日本光伏電站優(yōu)化利用氫、蓄電池和電容器三種蓄能方式
甲府市下向山町的10MW“米倉山光伏電站”，坐落于甲府站約30分鐘車程的山間（圖1）。是山梨縣企業(yè)局作為與東京電力的共同業(yè)務(wù)，在縣有地上建設(shè)的。2012年1月開始運轉(zhuǎn)時，以是日本最大規(guī)模而自豪，是百萬光伏電站時代的先驅(qū)。圖1：甲府市下向山町的“米倉山光伏電站”（攝影：日經(jīng)BP社）
山梨縣企業(yè)局開展著運營著輸出
按“短期”、“中期”、“長期”區(qū)分使用蓄能技術(shù) 之所以作這樣的控制，是因為山梨縣企業(yè)局對蓄電設(shè)備有自己的思路。坂本主任稱，“要使變動性可再生能源得以穩(wěn)定利用，需要以蓄能技術(shù)吸收短期、中期、長期三種可再生能源輸出變動。不是以單一的蓄電設(shè)備滿足全部需求，而是區(qū)分使用多項技術(shù)比較理想”。
短期變動是以數(shù)毫秒～數(shù)分鐘為單位的劇烈輸出變動，“短期蓄電”要求極高的循環(huán)充放電特性和kW單價的降低。中期變動的范圍為數(shù)分鐘～1天，“中期蓄電”要求高充放電特性及kW單價和kWh單價的均衡。另外，長期變動的范圍為數(shù)十分鐘～1個月，“長期蓄電”要求深度充放電和kWh單價的最少化。基于這些觀點，“夢太陽能館山梨”的短期蓄電利用雙電層電容器，中期蓄電利用鋰離子蓄電池，長期蓄電利用基于水電解裝置和純氫型燃料電池的儲氫系統(tǒng)（圖6）。就是說，光伏電力的輸出變動以雙電層電容器→鋰離子蓄電池→水電解的順序吸收運用，電容器和蓄電池充滿電時，則利用太陽能的變動輸出直接制氫。
圖6：尼吉康制造的鋰離子蓄電池和雙電層電容器（攝影：日經(jīng)BP社）
其結(jié)果，“隨著日照量的變化，光伏電力輸出變動大部分都可由水電解制氫吸收。水電解系統(tǒng)能否承受住這么嚴(yán)峻的使用條件原是一大重點問題，但已經(jīng)證實了可以順利運用”（坂本主任）。
水電解裝置采用神鋼環(huán)境舒立凈制造的“固體高分子（PEM）型”產(chǎn)品。制氫裝置除了PEM型外，還有在堿性電解液中電解的“堿性水電解”型。后者適合大規(guī)�；�，價
格較低，但效率也相對較低。PEM型采用以電極夾住固體高分子膜的“電解單元”，通過燃料電池的逆反應(yīng)從水中提取氫。雖然使用鉑催化劑等，價格較高，但效率和變動
追蹤性也比較高，適合小規(guī)模系統(tǒng)。
投入運轉(zhuǎn)后，截至2015年5月的總運轉(zhuǎn)時間為2900小時，氫發(fā)生量累計達到1900Ncm3。據(jù)稱對光伏電力變動輸出的追蹤性優(yōu)良，達到以1秒為單位的水平。但整體系統(tǒng)2012年一直在解決初期故障，全面運用是從2013年開始的。全面投入運用后也因為調(diào)節(jié)閥和泵的故障停止過。不過，關(guān)于電解單元自身的劣化，“已經(jīng)確認(rèn)了對光伏電力變動電源有約2000小時的耐久性”（神鋼環(huán)境舒立凈）。
據(jù)稱從2014年夏季開始更換成了高效率型電解單元，經(jīng)過約1000小時后仍保持穩(wěn)定。另外，還在探討將追蹤性提高至毫秒等級。
作者：金子憲治 來源：日經(jīng)bp社 責(zé)任編輯：wutongyufg
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