2007年，日本的福田康夫內(nèi)閣第一次在其《年度環(huán)境白皮書及循環(huán)型社會(huì)白皮書》中提出了“低碳消費(fèi)社會(huì)”的概念。其目的，是為建設(shè)一個(gè)更少地排放二氧化碳這一產(chǎn)生溫室效應(yīng)氣體的社會(huì)。但是，為了實(shí)現(xiàn)低碳消費(fèi)社會(huì)，需要從根本上改變?nèi)祟惿鐣?huì)長(zhǎng)久以來(lái)追求舒適生活這一基本理念，同時(shí)還要確立新的技術(shù)模式、新的市場(chǎng)評(píng)價(jià)體系和建立新的價(jià)值觀。

為順應(yīng)這一潮流，2012年豐田汽車公司(以下簡(jiǎn)稱為豐田)推出了下一代環(huán)保車——插電式混合動(dòng)力車(PHV)和電動(dòng)車(EV)(以下如無(wú)特別區(qū)分的必要，一律統(tǒng)稱為電動(dòng)車)。在研發(fā)電動(dòng)車的過(guò)程中，豐田意識(shí)到：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車所需電量是很大的。據(jù)估算，電動(dòng)車每天使用的電量，要超過(guò)一般家庭用電量的3成以上。當(dāng)電動(dòng)車普及到一定程度，這種程度的用電增幅，就會(huì)出現(xiàn)充電時(shí)間集中在某個(gè)特定時(shí)間帶的現(xiàn)象，而不可避免地會(huì)增加電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。這個(gè)問(wèn)題如果不能得到妥善解決，最后會(huì)成為影響車輛銷售的重大問(wèn)題。

2000年代，美國(guó)政府及相關(guān)部門首次提出了智能網(wǎng)絡(luò)的概念，即通過(guò)有效地控制用輸電網(wǎng)所連接的從發(fā)電設(shè)施、蓄電設(shè)施到電力用戶等各個(gè)要素，而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的效率化運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)減少整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的能源損耗，進(jìn)而減少二氧化碳等溫室氣體的排放量。這個(gè)概念從一個(gè)全新的角度挖掘出電動(dòng)車的利用方法，為其推廣和普及提供了一條新的思路。

從社會(huì)整體的角度看，為了實(shí)現(xiàn)低碳消費(fèi)社會(huì)，環(huán)保車是一個(gè)必要的手段。但是利用其充電容量來(lái)對(duì)電網(wǎng)供電進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，可以在更高層次上減少整個(gè)社會(huì)的碳消費(fèi)量。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要充實(shí)能夠適當(dāng)?shù)乜刂齐娋W(wǎng)中各個(gè)要素的硬件設(shè)備。

為減輕電動(dòng)車對(duì)社會(huì)造成的負(fù)面影響，同時(shí)能夠通過(guò)自公司產(chǎn)品對(duì)社會(huì)做出貢獻(xiàn)，豐田提出了新的解決方案：從汽車用戶的視點(diǎn)出發(fā)，用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為媒介，調(diào)控電力的供需關(guān)系、實(shí)現(xiàn)維持電力的安定供給和節(jié)省能源的新型電網(wǎng)。

豐田解決方案的核心，是開(kāi)發(fā)了綜合管理電動(dòng)車與住宅能量使用效率的系統(tǒng)——“豐田智能中心(Toyota Smart Center)”。

豐田智能中心的特征是：整合電動(dòng)車、裝備了家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS，Home Energy Management System)的住宅所使用電能，將其與電力公司的供電以及自己家庭利用自然能源所發(fā)電力等各個(gè)方面，根據(jù)家庭需要及外部電力供需狀況，及時(shí)調(diào)整供需平衡。同時(shí)，還可以從住宅外部進(jìn)行調(diào)控。

圖1 豐田智能中心概念圖

智能中心綜合從電動(dòng)車傳送來(lái)的車載蓄電池殘余電量，以及從家庭能源管理系統(tǒng)傳來(lái)的住宅內(nèi)電力消費(fèi)信息，結(jié)合氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和電力公司的分時(shí)電費(fèi)單價(jià)等信息，力圖在實(shí)現(xiàn)整個(gè)社會(huì)的二氧化碳排放和居民電費(fèi)負(fù)擔(dān)的最小化的前提下，調(diào)整車輛的充電和住宅內(nèi)的電力消費(fèi)。

另外，如果通過(guò)智能手機(jī)等聯(lián)網(wǎng)，即使車輛處于外出狀態(tài)，仍然可以與智能中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以調(diào)整能量的消費(fèi)狀態(tài)。

