中國儲能網(wǎng)訊：在兵庫縣加西市的逆池水面上建設(shè)的約2.3MW“兵庫加西市逆池水上百萬光伏電站”（圖1）開始了運(yùn)轉(zhuǎn)。這是全球最大規(guī)模的水上設(shè)置型百萬光伏電站。
圖1：在逆池的水面上建設(shè)的約2.3MW光伏電站是全球最大規(guī)模水上設(shè)置型光伏電站（攝影：日經(jīng)BP社）
發(fā)電站從6月11日開始向關(guān)西電力售電。年間發(fā)電量預(yù)計(jì)約為2680MWh，相當(dāng)于約820戶普通家庭的用電量。
發(fā)電運(yùn)營商為京瓷和東京盛世利租賃合資設(shè)立的SPC（特殊目的公司）京瓷TCL太陽能（東京都千代田區(qū)）。
京瓷TCL太陽能從事地面、大規(guī)模建筑物的屋頂以及蓄水池和水庫等水面上的百萬光伏電站開發(fā)。
規(guī)模僅次于逆池的水上設(shè)置型百萬光伏電站，是京瓷TCL太陽能在兵庫縣加?xùn)|市運(yùn)營的項(xiàng)目，輸出功率約為1.7MW。今后還計(jì)劃在千葉縣市原市的山倉水庫開發(fā)約13.4MW的水上百萬光伏電站。
可再生能源電力固定價格收購制度（FIT）開始實(shí)施后，日本的百萬光伏電站開發(fā)加速，適合開展光伏發(fā)電業(yè)務(wù)，而且并網(wǎng)條件良好的業(yè)務(wù)用地逐漸減少。
在這種情況下，利用蓄水池和水庫開發(fā)的水上設(shè)置型百萬光伏電站逐漸受到關(guān)注。
日本全年的降水量變化比較大，全國建有大量提供農(nóng)業(yè)用水的蓄水池、儲存工業(yè)用水的水庫，以及河流的水量增加到一定程度以上時使用的調(diào)節(jié)池等。
這些水池和水庫歸地方政府及當(dāng)?shù)氐淖灾螆F(tuán)體等所有。將水面出租給光伏發(fā)電運(yùn)營商，可以削減每年的維護(hù)管理費(fèi)用。
因?yàn)樵诔鲎馄陂g內(nèi)，光伏發(fā)電運(yùn)營商會負(fù)責(zé)大部分的維護(hù)和管理工作。而且還能從光伏發(fā)電運(yùn)營商手中收取以前無法想象的租金。
對光伏發(fā)電運(yùn)營商來說，與租賃土地相比，水面的租金相對較低，便于提高業(yè)務(wù)效率。
無需平整和除草，可抑制水草異常生長
京瓷就水上設(shè)置型百萬光伏電站的好處強(qiáng)調(diào)了三點(diǎn)：第一，沒有在地面設(shè)置時不可避免的建設(shè)時整地及運(yùn)營時除草等成本增加因素。
第二，池水具有冷卻太陽能電池板的效果。據(jù)稱因池水的冷卻效果，電池板的溫度若降低1℃，輸出功率可增加0.5％。
結(jié)晶硅型太陽能電池板具有高溫時發(fā)電損失會增大，轉(zhuǎn)換效率會降低的特性。若設(shè)置在水面上，則由水的冷卻效果，在夏季高溫時與地面和屋頂上設(shè)置的太陽能電池板相比，可以降低發(fā)電損失。
第三是對水池的好處（圖2）。水面上覆蓋了太陽能電池板，可以減少池水的蒸發(fā)量。據(jù)稱還有可抑制藻類等水草異常生長的效果。
圖2：遮住陽光，抑制水草異常生長據(jù)稱施工前水面的約8成都被水草所覆蓋（攝影：日經(jīng)BP社）
在逆池，有望抑制菱等水草生長的效果。施工前割掉了這類水草，但保留了蓮等具備觀賞性的水生植物。
以工序和施工方法的高效化降低成本是關(guān)鍵逆池?fù)?dān)負(fù)著為栽培水稻和小麥的耕地提供農(nóng)業(yè)用水的任務(wù)。大約1300年來一直為附近的農(nóng)田供水。目前有144戶農(nóng)家的耕地要依賴逆池的水。
水面的面積約為8萬m2，在蓄水池中屬于比較大的，其中約三分之一鋪設(shè)了太陽能電池板。
發(fā)電站的EPC（設(shè)計(jì)、采購及施工）服務(wù)由京瓷集團(tuán)的工程公司京瓷信息系統(tǒng)（京都市）負(fù)責(zé)。
