低碳社会的实现方法之一就是太阳能发电等可再生能源的大量导入。北九州智能社区创造事业的计划是将太阳能发电等可再生能源的导入率提高到区域用电总量的10%。
然而，由于可再生能源的发电量受到天气等自然环境的影响，所以在大量导入时面临许多需要解决的课题。例如，当提高发电量时会产生电力逆向流动，有大量的电力“逆流”到配电网，造成系统电网“电压不稳定”，在电力需求较少的黄金周等，会有电力剩余，需要找出充分利用“剩余电力”的对策。
作为解决配电网电压不稳定的对策，安川电机进行的实证是通过对多个PCS（功率调节系统）的集中管理以抑制电压上升。而作为充分利用剩余电力的对策，岩谷产业的实证是通过氢和燃料电池进行蓄电。
以PCS的一元化集中管理实现整体优化
在位于北九州市东田地区的北九州市立自然史・历史博物馆“生命之旅博物馆”中，面向PCS集中管理的实证系统构建已经进入尾声（照片1）。计划在2013年3月前完成实验系统构建，开始实验并进行结果汇总。
【照片1】进行PCS集中控制实证的北九州市立“生命之旅博物馆”
（出处：北九州市）
PCS通常安装于太阳能发电系统的各处，而各处则根据PCS的监测情况防止电压上升，所以就会发生由于设置地点不同，有的地点能够发电，有的地点不能够发电。在本次实证中，将通过PLC（可编程控制器）对PCS的集中管理，实现配电网中分散电源的整体优化。
具体来说就是，由PCL对从PCS得到的电压进行监控、汇总，通过向各PCS注入无效电力（在电源、电线、负荷之间来回流动，但不作为能源进行使用），从总体上抑制电压上升。与此同时也将使由于发电装置的连接位置不同，造成有的能够发电，有的不能够发电这一状况得以纠正。
安川电机逆变器事业部环境能源机器事业总括部部长山田达哉介绍道，“通过外部指令对PCS的电压进行控制，这在日本也是一个新的尝试”。
目标为通过太阳能使总发电量提高10%
在实证对象生命之旅博物馆中设置的太阳能发电系统总计容量为160kW。在本次实证实验中，将使用其中的90kW。实验系统的构建是通过对现有系统进行改造，将总容量为90kW的太阳能发电系统以10kW为单位模拟成接入低压配电线的电源（照片2）。
【照片2】博物馆楼顶的太阳能发电板（左）和安川电机产PCS的外观
（出处：太阳能发电板为北九州市、PCS为安川电机）
但是在实验系统中，并没有实际配电线的负荷。所以通过配线长度取得阻抗，以接近实际配电线的状态。上述实验系统和PCS一元化集中控制的基本设计，通过与九州大学研究生院系统信息科学研究院电气系统工程学的合田忠弘教授合作，共同进行研究。
多个PCS的集中控制技术的应用范围非常广泛。例如，在大规模太阳能发电站中，虽然将太阳能发电板进行分割，分别由各个PCS进行控制，但是还是会发生电压各不相同。如果能对其进行整体控制，就可以提高发电总量。本次实证实验的目标是将连接于同一配线中的太阳能发电的发电总量提高10%。
该技术也得到了海外的高度关注。安川电机计划在泰国工业园区的可行性研究（FS）中，充分利用在本实证中所取得的经验成果，以解决在太阳能发电系统设置中所遇到的课题。
与CEMS联动，将剩余电力转换成氢进行储存
另外，在东田地区的老年人护理设施“爱香苑”设置了将太阳能发电等可再生能源的剩余电力转换成氢进行储存的实证系统（照片3）。通过与CEMS（区域能源管理系统）联动，在区域内发生电力剩余时，将电力转换成氢进行储存，而在需求增加时则启动燃料电池进行供电。本实证实验计划从2013年度开始正式实施。
【照片3】开展以氢进行电力储存实证的老年人护理设施“爱香苑”外观（左）和储氢罐
（出处：太阳能发电板为北九州市、PCS为安川电机）
实证系统由水电解装置、储氢罐和燃料电池组成。包括送氢管线在内的整个系统由岩谷产业构建。水电解装置的规格为2Nm3/h，燃料电池为高分子固体电解质型，功率约为5kW，储氢罐容量为20Nm3。水电解装置和燃料电池全部采用加拿大Hydrogenics公司的产品。燃料电池为热电联供式，可同时向爱香苑提供电力和热能。
在北九州智能社区创造事业中，以蓄电池作为剩余电力的储存手段一直都在研究之中（相关报道详见“通过CEMS和智能电表进行区域能源管理”）。然而，在蓄电池的应用中，也面临着充放电过程中的电力损耗，蓄电容量越大则体积越大等课题。
而如果以氢作为储存手段，则可以通过将氢进行压缩或者液化使装置实现小型化。岩谷产业氢能源部经理梶原昌高介绍道，“氢储存方法很适宜大容量电力的长期储存”。
然而，在氢储存方法中，伴随着从电到氢，然后又从氢到电的转换，也有能源转换效率下降的问题。期望通过与蓄电池等其他手段进行综合比较，从包括转换效率等基本性能在内，总结出最适宜氢储存系统的使用条件。
将燃料电池充分应用于区域供需平衡调节
在氢储存实证的同时，岩谷产业还开展了通过燃料电池进行区域供需平衡调节的实证。该实证为在北九州市实施的“北九州氢能市街实证事业”的协同实验，开始于2012年度。
在北九州氢能市街实证事业中，在生命之旅博物馆设置了100kW的磷酸燃料电池（照片4）。通过管线将炼钢厂的副产氢气输送给博物馆，在向博物馆供电的同时，发电时所产生的热能也将用于空调。实证中，燃料电池还与CEMS和BEMS（楼宇能源管理系统）联动，在区域内用电需求增加时，以比平常更高的输出功率进行运转，帮助实现削峰。
【照片4】生命之旅博物馆设置的100kW磷酸燃料电池（富士电机产）
（摄影：岩谷产业）
平常的运转输出为35%。而在电力需求紧张时，根据从CEMS传来的信号，可以将输出提高到最大的100%。而且，通过在灾害等情况下可以进行自主运转的系统的设置，使其在需要时能够进入100%满负荷运转模式。
如果能够开发出对多个燃料电池进行集中管理、控制的系统，就可以在区域层面使多个燃料电池进行协调联动，各燃料电池以额定功率进行运转，从而提高其运转率，实现区域整体优化。岩谷产业的梶原经理介绍说，“通过将氢能源导入智能社区，可以进一步提高区域整体的能源运用效率”。