比如：對(duì)于插電式混合動(dòng)力車、電動(dòng)車可以確認(rèn)車載電池的殘余電量，對(duì)于電動(dòng)車可以確認(rèn)可以行駛的距離，所需充電時(shí)間以及遙控空調(diào)啟動(dòng)和關(guān)閉；對(duì)于住宅可以在確認(rèn)電力消費(fèi)量、太陽(yáng)光發(fā)電的發(fā)電量、家用蓄電池的蓄電量、熱水器的熱水存量和溫度等之后，遙控家庭用蓄電池及熱水器的工作狀態(tài)。

在電動(dòng)車與住宅相結(jié)合方面，豐田有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)：在日本的汽車廠家中，豐田是很少見(jiàn)的擁有住宅制造和銷售子公司的集團(tuán)企業(yè)。創(chuàng)業(yè)于1950年豐田Home是一家豐田集團(tuán)旗下的不動(dòng)產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司，在“低碳消費(fèi)社會(huì)”的新時(shí)代，它找到了新的成長(zhǎng)落腳點(diǎn)。

2010年9月，豐田與豐田Home在青森縣六所村開(kāi)始了智能電網(wǎng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在這里，豐田Home建設(shè)了兩幢安裝了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的住宅，并配備兩輛插電式混合動(dòng)力車。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，積累智能中心的控制數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)解決使用中出現(xiàn)的問(wèn)題。同一年，在村中電網(wǎng)中得到了電力自給率達(dá)80%這一結(jié)果(積雪季節(jié)之外)。而六所村所在的青森縣處于日本的北方，變化劇烈的氣候環(huán)境又為開(kāi)發(fā)電動(dòng)車提供料便利條件。

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圖2 家庭電源管理系統(tǒng)界面上顯示了插電式混合動(dòng)力車、太陽(yáng)能電池、熱水器及家用蓄電池的狀態(tài)

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圖3 插電式混合動(dòng)力車的充電狀況

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圖4 家庭用蓄電池的充電狀況

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圖5 信息界面顯示了本日節(jié)約的電量、本月節(jié)約的電量及本月削減的二氧化碳量

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圖6 設(shè)置于地區(qū)管理中心顯示器，顯示了該地區(qū)的能量利用狀況

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從得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，六所村的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)取得了很多的成果，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題。據(jù)豐田e-TOYOTA部系統(tǒng)部的森健司先生介紹：因?yàn)榱迨秦S田的智能中心首次使用，所以碰到了很多的問(wèn)題。比如，將熱水器的加熱時(shí)間設(shè)定到電費(fèi)便宜的深夜后，半夜3點(diǎn)鐘，住宅內(nèi)響起了“熱水已經(jīng)燒好了”的通知聲音，居民曾經(jīng)因此而驚醒。

與此同時(shí)，日本政府的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省在數(shù)個(gè)地區(qū)推出了智能城市(Smart City)項(xiàng)目，豐田作為中心企業(yè)參加了其中在豐田市進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在豐田市，豐田的智能中心也經(jīng)受了考驗(yàn)并積累了數(shù)據(jù)。

在豐田市進(jìn)行的項(xiàng)目中，共建設(shè)了70幢智能住宅。各住宅安裝了家庭能源管理系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池、家用蓄電池和熱泵熱水器等設(shè)備，并由豐田向各住宅提供租賃用的電動(dòng)車。在這個(gè)項(xiàng)目中，還進(jìn)行了V2H技術(shù)*、住宅與CEMS(地區(qū)能量管理)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，以追求能量消費(fèi)最適化的實(shí)驗(yàn)。

* V2H技術(shù)：即Vehicle to Home，由電動(dòng)車搭載的蓄電池向住宅供電的技術(shù)。詳見(jiàn)拙作《感謝電動(dòng)汽車，電網(wǎng)的調(diào)控難題有解了》中的相關(guān)內(nèi)容。

圖7 豐田智能住宅外觀

照片來(lái)源：FUTURUS

作為汽車企業(yè)，豐田推出的智能中心是有著深層的考量的。一般來(lái)講，在日本一臺(tái)汽車售出，至用戶更換新車為止，作為汽車企業(yè)的收益來(lái)源僅僅局限于車檢和保養(yǎng)等售后服務(wù)。而智能電網(wǎng)這個(gè)概念的推出，為汽車企業(yè)指出了一條新的收益來(lái)源，使電動(dòng)車用戶(車載蓄電池的擁有者)及系統(tǒng)技術(shù)(豐田智能中心)的提供方獲得定期收入成為可能。在此基礎(chǔ)上，豐田的智能中心則為進(jìn)一步將車輛與住宅捆綁為一體，不僅防止了因大量用電而對(duì)電動(dòng)車銷售帶來(lái)負(fù)面影響，反而因電動(dòng)車的銷售，促進(jìn)了豐田子公司的住宅銷售。更令人拍案叫絕的是，這種商業(yè)模式竟然與日本政府的能源政策、與世界潮流相吻合！在現(xiàn)實(shí)生活中，類似于這種轉(zhuǎn)敗為勝、扭轉(zhuǎn)乾坤的事例是不多的！

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