(yīng)馬達(dá)相差無幾?！?圖7：高效率馬達(dá)的綜合效率只需改用永磁鐵馬達(dá)，效率即可提高10左右。（圖：日經(jīng)電子根據(jù)三菱電機(jī)的資料制作）采用永磁鐵馬達(dá)不僅能夠降低耗電量，還能夠?qū)崿F(xiàn)電力再生。以反復(fù)進(jìn)行運(yùn)行和停止的電梯等用途為例，制動(dòng)時(shí)的電力可以儲(chǔ)存在蓄電池中，在驅(qū)動(dòng)時(shí)加以利用。實(shí)際上，三菱電機(jī)在2001年就已經(jīng)推出了電力再生型電梯。與沒有采用電力再生的電梯相比，耗電量可以減少20?！灸茉淳S新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（3）LED和智能插座是節(jié)電好幫手資料來源：時(shí)間：2012/04/26關(guān)鍵詞：低碳 / 節(jié)能【日經(jīng)BP社報(bào)道】LED化可使照明電力減少50對(duì)于電力消費(fèi)

16、量僅次于馬達(dá)的照明，可以通過把熒光燈改換成LED節(jié)省用電。將HF型熒光燈照明器具與LED照明器具進(jìn)行比較，器具的總能源效率差別不大。但LED與熒光燈相比，其優(yōu)點(diǎn)是能夠通過電流量，簡單地調(diào)節(jié)光量和瞬間點(diǎn)亮。只要發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)，就能夠在室外光線充足的白天降低亮度，在無需長時(shí)間點(diǎn)燈的場所隨時(shí)開關(guān)。部分企業(yè)已經(jīng)充分利用LED的這一特點(diǎn)，取得了節(jié)能成果。例如，銷售辦公相關(guān)產(chǎn)品的岡村制作所在2009年改造部分辦公室時(shí)采用LED照明，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超過50的節(jié)電（圖8）。 圖8：使用LED照明節(jié)能的范例通過利用室外光線，采用能夠調(diào)整光量的作業(yè)燈等方式，節(jié)電有望達(dá)到50以上。（圖：岡村制作所，最初刊登于Green D

17、evice magazine2010年夏季刊，p.46）首先，辦公區(qū)域的照明由天花板間接照明與作業(yè)燈組成，光亮可以按照員工的喜好調(diào)整，從而減少了辦公室整體的光量。這樣一來大約可以節(jié)電62。位于窗邊的會(huì)議區(qū)（辦公花園）最大限度借助室外光線，使用照度傳感器對(duì)LED的亮度進(jìn)行了調(diào)整。這里大約實(shí)現(xiàn)了52的節(jié)電。無需常時(shí)開燈的入口也做了改進(jìn)，通過配置人感傳感器，僅在有人時(shí)才會(huì)點(diǎn)燈。這一舉措成效顯著，用電量大約減少了93。照明雖然伴隨著大幅度的改裝，采用時(shí)的難度較大，但可以說是切實(shí)有效的方法。長期目標(biāo)是全自動(dòng)化如上所述，通過優(yōu)化建筑內(nèi)電器的控制、換用節(jié)能電器，可以大幅節(jié)約用電。但推廣這種舉措?yún)s絕非易事。要

18、想達(dá)到最佳使用效果，首先必須分析數(shù)據(jù)，并且變更參數(shù)。更換電器也需要確認(rèn)目前的使用情況，決定更換的優(yōu)先順序等。大企業(yè)或許還能應(yīng)付，但中小企業(yè)和家庭恐怕難以實(shí)施。從長期來看，為了使任何人都能簡單地實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需要建立使電氣產(chǎn)品自動(dòng)進(jìn)行節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)、推薦應(yīng)更換的設(shè)備以實(shí)現(xiàn)節(jié)能化的系統(tǒng)。借助智能插座接近理想京都大學(xué)研究生院信息學(xué)研究科智能信息學(xué)專業(yè)教授松山隆司等人的小組正在研究的智能插座電力管理系統(tǒng)（圖9）已接近了上述理想。該系統(tǒng)使用內(nèi)嵌電流和電壓表的智能插座，實(shí)時(shí)在服務(wù)器上收集并分析家庭內(nèi)使用的電氣產(chǎn)品的電流和電壓信息。 圖9：使用智能插座的電力管理系統(tǒng)在電源插座中嵌入智能插座，分析終端用戶的家電使用趨勢

