日本和泉市两座大型物流中心屋顶“百万瓦级光伏电站”

总部位于大阪府堺市的大阪和泉市民生活合作社拥有社员45万3257户(截至2013年3月底),2012年度的总销售额为690亿日元,在日本全国的同类合作社中规模屈指可数。活动的区域覆盖了从东大阪市到岬町的大阪南部地区。地处区域中央的和泉市拥有两座大型物流基地,分别是“TechnoStage物流中心”和“AYUMI野物流中心”。前者建成于2003年,是一座具备保冷功能的设施,后者建成于2012年,是常温专用设施。

大阪和泉市民生活合作社在这两座物流中心的屋顶上,建设了总输出功率为2.3兆瓦的光伏电站。其中,“TechnoStage物流中心”1.3兆瓦,“AYUMI野物流中心”1.0兆瓦。光伏电站从可再生能源发电固定价格收购制度(FIT)开始实施的2012年7月开工建设,已于次年11月竣工并投入运营(图1,图2)。设计和施工由TESSENGINEERING公司(大阪市淀川区)经手,太阳能电池板为京瓷公司制造,功率调节器(PCS)采用的是东芝三菱电机产业系统公司(TMEIC)的产品。

图1:在“TechnoStage物流中心”的屋顶上建设的输出功率为1.3兆瓦的光伏电站

图1:在“TechnoStage物流中心”的屋顶上建设的输出功率为1.3兆瓦的光伏电站

图2:在“AYUMI野物流中心”的屋顶上建设的输出功率为1.0兆瓦的光伏电站

图2:在“AYUMI野物流中心”的屋顶上建设的输出功率为1.0兆瓦的光伏电站

日本生活合作社联合会在福岛核电站事故发生后,于2012年1月发布了“日本能源政策建议”。在建议的“生活与地区机制”中,提出了“普及光伏发电”的倡议。在这样趋势下,日本全国各地的生活合作社纷纷涉足光伏发电的建设。大阪和泉市民生活合作社更是一马当先。

大阪和泉市民生活合作社参事浜田善男透露说:“社员中很多人都非常重视可再生能源的普及,也提出了这样的要求。我们虽然曾经在总部安装过几千瓦的太阳能电池板,但那只是一个象征。在那以后,我们以业务性为前提,进行了长期的研究,在2003年建设TechnoStage物流中心的时候,也模拟了在屋顶安装太阳能电池板后的投资回收情况。但当时不仅没有FIT,电池板的价格也居高不下,因为盈利能力差,所以最后放弃了这个想法。”但到了2011年夏季,FIT收购价格的走向开始显现,合作社作出“时机已经成熟”的判断,并采取了具体行动。

然而,因为在日本全国的生活合作社中敢为人先,该社在建设光伏电站时也遇到了阻碍。那就是“售电能否作为生活合作社的业务”。按照《消费生活合作社法》的规定,生活合作社只能面向社员开展业务。但在利用太阳能发电,把生产的电能通过系统连接出售给关西电力公司时,涉及的范围还将扩大到其他人员。关于这一点,合作社没经由大阪府,向主管的厚生劳动省进行了确认,而根据厚劳省的回应,只要满足“售电量不超过社员总电力需求”的条件,即可作为业务开展。

在得到生活合作社可以开展售电业务的批准后,该社便开始着手选择承包设计、采购及施工(EPC)服务的企业。通过对多家企业的方案进行比较、研究,敲定输出功率规模、设置方法等基本配置,在对比3家企业的报价后,最终选定了TESSENGINEERING。确定的基本配置,包括了在“TechnoStage物流中心”和“AYUMI野物流中心”分别安装1.3兆瓦和1.0兆瓦的太阳能电池板,安装采用直接在瓦楞屋顶上固定的方法等。该社发现,虽然架台在屋顶上向南倾斜20~30度的发电量更大,但建设成本也会大幅增加。如果以提高性价比、尽快回收投资为先,直接在屋顶上平铺的方式最具优势。

