東京灣沿岸兩座物流倉庫屋頂1376kW光伏電站發電 電池板選用重視抗鹽堿措施

FUJISASH的千葉工廠位于千葉縣市原市的東京灣沿岸。在相當于8個東京巨蛋體育場的巨大廠區內,從鋁錠溶解直到窗框等建材制品,進行著一條龍生產。2014年3月,在坐落于工廠角落的兩座物流倉庫的屋頂上,4208塊太陽能電池板開始了發電(圖1,2)。此為輸出功率為1376kW的百萬瓦級光伏電站,發出的電量可供360戶普通家庭使用。是市原市內規模最大的屋頂一體型光伏電站。

2011年3月的東日本大地震,是該公司促進加速節能、推進可持續業務計劃(BCP)的契機。當時,雖然千葉工廠本身的生產沒有受到大的影響,但集團旗下宮城縣、福島縣的企業及合作企業卻不得不停了工。“來自東北工廠最初的支援要求,竟然是‘給我們送些水和大醬來’”,FUJISASH常務執行董事外山敏昭回顧道。

圖1:在千葉工廠廠區內的兩座物流倉庫屋頂上設置太陽能電池板(攝影:FUJISASH)

圖1:在千葉工廠廠區內的兩座物流倉庫屋頂上設置太陽能電池板(攝影:FUJISASH)

圖2:設置在波紋屋頂上的太陽能電池板(攝影:FUJISASH)

圖2:設置在波紋屋頂上的太陽能電池板(攝影:FUJISASH)

 

千葉工廠距離有著“重鹽堿地區”之稱的海岸不到500米。工廠內也隨處可見鹽堿的影響,離海越近的廠房越容易生銹。于是,電站采用了符合電池板鹽霧腐蝕測試國際標準“IEC61701”的最高等級“重度6級”的太陽能電池板。

“無法準確估計出鹽堿的影響”

設置在重鹽堿地區的電池板一般推薦采用“重度3級”以上的產品。但FUJISASH表示,“光伏發電幾乎尚無延續20年的實例,很難估計出鹽堿的影響。因此我們判斷,選用通過了最嚴酷測試的產品才是上策”(生產本部長外山)。設置太陽能電池板的物流倉庫雖然位于廠區內遠離海岸的一側,但屋頂暴露于海風中。重度6級產品盡管成本高,但因不易因鹽堿而發生輸出功率下降等故障而優先采用。而且,連接物流倉庫波紋屋頂與電池板的金屬固定件也不是一般的鋼鐵制,而是采用了耐腐蝕性強的鍍鋁不銹鋼(日新制鋼的“Alstar stainless”)制品。物流倉庫緊挨16號國道,因此必須防止金屬固定件腐蝕,以免造成電池板脫落而墜落。

此次在屋頂上鋪設太陽能電池板的兩座物流倉庫分別建設于1989年和1999年,在廠區內的建筑中相對較新。不僅滿足《新耐震基準》(1981年),而且屋頂具有足夠的載重能力,為配備太陽能電池板創造了條件。

FUJISASH在建設百萬瓦級光伏電站時,曾向多家設計、采購及施工(EPC)服務公司征集了方案。各方案的內容從極力抑制初期投資到包含提供完善的運營維護(O&M)等,條件五花八門,發電規模也各不相同。總業務費也從約2.5億日元到約4億日元不等,范圍很寬泛。FUJISASH從中選中了歐姆龍現場工程公司(東京都目黑區)提出的輸出功率為1376kW、總業務費約為4億日元的系統。生產本部長外山就此解釋說:“這是追求長期可靠性,力爭將風險控制到最低,使總收益最大化的結果。”

此次,FUJISASH采用的太陽能電池板為美國SunPower制造。選用的決定性因素除了抗鹽堿能力強之外,還包括每年的劣化率低以及“25年的產品保證”。實際劣化率高于制造商公布的數字,就可成為保證的對象。如果能夠維持理論發電量,在FUJISASH的考慮范圍內,這種電池板20年的預期收支就是最好的。

逆變器(PCS)為東芝三菱電機產業系統(TMEIC)制造。其優勢在于性能良好,而且交貨期短,能夠盡快開始發電。
以接線盒為單位的遠程監控

FUJISASH之所以選擇歐姆龍現場工程公司作為EPC服務商,很大程度上是看中了該公司提供的運營維護服務。

歐姆龍現場工程公司從事交通管制系統、信號燈、站臺自動檢票機、金融機構的ATM(自動存取款機)等的維護服務。在FIT開始實施后,該公司還依托遍布日本全國的維護網絡,推出了光伏發電運營維護服務(商品名“Solamoni”)(圖3)。其核心為遠程監控,特點是將20~40kW的電池板連接起來,以接線盒為單位監控。可連續監控每個接線盒的電壓和電流,掌握實際發電量與按照日照量、氣溫推測的預期發電量之差。

圖3:用戶方的監視器。除發電情況外,還顯示當天、第二天和第三天的預測發電量

圖3:用戶方的監視器。除發電情況外,還顯示當天、第二天和第三天的預測發電量

在FUJISASH看來,遠程監控是確保發電量必不可少的條件。但是,如果以逆變器為單位實施監視,因電池板數量過多,所以很難找到故障位置。而且大規模的百萬瓦級光伏電站,直流連接十幾塊電池板的電路(串)為單位實施監控的方式正在普及。但這種方式需要以串為單位安裝傳感器,并且追加監控系統,因此對2MW以下的中型規模發電站而言負擔過重。而以接線盒為單位監控幾十塊電池板的方式對于1~2MW的光伏電站則具有上佳的性價比。

FUJISASH與歐姆龍現場工程公司簽署的運營維護協議除了遠程監控之外,還包含了在當地實施定期檢查,發生異常時趕赴現場、10年后更換逆變器等內容。因為鋪設在波紋屋頂的電池板平常遠離人們的視線,所以在維護項目中,還加入了定期檢查(圖4)。4億日元的發電系統投資包括換算成初期投資的維護費用等。為了使啟用20年內可能產生的風險最小化,FUJISASH采用了穩健的運營方式,預計10年內可收回投資。

圖4:人員一般無法上到鋪設了太陽能電池板的波紋屋頂

圖4:人員一般無法上到鋪設了太陽能電池板的波紋屋頂

●電站概要

電站名稱 FUJISASH千葉事業所光伏電站

發電公司 FUJISASH

地址 千葉縣市原市八幡海岸通13

設置類型 屋頂設置型

輸出功率 1376kW
太陽能電池板 美國SunPower 4208塊(327W/塊)
逆變器(PCS) 東芝三菱電機產業系統(TMEIC)制造
設計、采購及施工(EPC) 歐姆龍現場工程公司
運營維護(O&M) 歐姆龍現場工程公司
波紋屋頂金屬固定件 CANAME
發電開始時間 2014年3月26日

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