山梨县是日本光伏发电的主力军箱包革

山梨县是日本光伏发电的主力军 甲府市下向山町的10MW米仓山光伏电站，安陆坐落于甲府站约30分钟车程的山间(图1)。是山梨县企业局作为与东京电力的共同业务，在县有地上建设的。2012年1月开始运转时，以是日本最大规模而自豪，是百万光伏电站时代的先驱。

图1：甲府市下向山町的米仓山光伏电站

山梨县企业局开展着运营着输出功率约为120MW的水力发电站并售电等电力业务。以固定价格收购制度(FIT)的实施为契机，又涉足了光伏发电业务，目前运营着约11MW的光伏电站。米仓山光伏电站是最大的一座。山梨县的日照时间之长，在日本全国也是数一数二的水平，适合开展光伏发电。山梨县企业局作为公营企业，在开展电力业务的同时，还把业务收益用到了当地产业的发展上。在米仓山光伏电站旁边同期开设的梦太阳能馆山梨就是其中之一(图2)。该馆主要用来介绍米仓山光伏电站和太阳能的相关知识，同时还发挥着推动旨在实现光伏发电大量普及的新产业培育的作用。

图2：在屋顶上设置20kW太阳能电池板的梦太阳能馆山梨

导入三种蓄能系统企业局期待的新产业是，为使变动的可再生能源输出得以为定利用的蓄能技术。梦太阳能馆山梨除了可再生能源外，还通过实证性地导入多种蓄能设备，使馆内所需的电力(最大需求约为10kW)基本自给自足。面部是今后将这些先进的蓄能系统用于县内的产业振兴。导入的发电设备有在屋顶上设置的光伏发电设备(输出功率为20kW)、利用雨水的小型水力发电设备(1.5kW)，以及纯氢型燃料电池系统(0.75kW)三种。蓄能设备有双电层电容器(3kWh)、锂离子蓄电池(约30kWh)和制氢装置(相当于约30kWh)三种。制氢装置制造的氢作为燃料电池的燃料，转换为电力。一进入馆内首先是太阳能区域，主要介绍太阳能电池的原理和地球变暖问题的现状等。接下来是山梨能源区域，主要是关于该馆能源自给自足的介绍，隔着玻璃可以看到相关设备的实机，有尼吉康制造的锂离子蓄电池和双电层电容器、松下制造的纯氢型燃料电池系统，以及神钢环境舒立净制造的水电解制氢装置等(图3)。

图3：神钢环境舒立净制造的PEM型水电解制氢装置

利用剩余电力制氢利用三种蓄能技术，不依赖系统电力就可基本满足全部电力需求在全世界也未见先例。虽然与连接了电网，但除了将蓄能后的剩余电力逆潮售电，及在夜间等充电和氢不足时受电外，电力基本全部自给自足。验证实验已经实施了大约3年，以光伏电力为主体的能源自给自足的机制已步入了正轨。首先，利用三种蓄能系统的特性，证实了可以按照需求顺利运行，这是最大的成果，山梨县企业局电气课研究开发主任坂本正树就三年来的成果回顾道。该馆夏日的晴天对光伏发电设备和三种蓄能设备(图4)是这样控制运行的：(1)早上8点左右光伏设备开始发电后，全部用来为锂离子蓄电池充电，馆内的1～2kW的待机电力则利用从东电购买的电力供应。(2)锂离子电池的充电量达到约70%时停止购电，利用光伏电力来满足馆内的需求，剩余电力继续用来为锂离子蓄电池充电。(3)锂离子蓄电池的充电量达到90%后开始电解水制氢。(4)在电解水消耗不完光伏电力时，剩余电力向东电系统逆潮售电。(5)傍晚至夜间，太阳能发电量减少，利用锂离子蓄电池的放电和燃料电池的发电来满足馆内的电力需求。

图4：夏季晴天的运用模式

如果白天阴天，光伏发电量较少，剩余电力就会减少，因此氢的制造量和向系统的售电量也会减少。大体来说就是，从光伏发电和水力发电量中，减去馆内的电力需求，利用剩余电力电解水(图5)。制氢使用的电力主要是光伏电力的不稳定部分。具体就是利用尼吉康开发的能源管理系统(EMS)对供求状况进行运算处理，按秒给出电解水可使用的电流值指令。据称，因水电解装置是电气负载设备，若无如此细致的控制，其就会抢占电流。

