日本兵庫縣中部的加東市稻米種植區,有很多相鄰的蓄水池(圖1),都是用來為加東市屋度地區的稻田等供水的。
圖1:三個蓄水池上都漂浮著太陽能電池板
右上方水池的太陽能電池板為“加東市屋度光伏電站”的水上部分,中間兩個水池的電池板為“加東市屋度大池光伏電站”(出處:日本COMSYS)
在其中三個相連般的水池上漂浮著太陽能電池板,是所有電池板全部都在水面上的“加東市屋度大池光伏電站(Sun Lakes屋度加東)”(輸出功率約為2MW),和地面和水上各一部分部分的“加東市屋度光伏電站(Sun Factory Kawata加東)”(約1.3MW)的水上部分(輸出功率為71.5kW),由從事通信基礎設施等業務的日本COMSYS開發。
三個水池均由當地的屋度自治會管理,系租賃該自治會的水面設置了發電設備。
最初是在地面設置型旁邊“追加”的水上型
最先開發的是“加東市屋度光伏電站”的水上部分(圖2)。發電的收購價格為36日元/kWh(不含稅),已于2015年3月投入運轉。
圖2:跨地面和水面的加東市屋度光伏電站
紅葉和電池板倒映在池中。輸出功率約為1.3MW,其中水上部分為71.5kW(出處:上圖為日本COMSYS,下圖為日經BP)
浮體架臺為他喜龍制
大池上漂浮著5768張、輸出功率為1.442MW的太陽能電池板,更池上漂浮著2268張、567kW的太陽能電池板(圖3)。大池的水上面積約為1.84萬平方米,更池約為7300平方米。
圖3:兩個水池上共計漂浮著8036張電池板
約2MW的加東市屋度大池光伏電站,大池中漂浮著5768張、更池中漂浮著2268張電池板(出處:上圖為日本COMSYS,下圖為日經BP)
電池板設置容量為2.009MW,光伏逆變器(PCS)的額定輸出功率為1.5MW。
電池板采用韓國現代重工業生產的多晶硅型(250W/張)。日本COMSYS在水上安裝時,非常重視防潮等應對措施和保修。據稱,現代重工業的產品在這些方面具有出色的性能。PCS采用了東芝三菱電機產業系統(TMEIC)的產品(輸出功率為500kW的機型)。
投資額約為6億日元,以32日元/kWh(不含稅)的收購價格向關西電力售電。對于發電功率,要求功率因數控制達到最大限度,即85%。
用來使太陽能電池板漂浮在水面上的構件——浮體式架臺采用了他喜龍工程公司(大阪市北區)的產品。
鋁支柱與樹脂“浮標”相組合
他喜龍浮體式架臺的構造是,縱橫嵌入了軌道一樣細長的鋁支柱,并安裝了起到“浮標”作用的樹脂中空構件。與地面設置型架臺一樣,將太陽能電池板固定在傾斜至設置角的構件上(圖4)。
圖4:將鋁架臺以樹脂浮體浮在水面的構造
加東市屋度大池光伏電站施工時的情形。與地面設置型架臺相同,將太陽能電池板固定在傾斜至設置角的構件上(出處:日本COMSYS)
電池板因是固定在傾斜至設置角的構件上,故設置角可在5~20度之間選擇。此次選擇了20度的設置角。
相較于法國Ciel Terre生產的浮體式架臺幾乎全部用樹脂構件構成,該電站的浮體式架臺似乎是以與現有鋁架臺相似的構造,用樹脂構件漂浮在了水面上。對鋁材進行了高防腐蝕加工,樹脂采用了重量輕、抗紫外線和防腐蝕性強的高密度聚乙烯。
使用了抗老化性和抗腐蝕性出色的材料,不僅長期可靠性出色,而且即便受到風吹和水流的沖擊也不會發生嚴重傾斜。
關于浮體式架臺的保修,廠家保修5年,之后有償保修15年。保修期內,他喜龍的相關人員每年會進行一次目視檢查。
因水和風具有冷卻效果,夏季的發電量増加
因樹脂構件以一定間隔安裝在鋁支柱上,設置場所的水面不會大部分為樹脂構件所覆蓋,水面留有空間。因此,對水池的影響相對較小。
另外,用來拴住浮體式架臺的錨栓打在水池周圍的岸邊(圖5)。這與打在池底時相比,錨栓的施工成本較低。但稱,因為要打在堤壩上,所以需要得到水池所有者和管理者的理解。
圖5:錨栓打在岸上。可以看出,浮體式架臺被風一吹,鋼纜就會拉緊(出處:日經BP)
因錨栓固定在岸邊,浮體式架臺連接的“島”在風吹或者水流的沖擊下,容易在水面上移動。但是,連接錨栓和浮體式架臺的鋼纜最大限度地拉緊時,反而會向相反的方向移動,因此即便相同方向的風及水流一直持續,浮體式架臺的“島”也會向不同方向搖晃漂浮。
圖6:最后排的電池板后面是“防風板”防止電池板被大風吹起(出處:日經BP)
將水上作業最小化以提高施工效率
兩個水池之間有一處寬敞而平坦的場地。組裝浮體式架臺時也用到了這個地方。這里也是安裝PCS和并網設備的地方。
他喜龍的浮體式架臺,需要在地面上將多張電池板固定組成單元,再用起重機吊起放在水面上的設置位置(圖7)。因此,組裝這種浮體式架臺及安放起重機需要一個寬敞的場地。
圖7:先在地面上組成單元,再用起重機放到水面上
加東市屋度大池光伏電站施工時的情形(出處:日本COMSYS)
由于在水上作業的最小化,所以實現了效率較高的施工。工期只有2015年7月~12月的約5個月。據稱構成簡單,組裝也很簡單。
此次的百萬瓦級光伏電站,是以一個單元支撐了9張太陽能電池板。嵌入了12個起“浮標”作用的樹脂中空構件。
COMSYS今后打算由此次的經驗,把嵌入的樹脂中空構件數量由12個減少到8個,并以一個單元支撐9張電池板。
COMSYS認為,由于可降低每個單元的成本,因此即便電力收購價格降至20~25日元/kWh(不含稅),也能開拓有效益的發電業務及EPC服務項目。