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要深呼吸，還是要賺錢？

以東日本大地震為契機(jī)，能源管理的重要性與日俱增。預(yù)測電力使用量及發(fā)電量等的技術(shù)備受期待。

電力公司利用核電、火電等大規(guī)模設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，滿足家庭、辦公樓及工廠等的用電需求——這種傳統(tǒng)的日本電力系統(tǒng)即將發(fā)生改變。

在電力供給方面，開始正式采用可再生能源。在家庭及辦公樓等領(lǐng)域，也在擴(kuò)大采用可再生能源、燃料電池及熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。已能夠通過多種電源獲得電力。

未來的能源管理系統(tǒng)概念圖。包括現(xiàn)在尚未實(shí)現(xiàn)的功能。 出處：根據(jù)東京大學(xué)能源工學(xué)合作研究中心的資料制作而成。

而在電力用戶方面，也出現(xiàn)了存儲電力、調(diào)整使用方式等變化。

“同時同量”的要點(diǎn)

尤其是在東日本大地震之后，定置式蓄電池開始商品化，社會上節(jié)電及節(jié)能意識日益提高。電力系統(tǒng)開始從集中型向分散型轉(zhuǎn)移，電源逐漸實(shí)現(xiàn)多樣化，在這種情況下，可同時控制需求方與供給方的智能電網(wǎng)開始受到關(guān)注。

其中發(fā)揮重要作用的就是電力供求“預(yù)測”。

由于電力公司開始在網(wǎng)站上公布1天的電力需求預(yù)測，因此電力供求預(yù)測已廣為人知。以往，電力公司是使用大型計算機(jī)預(yù)測第二天的電力需求，掌握滿足最大電力需求所需的發(fā)電設(shè)備種類及數(shù)量，并列入第二天的發(fā)電計劃。

據(jù)稱某家電力公司目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)測與實(shí)際數(shù)據(jù)的誤差僅為3％左右的高精度。其原因在于，要穩(wěn)定供應(yīng)電力，需要使需求量和供給量隨時保持一致。如果不能做到“同時同量”，在有些情況下甚至?xí)��?dǎo)致大規(guī)模停電。

另一方面，承擔(dān)根據(jù)需求調(diào)節(jié)輸出作用的火力發(fā)電從啟動到達(dá)到額定輸出功率，需要花費(fèi)幾個小時的時間。為了滿足白天的最大電力需求，必須以高精度預(yù)測為基礎(chǔ)，事先制定發(fā)電計劃。

慶應(yīng)私塾大學(xué)副教授滑川徹與電力公司合作，開發(fā)出了可進(jìn)一步提高預(yù)測精度的方法。通過充分利用其基礎(chǔ)理論，僅用1臺個人電腦，就可預(yù)測小規(guī)模地區(qū)及大廈等的電力需求。

實(shí)際數(shù)據(jù)與預(yù)測相符

以過去的電力需求實(shí)際數(shù)據(jù)及氣溫信息為基礎(chǔ)，預(yù)測將來的需求。電力需求隨著季節(jié)及星期而異，根據(jù)這種變動趨勢，構(gòu)筑起獨(dú)自的電力需求模式（算式）。將過去的實(shí)際數(shù)據(jù)等輸入預(yù)測程序，便可計算出預(yù)測值。

之所以能用個人電腦進(jìn)行以往需要使用大型計算機(jī)的高精度預(yù)測，是因為利用自主開發(fā)的方法提高了從過去的實(shí)際數(shù)據(jù)中提取所需數(shù)據(jù)的效率。

滑川副教授目前正在慶應(yīng)大學(xué)校園中測量電力需求并積累相關(guān)數(shù)據(jù)。在學(xué)生上學(xué)的周一到周六，從早晨到中午，需求逐漸上升，到了夜晚便會下降。在學(xué)生不上學(xué)的周日，1天內(nèi)的需求基本固定。