图5：梦太阳能馆山梨的能源管理系统(EMS)模式图

按短期、中期、长期区分使用蓄能技术之所以作这样的控制，是因为山梨县企业局对蓄电设备有自己的思路。坂本主任称，要使变动性可再生能源得以稳定利用，需要以蓄能技术吸收短期、中期、长期三种可再生能源输出变动。不是以单一的蓄电设备满足全部需求，而是区分使用多项技术比较理想。短期变动是以数毫秒～数分钟为单位的剧烈输出变动，短期蓄电要连铸设备求极高的循环充放电特性和kW单价的降低。中期变动的范围为数分钟～1天，中期蓄电要求高充放电特性及kW单价和kWh单价的均衡。另外，长期变动的范围为数十分钟～1个月，长期蓄电要求深度充放电和kWh单价的最少化。基于这些观点，梦太阳能馆山梨的短期蓄电利用双电层电容器，中期蓄电利用锂离子蓄电池，长期蓄电利用基于水电解装置和纯氢型燃料电池的储氢系统(图6)。就是说，光伏电力的输出变动以双电层电容器→锂离子蓄电池→水电解的顺序吸收运用，电容器和蓄电池充满电时，则利用太阳能的变动输出直接制氢。

图6：尼吉康制造的锂离子蓄电池和双电层电容器

其结果，随着日照量的变化，光伏电力输出变动大部分都可由水电解制氢吸收。水电解系统能否承受住这么严峻的使用条件原是一大重点问题，但已经证实了可以顺利运用(坂本主任)。水电解装置采用神钢环境舒立净制造的固体高分子(PEM)型产品。制氢装置除了PEM型外，还有在碱性电解液中电解的碱性水电解型。后者适合大规模化，价格较低，但效率也相对较低。PEM型采用以电极夹住固体高分子膜的电解单元，通过燃料电池的逆反应从水中提取氢。虽然使用铂催化剂等，价格较高，但效率和变动追踪性也比较高，适合小规模系统。投入运转后，截至2015年5月的总运转时间为2900小时，氢发生量累计达到1900Ncm3。据称对光伏电力变动输出的追踪性优良，达到以1秒为单位的水平。但整体系统2012年一直在解决初期故障，全面运用是从2013年开始的。全面投入运用后也因为调节阀和泵的故障停止过。不过，关于电解单元自身的劣化，已经确认了对光伏电力变动电源有约2000小时的耐久性(神钢环境舒立净)。据称从2014年夏季开始更换成了高效率型电解单元，经过约1000小时后仍保持稳定。另外，还在探讨将追踪性提高至毫秒等级。从ENE-FARM中去掉改质器另外，纯氢型燃料电池系统是以市场上销售的燃料电池热电联产系统ENEFARM为原型开发的。ENE-FARM是对城市燃气在约700度的温度下进行处理(改质)提取氢，将提取的氢输送至燃料电池组(机身)发电的。改质所需的加温，除了城市燃气外，还燃烧燃料电池组未使用的室内音柱排放氢。纯氢型去掉了燃料处理器(改质器)，在排气部新设了处理剩余氢的催化剂燃烧器。在2012～14年的3年里，总发电时间达到3064小时，总发电量达到2108kWh。虽然是以一定输出功率的运转为基础，不过EMS还把氢压力等纳入条件中，发送启动指令。在实证试验中，下雨导致日照量远远不足的日子也利用储藏的氢，通过燃料电池每天供5kWh左右的电力等，实现了不依赖系统电力的稳定供电(图7)。

图7：馆外设置的氢燃料罐

松下表示，在发电时间超过3000小时的时候，燃料电池组的劣化程度与普通的ENE-FARM为同等水平。电池组的电压从实施实证试验之初开始一直保持着一定水平。另外，催化剂燃烧器的温度变化也在预想之内，没有出现明显的劣化。据称松下目前正在开发新款纯氢型燃料电池系统，预定2016年度初期可替换现在的实证试验设备。新系统已确认发电效率在50%以上，启动时间在1分钟以内。氢的储能课题是效率性。将电力转换为氢的水电解效率方面，即使是PEM型也只有70%左右，利用燃料电池恢复为电力时，即使利用废热，也会损失约一半。比蓄电池的充放电效率的70～90%要差。山梨县企业局的坂本主任称，在迄今为止的实证试验中，已确认可以利用追踪太阳能输出变动的储氢系统，耐久性也有了眉目。接下来的目标是提高系统效率。接下来是超导轴承飞轮

另外，该企业局还在米仓山光伏电站旁边建设并运转了1MW的蓄电池系统等并网试验用光伏电站，预定2016年8月导入新一代飞轮蓄电系统(图8)。飞轮是将电力转换为旋转能存储的机制，优点是可以应对瞬间输出变动。

图8：新一代飞轮蓄电系统

不过，轴承为接触式时会产生损失，维护的负担也比较大。而新一代磷酸盐砖飞轮蓄电系统将采用日本铁道综合技术综合研究所开发的超导轴承。轴承为非接触式，因此有望克服原飞轮的课题。预定投入百万光伏电站的变动输出，验证其作为新蓄能系统的实用性。

日照性病医院
大脑缺氧会引发癫痫病吗
东莞做包皮手术较好的医院
继发性癫痫能治愈吗