京瓷信息系統(tǒng)表示，在水上作構(gòu)造物的施工除了光伏發(fā)電系統(tǒng)以外幾乎沒有先例。
與地面上的施工不同，目前尚未確立高效率施工的設(shè)備和方法，需要今后不斷積累經(jīng)驗(yàn)。
與在地面上設(shè)置相比，很難大量使用重型機(jī)械等進(jìn)行高效率施工。需要潛水或者在船上的作業(yè)也很多。
這些都是人海戰(zhàn)術(shù)施工方法，會導(dǎo)致施工費(fèi)用增加。并且，在船上等作業(yè)時，還要在腳下一直搖擺不定的情況下確保安全性。
一道工序所需的時間也比在地上設(shè)置時要長。通過提高這些工序和作業(yè)的效率來降低成本是關(guān)鍵。
另外，還不能動蓄水池的堤壩。因?yàn)榈虊慰赡軙軗p。
同樣，也不能采用可能會損壞水池本身功能的施工方法。在不損壞水池功能的前提下鋪設(shè)太陽能電池板，是水上設(shè)置型百萬光伏電站的基本原則。
并且，此次水池的所有者還提出了讓發(fā)電站盡量融入周圍景觀的要求（圖3）。
水池周圍綠意盎然，春天是賞櫻花的知名景點(diǎn)。
圖3：注重與周圍自然環(huán)境融合的景觀性
水池周圍綠意盎然，春天是賞櫻花的知名景點(diǎn)。左邊的水池上漂浮著電池板（攝影：日經(jīng)BP社）
潛水員潛到水下固定錨栓，利用浮臺設(shè)置電池板
施工時將太陽能電池板和接線盒浮在水面上，將集電箱、光伏逆變器（PCS）和并網(wǎng)設(shè)備設(shè)置在池邊的地面上。
太陽能電池板和接線盒利用樹脂制浮臺設(shè)置在水池上（圖4）。浮臺是類似于竹筏的樹脂制部件，起著地上設(shè)置時使用的基礎(chǔ)和架臺的作用。
圖4：使太陽能電池板漂浮在水面上的“浮臺”設(shè)置成可吸收水面的波動，而不會大幅移動的狀態(tài)（攝影：日經(jīng)BP社）
浮臺載著太陽能電池板和接線盒浮在水面，不會因水面的波動和大風(fēng)而大幅移動。水池的水位發(fā)生變化時，太陽能電池板也不能過于傾斜。
浮臺縱橫連接，呈平面狀漂浮。而且，還像停泊中的船那樣，用錨栓在池底固定，以確保移動幅度不超過一定的范圍以上。
首先固定錨栓。潛水員潛入池底，按照GPS（全球定位系統(tǒng)）和地面的指示，在池底提前設(shè)計(jì)好的位置固定錨栓。
錨栓和浮臺利用鋼絲連接。將鋼絲連接到錨栓上，然后系到浮標(biāo)上。
潛水員參與普通施工的情況很少見，重點(diǎn)是，首先要保證找到能執(zhí)行這種作業(yè)的潛水員。
怎樣保證作業(yè)場地？
其次，利用浮臺，使太陽能電池板和接線盒浮在水池上。要提高這一步驟的效率，有效的方法是，盡可能多地在地面上作業(yè)，來減少船上作業(yè)。
船上作業(yè)不僅工作效率低于地面，而且設(shè)備或配件萬一掉入水中的話，就必須潛入水中打撈。
水池常常環(huán)繞著道路，而且不能動堤壩。由于平坦的地方有限，因此需要設(shè)法在不傷及堤壩的情況下保證作業(yè)場地。如何保證足夠的作業(yè)場地在很大程度上左右著施工效率。
逆池電站是京瓷通信系統(tǒng)的第三個水上百萬光伏電站施工項(xiàng)目。前兩個項(xiàng)目都是在加西市隔壁的加?xùn)|市實(shí)施的。
根據(jù)前兩個項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，京瓷通信系統(tǒng)使用單管和木板在堤壩水面附近搭建了作業(yè)場地（圖5）。逆池電站與加?xùn)|市的項(xiàng)目相比，腳手架的面積擴(kuò)大到了約兩倍，達(dá)到約48m2，從而提高了效率。
圖5：在不破壞堤壩的情況下搭建作業(yè)場地寬敞的作業(yè)場地便于施工（攝影：京瓷通信系統(tǒng)）
逆池電站在作業(yè)場地上將28個浮臺連接起來，在固定好太陽能電池板之后，用船運(yùn)送到指定位置（圖6）。以兩個組串（太陽能電池板串聯(lián)在一起的單位）為一組進(jìn)行水上運(yùn)輸。