19、。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行節(jié)能，以盡量不影響居民生活的舒適度為前提，切斷家電的電源，或使其無法使用。（圖：波形由京都大學(xué)松山研究室提供）這項(xiàng)研究的優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)取得的電流和電壓波形推測使用電器的種類。通過收集推測出的電器的種類，以及使用該電器的插座、時(shí)間、用電量，可以自動(dòng)提取“這戶家庭在何時(shí)使用哪些電器”、“住戶現(xiàn)在在哪個(gè)房間”等信息。松山教授介紹說：“根據(jù)分析信息，如果發(fā)現(xiàn)客廳里的電視忘記關(guān)閉，系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉電視?！闭芍^實(shí)現(xiàn)了使用的自動(dòng)化。根據(jù)電流的波形，除了電器的種類之外，還可以推測出制造商和年份等信息。松山教授稱，這些信息將用于“判斷電器的故障和老化”。因?yàn)槭前措娖鞣謩e統(tǒng)計(jì)耗電量，

20、因此在更換最新型號(hào)的電器時(shí)，系統(tǒng)還能夠進(jìn)行模擬。該系統(tǒng)還可以用于在緊急情況下控制電力需求。向系統(tǒng)通知家庭可以使用的電流量之后，系統(tǒng)將按照過去的記錄自動(dòng)判斷電器的優(yōu)先度，按照重要度從低到高的順序切斷電源，或是調(diào)整使用時(shí)間。例如，關(guān)閉電熱水瓶電源，或是推遲電飯鍋?zhàn)龊蔑埖臅r(shí)間。松山等人的小組正在根據(jù)安裝了智能插座的高級(jí)公寓的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)其是否有助于控制耗電量（圖10）。 圖10：利用智能插座控制用電量的效果1天的耗電量比無電力控制時(shí)減少了30，按照最大功耗為1200W進(jìn)行控制的結(jié)果。從電熱水壺等基本不影響生活質(zhì)量的電器開始依次進(jìn)行控制。（圖：京都大學(xué)松山研究室）?！灸茉淳S新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（

21、4）電能先儲(chǔ)存再使用的時(shí)代已然到來資料來源：時(shí)間：2012/05/07關(guān)鍵詞：能源 / 資源 / 新材料 低碳 / 節(jié)能【日經(jīng)BP社報(bào)道】作為應(yīng)急電源，蓄電池忽然成了關(guān)注的焦點(diǎn)。將來蓄電池會(huì)與可再生能源配套一舉實(shí)現(xiàn)普及。將電能儲(chǔ)存起來使用已是理所當(dāng)然的時(shí)代到來了。“為什么只有這棟房子亮著燈？”千葉縣居民Y的家在停電時(shí)也一樣亮著燈。2011年3月計(jì)劃停電時(shí)，周圍一片漆黑，只有1棟房子亮著耀眼的燈光。覺得奇怪的周圍居民為了了解其中的緣由，按下了Y家的門鈴。秘密在于蓄電池。這家住宅配備了容量為1.57kWh的三洋電機(jī)制鋰離子充電電池（圖1）。電池用于儲(chǔ)存房頂上3.78kW功率的太陽能電池生產(chǎn)的電能，

