日本羽村市光伏发电为巴士充电 真正实现“二氧化碳零排放”

东京都羽村市位于市中心以西约45km。既有保留着武藏野痕迹的杂木林，也有很多日野汽车等的工厂，住宅区与工业区相间。羽村市政府几乎位于JR青梅线羽村站和小作站的正中间，两个车站与市政府之间通行着电动巴士“Hamuran”，是羽村市运营的社区巴士。

羽村市社区巴士“Hamuran”为电动巴士

虑及环境问题而导入电动巴士的地方政府很多。无疑，行驶中不排放尾气的电动巴士有助于改善市区的空气质量。但防止地球变暖的效果，光凭行驶的电动巴士是看不出来的。

电动巴士在配备的蓄电池中蓄电驱动马达行驶。作为地球变暖对策的评价，因蓄电池所充电力的发电方法而异。如果使用火力发电站的电力，虽然行驶过程中不排放尾气，但发电站会排放二氧化碳。在停止了所有核电的东京电力管辖内，主要电源来自火力发电，购买商用电力为电动巴士充电的话，也会排放不少的二氧化碳。

在这点上，电动巴士“Hamuran”的地球变暖对策也实现了“二氧化碳零排放”。因为是利用光伏发电电力为电动巴士充电的。

羽村市2015年12月7日为旨在实现“二氧化碳零排放”交通系统的项目而举行了启动仪式。项目名称为“All Zero Emission Mobile System（二氧化碳零排放交通系统）”，简称“AZEMS”。

设置两台蓄电池内置型快速充电器

“AZEMS项目”构筑了二氧化碳排放量为零的交通系统：将市政府屋顶上设置的50kW光伏发电设备，与锂离子蓄电池和两台快速充电器等连接起来，对电动巴士和普通电动汽车（EV）供应光伏电力。

电动巴士以零二氧化碳排放量运行的机制如下：（1）市政府屋顶上的光伏发电设备，没有利用固定价格收购制度（FIT）售电，而是作为给市政府内设置的定置式锂离子蓄电池（16kWh）充电的电源，存储太阳能的电力；（2）两台快速充电器（JFE Technos制造的“RAPIDAS”）采用锂离子蓄电池（巴士用：24kWh，普通EV用：12kWh）内置型产品，对回到市政府的电动巴士，从内置的蓄电池放电，为巴士快速充电；（3）为巴士充电后，快速充电器内置蓄电池的剩余电量减少时，从市政府内的定置式蓄电池放电，为充电器中内置的蓄电池充满电。

虽然太阳能的输出会随着时间和天气而变化，但利用定置式蓄电池可以使之稳定化。加之，通过采用蓄电池内置型快速充电器，可以平抑快速充电器运行时的电力需求高峰。快速充电器的额定输出功率为50kW，为内置蓄电池充电可在10～28kW之间设定，因此能抑制作为电源的定置式蓄电池的输出。

不过，采用容量相对较小的定置式蓄电池，在以下两种情况下会出问题。一种情况是，存储光伏电力的定置式蓄电池充满电时，光伏电力会剩余。另一种情况正相反，在持续下雨等天气下，定置式蓄电池的余量不足时，无法为快速充电器提供足够的电力，会妨碍电动巴士的运行。

用光伏发电剩余电力削减市政府的峰值需求

因此，采用了使定置式蓄电池的输出通过商用电力受电设备（变压器）与市政府的内部系统连接，把光伏发电剩余电力用于市政府内有电力需求的设备的方法。另外，定置式蓄电池的余量不足时，采用了利用备用商用电力的机制。具体来说，为预防发生灾害，定置式蓄电池的余量最低要维持在20％，因此余量变成20％时就会停止放电，切换为备用的商用电力。

在该计划中，预测50kW光伏发电设备的年发电量为5万3280kWh，而电动巴士和普通EV充电使用的年间电力需求约为2万9800kWh，光伏发电的电力会有剩余（设想每天有3辆普通EV利用）。剩余部分在市政府内自家消费，能相应减少商用电力的购电量，从而削减电费。

光伏发电量出现剩余的时段很有可能会与空调运行等市政府的电力需求高峰时段重合。因此，削减商用电力最大受电电力的效果也值得期待。如果能削减合同电力的电量，则电费的节约效果将变得更大。

另外，发生灾害导致电力系统停电时，可手动将定置式蓄电池的连接由内部系统切换为快速充电器的送电电路。光伏逆变器（PCS）也切换为独立运转模式，利用光伏电力为电动巴士和EV快速充电。

每天平均有3辆普通EV利用

羽村市开始致力于AZEMS项目是因为，市内各领域的二氧化碳排放量，汽车所占的比例仅次于电力，需要采取相应的对策。“此次的项目是以负责地球变暖对策的市政府职员为主构想，并向市长提案的”（羽村市产业环境部环境保全课横山拓史）。由公开征集选择了施工商JFE Technos。预计总业务费约为9493万日元，其中，获得了环境省和经济产业省合计约6301万日元的补贴。

羽村市从2005年5月开始运行社区巴士“Hamuran”，2012年3月导入了连接市政府、羽村站和小作站等的“羽村中央线”的一辆电动巴士（日野汽车制造，定员36人）。当时就在市政府的停车场内设置了电动巴士用快速充电器。该线路时长约为1小时，距离为14.4km，每天运行6班。是利用商用电力充电的。

电动巴士每一班次返回终点站市政府都要快速充电。充电一次需要10～12kWh的电力。AZEMS项目还新设了面向普通EV用户的快速充电器。普通EV充电一次需要约8kWh电力。系统设计方面的问题是，应该设想有多少辆普通EV利用。利用的EV数量不同，设置的太阳能电池板和蓄电池的容量也不同。

因此，2013年6月～2015年10月期间，在设置光伏发电设备之前，先面向普通EV用户免费开放了快速充电器，收集了使用频率相关的信息。结果发现，每天平均有3辆EV利用。系统设计着眼于今后EV的普及，设想每天有4～5辆利用，以此为基础确定了太阳能电池板和蓄电池的容量。

积雪时等利用商用电力做备用

项目才刚刚启动1个月左右，“此前基本没有利用备用的商用电力，光利用光伏发电电力就能满足快速充电需求”，羽村市环境保全课横山说。但1月中旬的降雪导致市政府屋顶上设置的太阳能电池板终日被积雪覆盖，基本无法发电。在这种情况下仍然能为电动巴士充电，保证其正常行驶，主要是与市政府的内部系统连接，可利用备用商用电力的灵活系统设计收到了效果。

另一方面，也存在课题。直流与交流之间的转换次数较多，均会产生电力损失。此次导入的定置式蓄电池系统的PCS为交流输入机型，太阳能电池板用PCS先将直流转换成交流，蓄电池用PCS再将交流转换成直流后充电。之后，在放电时恢复为交流，与内部系统连接，为快速充电器内置的蓄电池充电时要再度转换成直流。

羽村市环境保全课横山说，“虽然知道交直转换产生的损失很大，但由于通用的蓄电池用PCS为交流输入，因优先考虑降低初期投资，采用了经由交流的电路设计。如果直接利用光伏电力的直流电流为蓄电池充电，需要采用特殊的PCS等，会造成成本升高”。

今后，要构筑结合光伏电力和蓄电池的自家消费型系统时，以直流输入为前提的PCS低成本化也是一个问题。