此次负责EPC的TESSENGINEERING通过建设、维护热电联产系统发展壮大,积累了丰富的成功案例。在光伏发电系统方面,该公司在FIT实施之前,就一直在为购买热电联产设备的客户的工厂建设小规模设备。但与大阪和泉市民生活合作社的合作,是该公司首次担任输出功率超过1兆瓦的光伏电站的EPC。该公司之所以选择京瓷制造的太阳能电池板,是因为这次的选择范围是以日本国产产品为主,而京瓷的产品在之前曾经得到过该公司的采用(图3)。另外,功率调节器选用TMEIC制造是因为大型功率调节器制造商中,TMEIC的产品线最为丰富,而且可靠性和交货期都有保障(图4)。

图3:安装了京瓷制造的多晶硅型太阳能电池板

图3:安装了京瓷制造的多晶硅型太阳能电池板

 

图4:安装了东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造的功率调节器(PCS)

图4:安装了东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造的功率调节器(PCS)

屋顶铺满电池板实现1兆瓦

TESS ENGINEERING虽然是第一次建设百万瓦级设备,但在此之前,该公司曾多次在瓦楞屋顶上利用五金直接安装电池板。瓦楞屋顶的凹凸形状规范,在上面安装构件的五金也有通用产品。在对五金的强度和抗风能力进行计算后,固定一枚电池板使用的金属配件控制在了4~绕6件(图5)。包括电池板和电缆在内,在屋顶上安装的设备的重量虽然高达1平方米21公斤,但完全在屋顶的承受范围之内。

图5:在瓦楞屋顶上固定太阳能电池板的金属配件

图5:在瓦楞屋顶上固定太阳能电池板的金属配件

来到AYUMI野物流中心的屋顶,太阳能电池板铺满了整个屋顶。该中心屋顶的面积刚刚可以容纳1兆瓦的电池板。因此,放眼望去,电池板占据了整个屋顶。通常来说,多晶硅型电池板为蓝色,但京瓷的产品为了减少光线反射,利用自主技术实施了表面处理,电池板看上去发黑。优雅的黑色覆盖整个屋顶的景象蔚为壮观(图6)。乍看上去,电池板似乎是水平铺设,但实际上与地面有2~3度的倾角。瓦楞屋顶为了排掉雨水,原本就有2~3度的倾斜。因为是在上面直接固定,所以电池板与屋顶的斜度相同,在下雨时容贡易排水。京瓷制造的电池板在框架的边缘设计了沟槽,雨水容易带走污垢,非常适合这种低斜度的设置方式。

图6:铺满AYUMI野物流中心屋顶的太阳能电池板

图6:铺满AYUMI野物流中心屋顶的太阳能电池板

年发电量达到预测的1.3倍

因为是在7月开工建设,防暑成为了施工的一大问题。白天烈日炎炎,在瓦楞屋顶上,钢板的温度超过70℃,气温接近50℃。在屋顶上长时间作业有引发中暑的危险。特别是AYUMI野物流中心,因为屋顶上没有附属设备,所以根本没有任何可以避暑的阴凉之处。现在,日本国内的中暑患者呈增加趋势,其多数是缺乏体力的老年人,以及在烈日下长时间劳动的工人。因此,TESS ENGINEERING在最初排定施工计划的时候,在7月中旬到8月的1个半月时间里,几乎没有安排屋顶作业。但随着工程的进行,该公司发现,即便是盛夏时节,在早上5点之后的清晨和傍晚到夜间,气温也不算太高,于是,该公司在保证休息的前提下,在早晚开展了屋顶作业。原定于12月完成的工程提前一个月,在11月2日便开始售电。

大阪和泉市民生活合作社的百万瓦级光伏电站投入运营已经过去了一年的时间,实际年发电量比当初的预计高出了约3%(图7)。按照原本的业务计划,该社准备确保两位数的IRR(内部收益率),9年收回投资。这一计划是建立在建筑归属公司所有、2兆瓦级光伏电站的投资效率高的背景之上。除此之外,第一时间详细调查光伏发电业务、与EPC运营商建立信赖关系并充分开展合作也对电站的建成起到了推动作用。

图7:运营1年来的发电量变化(两座,共2.3兆瓦)

图7:运营1年来的发电量变化(两座,共2.3兆瓦)

光伏电站概要

光伏电站概要

 

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