22、向家中的照明和通信設(shè)備等供電。 圖1：配備蓄電池的住宅開始普及三洋HOMES公司于2009年11月推出了配備鋰離子充電電池和太陽能電池的住宅。目前已經(jīng)在日本關(guān)東地區(qū)建設(shè)了8棟，在停電時(shí)可以維持照明。（攝影：三洋HOMES）開發(fā)這種配備蓄電池住宅的是三洋HOMES公司。自從2009年11月上市以來，準(zhǔn)備的20棟已經(jīng)全部售光。關(guān)東地區(qū)有8棟，其中45棟位于計(jì)劃停電地區(qū)。在另一個(gè)計(jì)劃停電地區(qū)，這種住宅的居民A在東日本大地震發(fā)生后，馬上向三洋HOMES的工作人員提出了“能否增加蓄電池容量”的咨詢。因?yàn)锳希望向電視、個(gè)人電腦、冷暖氣設(shè)備等電器供電，使生活更加舒適。蓄電池耗盡導(dǎo)致設(shè)備癱瘓三洋HOMES的事

23、例從正面體現(xiàn)了蓄電池的作用，但在這次地震中，有些事例從負(fù)面再次體現(xiàn)出了蓄電池的重要性。舉例來說，在NTT DoCoMo的基站中，因蓄電池耗盡而癱瘓的基站接連出現(xiàn)。在東日本大地震發(fā)生的2011年3月11日，喪失了功能的基站數(shù)量為2200座，到次日的3月12日增加到了6720座。NTT DoCoMo稱，手機(jī)基站配備的蓄電池容量“只能維持13個(gè)小時(shí)”。因?yàn)殡姵厝萘酷槍?duì)的是暫時(shí)性停電，所以無法應(yīng)付這種“意料之外”的情況。日本氣象廳用于緊急地震快訊的地震儀也耗盡了蓄電池的容量。因?yàn)榘凑赵O(shè)想，蓄電池只能滿足24小時(shí)停電的需要。氣象廳準(zhǔn)備加緊強(qiáng)化應(yīng)急電源設(shè)備，表示“打算今后增加蓄電池的容量，以滿足72個(gè)小時(shí)

24、的需要”?！霸?月底之前，盡量交付已經(jīng)預(yù)定的1500臺(tái)”地震發(fā)生后，租售配備2kWh鋰離子充電電池的應(yīng)急電源的ELIIY Power公司源源不斷接到訂單。不只是該公司，經(jīng)營蓄電池的企業(yè)都在拼命應(yīng)對(duì)激增的需求。移峰和削峰以此次地震為契機(jī)，蓄電池的關(guān)注度陡增，其作用主要是儲(chǔ)存電能和穩(wěn)定電力質(zhì)量。關(guān)于儲(chǔ)存電能的作用，從三洋HOMES所建住宅的實(shí)際運(yùn)用來看就很容易理解。功能有兩項(xiàng)，一項(xiàng)是在蓄電池中儲(chǔ)存低廉的深夜電力，在清晨和白天電力需求大的時(shí)段釋放。也就是“移峰”。這樣除了能夠減少電費(fèi)，還能夠有效利用夜晚的剩余電力。另一項(xiàng)是在家中使用太陽能電池白天生產(chǎn)的電能，緩和增加的電力需求。這叫做“削峰”。多余的

25、電能可以由電力公司收購。借助蓄電池度過電力短缺在移峰和削峰中，以地震造成的停電/節(jié)電對(duì)策為中心的短期應(yīng)對(duì)措施是利用前者“移峰”。從必須應(yīng)對(duì)電力短缺和減少峰值用電量的2011年夏季起，要想順利度過這12年，東京電力公司轄區(qū)內(nèi)的企業(yè)必須控制電力供求平衡。這就需要使用蓄電池。雖然通過維修和強(qiáng)化火電站，東京電力的供電能力有所提升，但還無法滿足峰值時(shí)的需求。不過，假設(shè)夠得充分利用蓄電池，就有望滿足需要（圖2）。 圖2：使用蓄電池應(yīng)對(duì)夏季的電力短缺夜晚維持4235萬kW的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，把剩余電力儲(chǔ)存在蓄電池中，能夠儲(chǔ)存8668萬kWh?？紤]到伴隨充放電產(chǎn)生的10損耗，也可以釋放7880萬kWh的電能。（圖：日

