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。
>
>
