 |
| 圖1：世界各國啟動的智能城市項目范例 （a）為阿拉伯聯(lián)合酋長國2006年啟動的計劃以十年時間來實行的未來城市“馬斯達爾城”的建成模擬圖。所有能源均來自可再生能源。（b）為中國2008年啟動的未來城市“中國－新加坡天津生態(tài)城（Sino-Singapore Tianjin Eco-City）”的建成模型。以徒步、自行車和公共交通工具為基本移動手段，以可再生能源利用率超過20％為目標?！玻╝）來自馬斯達爾公司的Web網(wǎng)站、（b）來自日經(jīng)BP CleanTech Institute |
稱為“智能城市”的城市計劃在世界各國紛紛啟動（圖1）。項目總數(shù)高達300～400個。智能城市是指運用IT手段高效利用能源和資源等的環(huán)保型城市。僅就要對城市進行全面改造或者建設新城市的計劃而言，就有望形成以能源、水和建筑等基礎設施產(chǎn)業(yè)為中心的巨大市場。
其中對制造業(yè)尤其具有吸引力的是能源領域。太陽能發(fā)電等可再生能源和以電動汽車（EV）為首的新一代汽車等低碳型產(chǎn)品將會大量導入。隨之而來的將是為確保系統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定的蓄電池和送配電網(wǎng)市場的擴大。日經(jīng)BP社環(huán)境類智囊團——日經(jīng)BP CleanTech Institute調(diào)查了100個主要的智能城市項目，基于此對蓄電池和新一代汽車等要素逐個進行預測的結果表明，智能城市的市場規(guī)模在2030年累計將達3100萬億日元（圖2）。
 |
| 圖2：智能城市各項目的累計市場規(guī)模 市場規(guī)模均累計計算。所以此處的柱形圖并不表示單年的市場規(guī)模。（日經(jīng)BP CleanTech Institute） |
蓄電池占整個市場的一半
這些要素之中增長最迅猛的似將是蓄電池。2020年的累計市場規(guī)模將達到674萬億日元（整體市場規(guī)模1285萬億日元），2030年累計將達到1566萬億日元（整體市場規(guī)模3102萬億日元），占整體市場規(guī)模的一半以上。這是由于長期計劃在內(nèi)的幾乎所有的智能城市項目，都有導入可再生能源的構想。
這是因為，可再生能源是受天氣影響的不穩(wěn)定電源，需要將所發(fā)的剩余電力儲存在蓄電池中，以確保系統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定。作為更簡單的方法，如果減少太陽能發(fā)電等可再生能源提供的輸出電力，就不會產(chǎn)生這些問題，但這一做法很難得到輿論的支持。
因此，這個市場預測是以不減少可再生能源的剩余電力，而是將其全部儲存在蓄電池中為前提估算的。雖然把蓄電池設置在何處正在討論之中，大部分尚未確定，此次估算是設想把大部分蓄電池放置在較低成本的系統(tǒng)一側(cè)。
采用什么樣的蓄電池也是個大問題。目前能放置在系統(tǒng)一側(cè)的大容量蓄電池只有NAS（鈉硫電池）一種，因此就把使用NAS作為了前提。只是，NAS電池必須在300度以上的高溫下工作，其易用性較差，因此希望采用其他電池的意見也很多。
因此，目前有希望的是，使面向EV正在開發(fā)的鋰離子充電電池大容量化，向定置式轉(zhuǎn)變。實際上，對定置的充放電特性和劣化問題等的驗證實驗已經(jīng)開始了。比如NEC曾在2010年9月與美國電力中央研究所（Electric Power Research Institute：EPRI）共同宣布，雙方就實施大規(guī)模蓄電池系統(tǒng)的共同驗證試驗達成協(xié)議。據(jù)稱首先將從25kW開始，之后將開發(fā)1MW以上的蓄電系統(tǒng)。
另一方面，要把鋰離子充電電池的成本降到NAS電池的水平，其門檻是相當高的，首先，不少意見認為，當EV市場啟動之后，由于量產(chǎn)效果定置式鋰電池的低成本化會取得進展。有人認為有必要改變電池材料。
在這種情況下，一種既非NAS電池，也非鋰離子充電電池的新型電池的研究也悄然開始，目前仍然無法斷言大容量蓄電池的真身究竟會是何物。
紛紛導入新一代汽車
如上所述，智能城市項目還提出了導入電動汽車（EV）和插電式混合動力車（PHEV）等新一代低碳型汽車的目標。規(guī)模最大的項目是在加利福尼亞州啟動的“EV項目”，計劃在2012年之前的3年間，導入8300輛EV和PHEV、設置1萬5000座充電站。日本的“新一代能源與社會系統(tǒng)驗證試驗”項目也將在橫濱市和愛知縣豐田市分別導入大約2000輛EV和4212輛PHEV。其中豐田市還計劃作為公共設施導入25座充電站，目前已開始了先行設置（圖3）。