26、經(jīng)電子根據(jù)東京大學(xué)阿部力也資料制作）所有用戶在今年夏季前全部安裝蓄電池雖然不切實(shí)際，但必須避免停電的場所似將開始抓緊設(shè)置。面對(duì)需求的增加，新神戶電機(jī)公司在2011年4月上旬推出了面向工廠的蓄電系統(tǒng)（圖3）。在鉛蓄電池中存儲(chǔ)電力供求寬松的深夜電力，在白天的峰值時(shí)使用。對(duì)于用電量為2000kW的中型工廠，鉛蓄電池的容量可供生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)的售價(jià)約為7億日元。交貨期約為3個(gè)月。 圖3：在工廠中設(shè)置大容量鉛蓄電池新神戶電機(jī)開發(fā)出了面向工廠的大型蓄電系統(tǒng)。在電能富余的夜晚儲(chǔ)存電能，在電力需求緊張的白天和停電時(shí)使用。（攝影：新神戶電機(jī)）蓄電池接入電網(wǎng)蓄電池的另一項(xiàng)功能削峰通過與可再生能源配套將得

27、到廣泛利用。與正在大量安裝的太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組合，設(shè)置于電力網(wǎng)中起到穩(wěn)定電力質(zhì)量的作用。穩(wěn)定系統(tǒng)還有一個(gè)方法是利用火力發(fā)電。但從二氧化碳排放的角度出發(fā)，作為緊急措施而增強(qiáng)的火力發(fā)電難以長久地繼續(xù)增加。因此，因該重點(diǎn)考慮利用蓄電池進(jìn)行應(yīng)對(duì)。配備蓄電池?zé)o需在每座發(fā)電設(shè)施中進(jìn)行安裝。東京大學(xué)研究生院新領(lǐng)域創(chuàng)成科學(xué)研究科尖端能源工學(xué)專業(yè)教授橫山明彥說：“以社區(qū)為單位進(jìn)行穩(wěn)定的電力管理就足矣，只需分散配置需要的量即可?！痹诘貐^(qū)采用蓄電池的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)展開。這就是日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省主辦的“新一代能源社會(huì)體系協(xié)議會(huì)”推進(jìn)的計(jì)劃“新一代能源社會(huì)體系實(shí)證總體規(guī)劃”，目前正在四座城市實(shí)施。實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容雖然沒

28、有改變，但該計(jì)劃的參與者稱，以這次東日本大地震為契機(jī)，“過去主要思考的是電力富余，而今后也要意識(shí)到向系統(tǒng)電源供應(yīng)其短缺部分來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”?！灸茉淳S新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（5）鋰電池將逐步降價(jià)普及到家庭資料來源：時(shí)間：2012/05/08關(guān)鍵詞：能源 / 資源 / 新材料 低碳 / 節(jié)能【日經(jīng)BP社報(bào)道】未來采用鋰離子充電電池在可再生能源得到大量采用之際，將按照用途劃分所用蓄電池的種類。在這12年為采取對(duì)策而進(jìn)行的討論中，從成本和生產(chǎn)體制考慮，除了鉛蓄電池外別無他選。但是由于單位重量的能量密度僅為約35Wh/kg，電池又大又沉。因此，在2020年之前，NAS（鈉硫）電池和鋰離子充電電池估計(jì)將成為主流（表

29、1）。在超過MWh的大規(guī)模蓄電設(shè)備中，NAS電池是主流，日本礙子公司（NGK）已經(jīng)推出了面向光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的商用產(chǎn)品。其作用是穩(wěn)定因天氣等環(huán)境條件的變化而發(fā)生變動(dòng)的發(fā)電頻率和電壓。但是，設(shè)置NAS電池不僅需要大面積的場地，運(yùn)行溫度還高達(dá)300以上，很難在城市和住宅區(qū)設(shè)置。家用蓄電池市場啟動(dòng)多認(rèn)為大型產(chǎn)品采用NAS電池較為有利，另一方面以小宗用戶為中心，鋰離子充電電池被視為主角。因?yàn)殇囯x子充電電池能量密度高，易于實(shí)現(xiàn)小型、輕量化，容易在有限的空間內(nèi)設(shè)置。鋰離子充電電池價(jià)格昂貴，按照此前的觀點(diǎn)，此類電池在普遍應(yīng)用于電動(dòng)汽車（EV）后，量產(chǎn)效果將帶動(dòng)價(jià)格降低，然后也能夠應(yīng)用于定置用途。但是，在開

