在美國得克薩斯州奧斯汀實施的“山核桃街項目”(Pecan Street Project)發(fā)布了一篇很有意思的關(guān)于太陽能電池板的報告。其內(nèi)容是,安裝在住宅屋頂?shù)奶柲茈姵匕宄蛭鞣綍r,對系統(tǒng)電網(wǎng)造成的負擔要比朝向南方時更小,可以有效提高系統(tǒng)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(qū)進行現(xiàn)場試驗,以積累住宅中的用電數(shù)據(jù)。穆勒地區(qū)將機場重新開發(fā)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。2013年12月,筆者來到了穆勒地區(qū),就該項目的最新成果進行了采訪。
對于奧斯汀的52棟屋頂裝有太陽能電池板的住宅的數(shù)據(jù)進行分析,結(jié)果顯示,朝西的太陽能電池板與朝南的電池板相比,對系統(tǒng)電網(wǎng)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(fā)電量比朝南的電池板多49%,發(fā)電量曲線與住宅用電量曲線十分接近(圖1)。高峰時段由電網(wǎng)供應(yīng)的電力可以相應(yīng)地減少。
1 朝西的太陽能電池板的發(fā)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(fā)電量,黃線表示朝西的電池板發(fā)電量,灰線為家庭用電量。這是夏季的數(shù)據(jù)(出處:美國Pecan Street公司)
該項目負責人、Pecan Street公司首席執(zhí)行官Brewster McCracken說:“我們發(fā)現(xiàn),在住宅設(shè)備中,安裝在屋頂?shù)奶柲茈姵匕逶谔岣唠娏Ψ?wù)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(xiàn)夏季電力削峰。”
關(guān)于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(fā)電只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(jié)論適用于得克薩斯州,但不一定適用于其他地區(qū)。”在更靠北的地區(qū),也許還有風力及生物質(zhì)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?shù)靥攸c的節(jié)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(zhuǎn)向用電量少的夜間。
穆勒地區(qū)在約1.3平方公里內(nèi)聚集了50戶擁有EV的家庭,是美國有名的EV高密度地區(qū)。該項目隨機選擇了穆勒地區(qū)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。
實證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(nèi)EV充電產(chǎn)生的用電量走勢,結(jié)果發(fā)現(xiàn),TOU會讓EV用戶轉(zhuǎn)向夜間充電(圖2)。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于未導入TOU的家庭,但從夜里零點開始,二者的用電需求發(fā)生逆轉(zhuǎn),直到凌晨5點,導入TOU的家庭的用電需求均大于未導入TOU的家庭。
2工作日EV充電所產(chǎn)生的電力需求
藍線為使用TOU(分時定價)服務(wù)的家庭的EV電力需求,綠線為未簽署TOU協(xié)議的家庭的EV電力需求。紅線為充電行為產(chǎn)生的預(yù)計電力需求(出處:美國Pecan Street公司)
未導入TOU(采用普通電價)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,只有12%的充電是在高峰時段進行。從中可以看出,如果導入TOU并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充電在用電量中占很大比重。但是,這一點能夠控制,可以避開高峰期轉(zhuǎn)向夜間充電。”
科羅拉多州也參與該項目,在三個州獲得數(shù)據(jù)
除了穆勒地區(qū),奧斯汀市還有的約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,以及加利福尼亞州圣地亞哥的約50棟住宅參與了該項目,住宅總數(shù)達到了約1000棟。
另外,科羅拉多州也決定在2014年加入,這樣,該項目就可以收集并分析更多地區(qū)的數(shù)據(jù),包括住宅用電量、太陽能電池板的發(fā)電量,以及消費者的EV充電動向等。
該項目收集的數(shù)據(jù)已與全世界15個國家的50所大學和研究機構(gòu)共享,包括西班牙馬德里大學、澳大利亞南昆士蘭大學、印度孟買大學及印度技術(shù)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,臺灣的大學與機構(gòu)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(wù)必參與進來。”