在預(yù)測程序中，將輸入的過去實(shí)際數(shù)據(jù)分為上學(xué)日和不上學(xué)日，根據(jù)自主開發(fā)的算式處理數(shù)據(jù)。下圖紅色表示的是預(yù)測值，綠色為實(shí)際數(shù)據(jù)。這兩條線基本一致，可以看出精度非常高。

利用個人電腦實(shí)現(xiàn)高精度預(yù)測 預(yù)測開始之后經(jīng)過的時間

滑川副教授表示：“包括其他校區(qū)在內(nèi)，打算建立可綜合管理能源供求的地區(qū)能源管理系統(tǒng)（CEMS）�！彼�還計劃充分利用慶應(yīng)大學(xué)擁有的天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，以需求預(yù)測為基礎(chǔ)，在設(shè)施間融通電力。首先推進(jìn)在大廈能源管理系統(tǒng)（BEMS）中進(jìn)行應(yīng)用，“很快也將在住宅能源管理系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用”。

驪住公司自2011年起，與東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所合作，共同開始“COMMA House”實(shí)證實(shí)驗，在預(yù)測住宅電力需求的技術(shù)開發(fā)方面取得進(jìn)展。該程序是以過去的電力需求實(shí)際數(shù)據(jù)、氣溫及氣象預(yù)報為基礎(chǔ)，預(yù)測第二天的電力需求。

參與開發(fā)的東京大學(xué)副教授巖船由美子說：“希望能在住宅內(nèi)設(shè)置的家庭能源管理系統(tǒng)中，嵌入存儲實(shí)際數(shù)據(jù)及預(yù)測第二天需求的功能�！比绻�利用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信息，泄密的風(fēng)險較高。從防止信息泄露的角度出發(fā)，最好是不將實(shí)際數(shù)據(jù)帶出住宅外，而是利用比個人電腦更小、可設(shè)置于室內(nèi)的裝置進(jìn)行處理。

這一技術(shù)設(shè)想用于設(shè)置有太陽能發(fā)電系統(tǒng)、純電動汽車（EV）及蓄電池的住宅，預(yù)測電力需求如何變動。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自動判斷是在住宅內(nèi)使用太陽能發(fā)電所發(fā)電力，還是將之存儲在蓄電池中，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時提高經(jīng)濟(jì)效益。采用“動態(tài)定價”，在出現(xiàn)最大需求的白天提高電價，以抑制電力需求，也有望產(chǎn)生較大的效果。

不過，與學(xué)校及大廈相比，住宅電力需求隨著居民的日程安排及活動的變化，而每天的變化較大，難以掌握大體趨勢。與其追求高精度預(yù)測，還不如掌握大體趨勢更為現(xiàn)實(shí)一些。力爭實(shí)現(xiàn)可根據(jù)居民行動隨時調(diào)整設(shè)備運(yùn)用狀況、高效率使用能源的系統(tǒng)。

充分利用氣象預(yù)報員的經(jīng)驗

供給方也需要進(jìn)行預(yù)測。因為太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的輸出會隨著日照及風(fēng)況的變化而變動。日本于去年開始實(shí)行可再生能源發(fā)電固定價格收購制度（FIT），由此可再生能源的裝機(jī)容量日益增多。要穩(wěn)定供應(yīng)輸出變動較大的可再生能源電力，需要先將利用可再生能源所發(fā)的電力存儲在蓄電池中，然后用于供電，或者利用火力發(fā)電維持穩(wěn)定輸出。而可再生能源輸出預(yù)測技術(shù)將成為判斷是蓄電還是供電，以及利用火力發(fā)電進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。

伊藤忠Techno Solutions公司（CTC）擁有風(fēng)力發(fā)電輸出預(yù)測技術(shù)。在大規(guī)模風(fēng)電場方面，已經(jīng)在位于青森縣六所村的東北電力公司二又風(fēng)電場等處采用。