30、篇的事例四處涌現(xiàn)的今天，即使略顯昂貴也打算購置蓄電系統(tǒng)的人數(shù)激增。在以往，很多電池企業(yè)一直描繪著“在日本驗(yàn)證后走向世界”的戰(zhàn)略。而時(shí)至今日，這些企業(yè)已把日本作為了一個(gè)巨大的市場。實(shí)際上，通過敏銳察覺消費(fèi)者的變化，電池企業(yè)正在加快行動(dòng)。例如，東芝公司決定“把原定于2012年推出的家用鋰離子充電電池的上市時(shí)間提前到2011年6月”。其中將使用該公司開發(fā)的可充放電6000次以上的鋰離子充電電池單元“SCiB”。松下公司也干勁十足地表示“雖然上市時(shí)間預(yù)定在2011年內(nèi)，但將盡快投放市場”。風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)的行動(dòng)更快一步?，F(xiàn)已有多款產(chǎn)品問世。山田電機(jī)公司與West Holdings公司已經(jīng)開始銷售Edison

31、Power公司制造的家用蓄電池。容量分為1kWh和2.5kWh兩種。1kWh電池使用家用插座充電3小時(shí)即可提供0.5kWh的電能。按照普遍觀點(diǎn)，如果使用蓄電池提供1戶家庭使用的全部電能，則容量需要達(dá)到10kWh左右，如果只向照明、電視等有限的電器供電，1kWh估計(jì)也足夠。配備的電池單元是韓國Kokam Engineering公司生產(chǎn)的鋰聚合物充電電池。ZMP也已經(jīng)開始面向開發(fā)者銷售家用備用電源使用的產(chǎn)品（圖4）。容量為3.1kWh，價(jià)格方面，使用日本產(chǎn)電池單元的型號(hào)為236萬日元，使用韓國產(chǎn)單元的型號(hào)為193萬日元。 圖4：家用鋰離子充電電池問世ZMP于2011年4月為應(yīng)急電源推出了容量3.1

32、kWh的鋰離子充電電池。電池單元備有日本企業(yè)制和韓國企業(yè)制兩種。（攝影：ZMP）鋰離子電池正逐步降價(jià)在目前，家用蓄電系統(tǒng)1kWh還需要70萬日元左右（2013年4月5日，大約45101人民幣元），依然“高不可攀”，感覺很像不久前的液晶電視的價(jià)格。在今后，如何降低價(jià)格這個(gè)鋰離子充電電池發(fā)展的最大阻礙，掌握著其普及的關(guān)鍵。降低價(jià)格的方法大致有兩種，低價(jià)生產(chǎn)電池單元和高效率利用電池單元（圖5）。 圖5：鋰離子充電電池的最大課題是降低價(jià)格 為了把鋰離子充電電池應(yīng)用于定置用途，相關(guān)企業(yè)正在想方設(shè)法降低價(jià)格。首先，要想低價(jià)供應(yīng)電池單元，必須進(jìn)行大量生產(chǎn)。三洋電機(jī)正在利用已經(jīng)為筆記本電腦大量生產(chǎn)的圓筒型單元

33、“18650”開發(fā)大型蓄電池。該公司大型蓄電事業(yè)部技術(shù)統(tǒng)括部統(tǒng)括部長鍬田海平稱：“雖然還沒有達(dá)到投產(chǎn)水平，但開發(fā)的目標(biāo)是使價(jià)格降到10萬日元/kWh。”GS湯淺公司（GS Yuasa Corporation）的目標(biāo)是通過利用車載電池降低價(jià)格。該公司擁有日本國內(nèi)最大的鉛蓄電池份額，同時(shí)也在致力發(fā)展面向電動(dòng)汽車（EV）的鋰離子充電電池事業(yè)。該公司認(rèn)為，將來“鋰離子充電電池也將成為定置用途的主流”。定置式大型鋰離子充電電池已經(jīng)開始供應(yīng)樣品，樣品的電池單元采用的是三菱汽車的電動(dòng)汽車“i-MiEV”上配備的種類。GS湯淺稱，現(xiàn)在“包括控制系統(tǒng)在內(nèi)，1kWh大約在30萬日元以上，但隨著電池單元加大量產(chǎn)，價(jià)