在智能城市項目中，整個交通系統(tǒng)的低碳化也是一個課題。例如，阿拉伯聯(lián)合酋長國（UAE）阿布扎比建設的“馬斯達爾城（Masdar City）”項目，計劃導入CO2等尾氣零排放的新一代有軌電車系統(tǒng)（LRT：Light Rail Transit）和小型電動汽車“PRT（Personal Rapid Transit）”（圖4）。這種PRT不但是可乘坐四個人的小型汽車，而且能夠無人駕駛沿設置在道路上的軌道行駛，計劃投放3000輛。（未完待續(xù)，記者：藤堂安人，日經(jīng)BP CleanTech Institute）
 |
| 圖3：豐田市市政府用地內(nèi)先行設置的充電站的全景（a）和充電時的情形（b）（日經(jīng)BP CleanTech Institute） |
 |
| 圖4：“馬斯達爾城”中導入的無人駕駛小型電動汽車“PRT（Personal Rapid Transit）”（馬斯達爾公司的Web網(wǎng)站） |
 |
| 圖5：“濟州島智能電網(wǎng)試驗臺”中導入的喜特恩特公司的EV（日經(jīng)BP CleanTech Institute） |
從上述情況看出，如果智能城市計劃全面展開，新一代汽車的市場將迅速崛起。根據(jù)前述日經(jīng)BP CleanTech Institute的市場預測，2020年時每年的市場規(guī)模將達到1000萬輛左右，2030年時將達到3200萬輛左右。估計2020年的汽車市場整體規(guī)模約為7000萬輛左右，推算新一代汽車將占14％左右的份額。從金額來看，2015年時每年銷售額將達到5萬億日元左右，2020年時每年將達到13萬億日元左右，2030年時每年將達到40萬億日元左右。
汽車電池將用于確保系統(tǒng)穩(wěn)定
在智能城市項目中，把新一代汽車用鋰離子電池轉(zhuǎn)用做智能住宅和上文提到的確保系統(tǒng)穩(wěn)定用的蓄電池來降低成本的嘗試也備受關注。這些嘗試主要有兩個方向。
一個是當現(xiàn)在使用的EV在住宅停車時，其電池可作穩(wěn)定可再生能源的設備使用。為此正在開發(fā)“V to H”（Vehicle to Home）和“V to G”（Vehicle to Grid）等從汽車用電池中放電的方法。
另一個是汽車電池在使用之后，再用于定置用等其他用途的嘗試。目前，已在探討易于再利用的電池組系統(tǒng)的開發(fā)等，意在實現(xiàn)電池系統(tǒng)成本的長期攤提。也就是說，成本通過各個階段利用者長期、大范圍地負擔，減少EV最初的顧客所承擔的費用，從而更易于購買。
比如，即將向鋰離子充電電池廠商——美國EnerDel公司出資的伊藤忠商事，從2005年起就已經(jīng)開始了可再利用型產(chǎn)品的設計。具體來說就是在電池制造過程中完全不采用焊接等難以分解的方法，而是全部采用機械性接合。因此，收納多個單元的模塊更易于分解，可以相應于具體用途重新組合封裝（圖6）。
以這些實踐為基礎，伊藤忠商事從2010年5月起啟動了以可再利用型產(chǎn)品為中心的“綠色轉(zhuǎn)型項目（Green Crossover Project）”（圖7）。據(jù)該公司介紹，可再利用型產(chǎn)品的重要性不僅僅在于充電電池的循環(huán)使用，還可通過電池系統(tǒng)的遠程狀態(tài)監(jiān)視，使以數(shù)據(jù)庫為后盾的特性明確的電池可在再利用市場上流通。例如電池單元因劣化程度各不相同，少數(shù)電池單元的劣化，也會降低電池的整體性能。因此，伊藤忠商事打算通過“綠色轉(zhuǎn)型項目”，以驗證通過遠程監(jiān)視發(fā)現(xiàn)某個單元發(fā)生劣化時，只需將該部分更換成新單元即可實現(xiàn)再利用這一做法的可行性。
 |
| 圖6：把車載電池作為定置式電池再利用的再次封裝流程（由本刊以伊藤忠商事的資料為基礎制成） |
 |
| 圖7：“綠色轉(zhuǎn)型項目”的概念圖（由本刊以伊藤忠商事的資料為基礎制成） |
備受期待的水基礎設施
韓國政府正在實施的“濟州島智能電網(wǎng)試驗臺（Jeju Smart Grid Test-bed）”項目，將投放高爾夫球車廠商韓國喜特恩特公司（CT&T）制造的時速50km的低速EV（圖5）。行駛距離在充滿電的情況下為60km。2010年8月設置了9處充電站，在進行實證實驗的過程中，包括快速充電站在內(nèi)，充電站將增加到30處。雖然該EV并不適合進行長距離移動，但已經(jīng)實現(xiàn)了足夠到附近購物的行駛距離。
|
| 圖5：“濟州島智能電網(wǎng)試驗臺”中導入的喜特恩特公司的EV（日經(jīng)BP CleanTech Institute） |