圖6：在作業(yè)場地上連接28個浮臺，然后用船舶運(yùn)送一次運(yùn)送兩個串組（攝影：京瓷通信系統(tǒng)）
連起來運(yùn)送的浮臺數(shù)越多，水上運(yùn)送次數(shù)就會越少，但船舶行進(jìn)的速度也會越慢。考慮到三者的平衡，京瓷通信系統(tǒng)稱每次運(yùn)送28個浮臺為佳。
雖然也可以使用大船來增加每次的搬運(yùn)量，但使用一定規(guī)模的船舶時，必須配置擁有小型船舶駕照的作業(yè)人員。
與可在一定程度上計(jì)算作業(yè)量的地面安裝項(xiàng)目相比，水上作業(yè)很難作“每天投入幾名工人才能安裝多少塊太陽能電池板”這種估計(jì)。京瓷通信系統(tǒng)制定了周密的臨時計(jì)劃，從而避免了工期大幅延遲。
經(jīng)過這些努力，京瓷通信系統(tǒng)終于將9072塊京瓷太陽能電池板浮在了水面上。
從最初的加?xùn)|市項(xiàng)目開始，浮臺就一直使用法國CielTerreInternational公司的產(chǎn)品。逆池百萬光伏電站安裝了日本企業(yè)獲得CielTerre的授權(quán)而制造的產(chǎn)品。
太陽能電池板的尺寸差異可以使用浮臺附帶的金屬件來調(diào)節(jié)。京瓷TCL太陽能認(rèn)為，因今后預(yù)定開發(fā)多座水上百萬光伏電站，通過改進(jìn)電池板的固定方法，提高效率和降低成本尚有余地。
為了便于使用卷揚(yáng)機(jī)，采用直線型布線
從浮在水面上的接線盒一直伸向地面上集電盒的浮臺上的布線，極力地敷設(shè)成直線狀，從而提高了作業(yè)效率。
原因是，要有效利用可使用旋轉(zhuǎn)鼓輪卷繞送電線纜來鋪設(shè)的卷揚(yáng)機(jī)，直線型布線方式最為合適。送電線纜集中于各列浮臺的端部。最長鋪設(shè)距離為400m。
從浮臺東端到設(shè)有集電盒的地面之間，有些地方的送電線纜套上了樹脂管漂浮在水面上（圖7）。
圖7：送電線纜離開浮臺漂浮在水面上套上了樹脂管（攝影：日經(jīng)BP社）
據(jù)稱，這證明了樹脂管內(nèi)已完全密閉。如果密閉不好的話，水就會進(jìn)入樹脂管內(nèi)，因重量增加而沉入水中。送電線纜被樹脂包覆并絕緣，因此接觸水以后，可能會導(dǎo)致樹脂劣化，從而損害絕緣性。
在易于設(shè)置的水池上，可高效施工在水上的施工不是在船上就是在浮臺上，作業(yè)時會搖晃（圖8），與地面安裝相比，在冬季天氣寒冷時，施工人員的身體溫度會降低，消耗增大，去廁所的頻率也會增加，這些影響都需要考慮。
圖8：在船或浮臺上移動或作業(yè)在浮臺上移動時，左右搖晃較少，但上下有些搖晃（攝影：日經(jīng)BP社）
今后，京瓷通信系統(tǒng)將利用三個水上安裝型百萬光伏電站的經(jīng)驗(yàn)，爭取在施工時實(shí)現(xiàn)更高的作業(yè)效率和質(zhì)量。
雖然看起來是一樣的水池，但有的適合在水上安裝太陽能電池板池，有的卻不適合。比如，不同水深和水底的形狀。
據(jù)稱，水深要適度，不能太淺也不能太深。逆池光伏電站的水深為3～4.6m，比較適合安裝太陽能電池板。水深基本一定、水底凹凸不平的地方較少、水位不變的水池適合安裝太陽能電池板。
與地面安裝施工相比，水上施工容易給人以工期很長的印象，但普通的地面2MW電站需要約5個月的工期，而約為2.3MW的逆池電站花了6個月的時間，工期上并不比地面項(xiàng)目遜色。
據(jù)稱費(fèi)用基本與地面安裝項(xiàng)目相同。雖然設(shè)備購買費(fèi)用比較高，但因沒有建造費(fèi)用，因此二者基本相同。運(yùn)營及維護(hù)（O&M）方面，雖然不需要除草費(fèi)用，但需要乘坐船舶來檢測，因此難度會增加。
原標(biāo)題:探秘全球最大水上光伏電站