34、格可以降低到一半以下”。如果GS湯淺與三菱商事、三菱汽車出資的電池公司Lithium Energy Japan正在建設(shè)的栗東工廠竣工投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)15萬日元/kWh為時(shí)不遠(yuǎn)。采用廉價(jià)的材料也是降低電池單元價(jià)格的一種方法。就是把以中國為核心正在積極研發(fā)的磷酸鐵鋰（LiFePO4，LFP）作為正極材料。在日本國內(nèi)，索尼和ELIIYPower等企業(yè)已經(jīng)投入了量產(chǎn)。降低鋰離子充電電池價(jià)格的另一個(gè)方法是高效率地使用電池單元，即將電動(dòng)汽車的報(bào)廢車載電池作為住宅電池進(jìn)行再利用等。但是，掌握電池劣化情況需要了解其使用履歷，而把握使用履歷的方法尚未確立，松下電動(dòng)車能源公司（現(xiàn)Primearth EV Energy）

35、前社長、鋰離子電池材料評(píng)價(jià)研究中心專務(wù)理事太田璋認(rèn)為“用普通的方法恐怕難以實(shí)現(xiàn)實(shí)用化”。需要加緊建立能夠判斷電池狀態(tài)、安全地進(jìn)行利用的手法?！灸茉淳S新節(jié)能創(chuàng)能蓄能】（6）天然氣“黃金時(shí)代”的新爭奪戰(zhàn)資料來源：時(shí)間：2012/05/09關(guān)鍵詞：能源 / 資源 / 新材料 低碳 / 節(jié)能【日經(jīng)BP社報(bào)道】日本國內(nèi)電力改革討論方向不定、難出結(jié)論，而另一方面，全球范圍的資源競爭發(fā)生了“地殼變動(dòng)”。日本實(shí)現(xiàn)上游權(quán)益的分散化和穩(wěn)定化、調(diào)整成本結(jié)構(gòu)迫在眉睫。如果不放眼世界的變化實(shí)施采購改革，日本的能源戰(zhàn)略將沒有未來?！拔覀兗磳⑦M(jìn)入天然氣的黃金時(shí)代?！眹H能源署（IEA）在2011年11月的年度例行報(bào)告中向天

36、然氣奉上了最高的贊美。報(bào)告高調(diào)宣布，因“市場價(jià)值低”、“無法長期保存，難以產(chǎn)業(yè)化”而長期受到忽視的天然氣將與煤炭和原油同樣成為能源主角。燃燒時(shí)的二氧化碳排放量僅為煤炭的6成，環(huán)境負(fù)荷低而且儲(chǔ)量豐富。而且北美開發(fā)非常規(guī)型天然氣“頁巖氣”進(jìn)展迅速，在這23年里，圍繞天然氣全球形勢變化巨大。按照IEA的預(yù)測，到2035年，天然氣的世界需求將增加到1980年的3倍。特別是日本，去年東日本大地震發(fā)生后，各地的核電站被迫陸續(xù)停機(jī)，燃?xì)饣鹆Πl(fā)電站持續(xù)滿負(fù)荷工作，成了引發(fā)全球性供求緊張的原因之一。而圍繞這一新戰(zhàn)略資源的攻防戰(zhàn)也即將在全球打響。率先開墾“最后的疆土” 世界各地新開發(fā)項(xiàng)目分布圖在IEA發(fā)布報(bào)告的同