利用伊藤忠Techno Solutions的風(fēng)力發(fā)電輸出預(yù)測技術(shù)，可進(jìn)行10分鐘后的短期預(yù)測，以及幾小時后或第二天的預(yù)測。進(jìn)行短期預(yù)測時，是使用在現(xiàn)場測量的風(fēng)力發(fā)電輸出實(shí)際數(shù)據(jù)，利用該公司的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析。如果進(jìn)行幾小時后及更長時間的預(yù)測，將利用該公司獨(dú)有的技術(shù)，根據(jù)氣象廳提供的風(fēng)況預(yù)報，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際輸出測量值進(jìn)行預(yù)測。

在預(yù)測中充分利用現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)。 在風(fēng)電場，根據(jù)現(xiàn)場的風(fēng)速等及發(fā)電機(jī)輸出實(shí)際數(shù)據(jù)預(yù)測發(fā)電輸出。 還可預(yù)測百萬瓦級太陽能設(shè)施（大規(guī)模光伏電站）的輸出。

伊藤忠Techno Solutions能夠根據(jù)需要，將從氣象廳得到的、以10平方公里為單位的大致風(fēng)況預(yù)報，以500平方米為單位等進(jìn)行細(xì)分，以進(jìn)行更精密的預(yù)報。在學(xué)習(xí)補(bǔ)正誤差的同時取得的輸出預(yù)測與實(shí)際數(shù)據(jù)之間的誤差僅為7%～8％，實(shí)現(xiàn)了很高的精度。

比氣象廳更詳細(xì)地預(yù)測風(fēng)況 以氣象廳10平方公里的風(fēng)況預(yù)報為基礎(chǔ)，預(yù)測500平方米等更狹窄范圍內(nèi)的風(fēng)況。還可進(jìn)行三維預(yù)測。

電力公司及地區(qū)能源管理系統(tǒng)運(yùn)營者等可使用個人電腦的網(wǎng)頁瀏覽器，確認(rèn)數(shù)據(jù)中心計算出的預(yù)測數(shù)據(jù)。用作制定發(fā)電計劃的參考材料，以及判斷是進(jìn)行供電還是蓄電的材料。伊藤忠Techno Solutions科學(xué)系統(tǒng)事業(yè)部新能源及基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)推進(jìn)部部長福田壽稱：“發(fā)電預(yù)測目前已用于會影響業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)效益的重要判斷。作為判斷材料是非常可靠的，對此我們擁有自信�！�

伊藤忠Techno Solutions目前在開發(fā)氣象預(yù)報系統(tǒng)，因此公司內(nèi)部擁有氣象預(yù)報員。該公司將充分利用迄今積累的預(yù)報經(jīng)驗，并在太陽能發(fā)電輸出預(yù)測方面積累經(jīng)驗。日本新能源產(chǎn)業(yè) 技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）與美國新墨西哥州政府等自2009年起，在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯實(shí)施智能電網(wǎng)實(shí)證業(yè)務(wù)，其中也采用了伊藤忠Techno Solutions的預(yù)測技術(shù)。

伊藤忠Techno Solutions目前還在提供可優(yōu)化地區(qū)、大廈及工廠等處能源利用的“E-PLSM”管理系統(tǒng)�？墒购碾娏�、純電動汽車和蓄電池剩余電量以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等信息“可視化”，還可組合利用可再生能源輸出預(yù)測及蓄電池控制功能，以維持供求平衡。該公司在全球智能城市實(shí)證業(yè)務(wù)中積累了豐富經(jīng)驗，去年大阪府實(shí)施的智能社區(qū)實(shí)證業(yè)務(wù)也決定采用該公司的技術(shù)。

日本政府已劃撥了預(yù)算，2013年度也將實(shí)施包括東日本重建在內(nèi)的實(shí)證業(yè)務(wù)。據(jù)稱在全球范圍內(nèi)，充分利用可再生能源等分散型電源的城市開發(fā)計劃目前已多達(dá)幾千項。利用高水平能源預(yù)測技術(shù)支撐低碳型新城市的時代似將來臨。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）