從上述情況看出，如果智能城市計劃全面展開，新一代汽車的市場將迅速崛起。根據(jù)前述日經(jīng)BP CleanTech Institute的市場預測，2020年時每年的市場規(guī)模將達到1000萬輛左右，2030年時將達到3200萬輛左右。估計2020年的汽車市場整體規(guī)模約為7000萬輛左右，推算新一代汽車將占14％左右的份額。從金額來看，2015年時每年銷售額將達到5萬億日元左右，2020年時每年將達到13萬億日元左右，2030年時每年將達到40萬億日元左右。
汽車電池將用于確保系統(tǒng)穩(wěn)定
在智能城市項目中，把新一代汽車用鋰離子電池轉(zhuǎn)用做智能住宅和上文提到的確保系統(tǒng)穩(wěn)定用的蓄電池來降低成本的嘗試也備受關注。這些嘗試主要有兩個方向。
一個是當現(xiàn)在使用的EV在住宅停車時，其電池可作穩(wěn)定可再生能源的設備使用。為此正在開發(fā)“V to H”（Vehicle to Home）和“V to G”（Vehicle to Grid）等從汽車用電池中放電的方法。
另一個是汽車電池在使用之后，再用于定置用等其他用途的嘗試。目前，已在探討易于再利用的電池組系統(tǒng)的開發(fā)等，意在實現(xiàn)電池系統(tǒng)成本的長期攤提。也就是說，成本通過各個階段利用者長期、大范圍地負擔，減少EV最初的顧客所承擔的費用，從而更易于購買。
比如，即將向鋰離子充電電池廠商——美國EnerDel公司出資的伊藤忠商事，從2005年起就已經(jīng)開始了可再利用型產(chǎn)品的設計。具體來說就是在電池制造過程中完全不采用焊接等難以分解的方法，而是全部采用機械性接合。因此，收納多個單元的模塊更易于分解，可以相應于具體用途重新組合封裝（圖6）。
以這些實踐為基礎，伊藤忠商事從2010年5月起啟動了以可再利用型產(chǎn)品為中心的“綠色轉(zhuǎn)型項目（Green Crossover Project）”（圖7）。據(jù)該公司介紹，可再利用型產(chǎn)品的重要性不僅僅在于充電電池的循環(huán)使用，還可通過電池系統(tǒng)的遠程狀態(tài)監(jiān)視，使以數(shù)據(jù)庫為后盾的特性明確的電池可在再利用市場上流通。例如電池單元因劣化程度各不相同，少數(shù)電池單元的劣化，也會降低電池的整體性能。因此，伊藤忠商事打算通過“綠色轉(zhuǎn)型項目”，以驗證通過遠程監(jiān)視發(fā)現(xiàn)某個單元發(fā)生劣化時，只需將該部分更換成新單元即可實現(xiàn)再利用這一做法的可行性。
|
| 圖6：把車載電池作為定置式電池再利用的再次封裝流程（由本刊以伊藤忠商事的資料為基礎制成） |
|
| 圖7：“綠色轉(zhuǎn)型項目”的概念圖（由本刊以伊藤忠商事的資料為基礎制成） |
備受期待的水基礎設施
智能城市項目除了上面提到的能源領域之外，還將擴大與城市開發(fā)相關的水基礎設施、廢棄物處理和綠化系統(tǒng)等的市場。其中規(guī)模較大的是今后在新興市場國家需求較高的水基礎設施投資，預計僅此一項20年間的累計將達到2000萬億日元。在此之上再加上能源相關投資，總投資將超過5000萬億日元。
另外，如果把智能住宅等的新建筑市場、智能家電等的新家電市場，再加上各類產(chǎn)品的運營和管理等的市場以及隨著耗電量的“可視化”而出現(xiàn)的新服務市場等，智能城市相關市場將會成為一個龐大的市場（圖8）。
 |
| 圖8：擴大的智能城市市場 除能源市場之外，水基礎設施、智能住宅、智能家電和新服務市場等紛紛啟動。（日經(jīng)BP CleanTech Institute） |
尤其是新服務市場受到很大期待。許多家庭和辦公室可通過HEMS(家庭能源管理系統(tǒng)）和BEMS（辦公樓能源管理系統(tǒng)）控制，其與CEMS（地區(qū)能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)與系統(tǒng)電網(wǎng)也實現(xiàn)了聯(lián)動）相連形成智能電網(wǎng)（新一代電網(wǎng)），則可能會誕生基于其能源信息的多種服務。
與網(wǎng)絡平臺的完善造就了像美國谷歌那樣的企業(yè)同樣，隨著智能電網(wǎng)平臺的完善，新的網(wǎng)絡服務商等可能也會隨之面世。具體會出現(xiàn)什么樣的新服務雖然尚無法明了，但正因為如此，才更能說是一個難得的商機。目前這種研究開發(fā)在美國十分盛行，日本企業(yè)需要認真思考如何在新服務產(chǎn)業(yè)上博得自己地位的時刻已經(jīng)來臨