37、時(shí)，一則來自東非的好消息讓三井物產(chǎn)公司內(nèi)一片沸騰?！疤竭吘诘迷缴睿矫鲀?chǔ)量越多。這在世界上也是近年來少見的重大發(fā)現(xiàn)?！蹦１瓤碎_發(fā)室長丸山泰央難掩興奮之情。三井物產(chǎn)正在與大型獨(dú)立石油企業(yè)美國阿納達(dá)科公司等合作進(jìn)行開發(fā)的莫桑比克海域天然氣田發(fā)現(xiàn)了世界最大級(jí)別的儲(chǔ)量。截至目前，探明的規(guī)模已經(jīng)超過17萬億30萬億立方英尺，與日本近鄰的大型氣田“薩哈林”（俄羅斯）相比，儲(chǔ)量最大約是其2倍。如果使用這里開采的天然氣加工液化天然氣（LNG），年產(chǎn)量最多可達(dá)3000萬噸，相當(dāng)于日本國內(nèi)需求的4成。試鉆的6口氣井中，4口有燃?xì)鈬姵觯怕手呤趾币?。在礦區(qū)之外的近海也有望發(fā)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)量。丸山充滿信心地稱：“

38、莫桑比克終將成為全球前三名的燃?xì)馍a(chǎn)國?！蹦１瓤舜饲安⒉皇鞘艿街匾暤馁Y源開發(fā)投資對(duì)象，歐美的資源大亨一直致力于在尼日利亞和加蓬等西非地區(qū)進(jìn)行開發(fā)。而在另一邊，三井物產(chǎn)等搶先著手開拓這“最后一片疆土”。對(duì)于日本和東亞各國來說，面朝印度洋的該地區(qū)與中東距離基本相同，運(yùn)輸成本也能夠控制在最小限度。因日本的行動(dòng)而慌張起來的資源巨頭急忙為確保在東非的權(quán)益而四處奔走。日本政府也在推動(dòng)這項(xiàng)計(jì)劃的進(jìn)行，由日本石油天然氣金屬礦產(chǎn)資源機(jī)構(gòu)（JOGMEC）提供75的勘探費(fèi)用。2012年2月，莫桑比克總理訪日之際，日本政府也承諾將提供氣田開發(fā)以外的經(jīng)濟(jì)開發(fā)援助。此次的氣田開發(fā)計(jì)劃將在2013年年底做出最終投資決定。

39、正因?yàn)槭且?guī)模巨大的項(xiàng)目，LNG出口基地等面向生產(chǎn)的投資額預(yù)計(jì)將達(dá)幾萬億日元。即便如此，在天然氣需求旺盛的背景下，此類資源開發(fā)的籌資環(huán)境極其良好。但作為世界最大的LNG進(jìn)口國，日本的采購環(huán)境并非穩(wěn)如磐石。最大的采購對(duì)象馬來西亞和印度尼西亞的氣田年代久遠(yuǎn)，供應(yīng)恐將每況愈下。而且，天然氣出口大國卡塔爾面臨著中東形勢動(dòng)蕩的風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)歐美針對(duì)核開發(fā)設(shè)施實(shí)施的經(jīng)濟(jì)制裁，伊朗已經(jīng)暗示將封鎖中東能源運(yùn)輸?shù)囊魻柲酒澓{。以色列也向伊朗擺出了強(qiáng)硬態(tài)度，事態(tài)正日趨緊張。 地震發(fā)生后，日本各電力公司擴(kuò)大了向能夠短期交易LNG的卡塔爾的采購，特別是中部電力公司，從卡塔爾采購的比例據(jù)說占到了整體的6成。其他電力公司同樣高度依賴卡塔爾，而且，因?yàn)楹穗娬就＿\(yùn)，燃?xì)饣鹆Πl(fā)電在全部電源中所占的比例預(yù)計(jì)將達(dá)到45成。從表面上來看，LNG對(duì)于中東的依賴低于原油（上表），但是，由于無法長期儲(chǔ)備，海峽只要封鎖23周，日本的庫存就將見底。這意味著日本國內(nèi)將出現(xiàn)史無前例的大停電，并給世界經(jīng)濟(jì)造成重大打擊?！百Y源