現(xiàn)在，作為建設(shè)屋頂設(shè)置型大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的好選擇，擁有寬敞屋頂?shù)奈锪骰厥艿搅岁P(guān)注。福岡縣北九州市響灘的“響國際物流中心”的屋頂上建設(shè)的輸出功率為2兆瓦的光伏電站就是其中之一。在長邊為290米的長條形屋頂上，排列著8244枚太陽能電池板（圖1、圖2）。
圖1：在“響國際物流中心”的屋頂上設(shè)置的輸出功率為2兆瓦的光伏電站（攝影：日經(jīng)BP）
圖2：長達290米的屋頂上排列著8000多枚太陽能電池板（攝影：大和房建工業(yè)）
響國際物流中心歸屬大和房建工業(yè)公司，由該公司向租戶出租（圖3）。屋頂上的百萬瓦級光伏電站是大和房建工業(yè)建設(shè)，子公司大和能源公司充當發(fā)電運營商，向九州電力公司售電。按照大和能源的計劃，一年的售電收入約為8000萬日元，從開始發(fā)電的2012年10月算起，20年的總收入預(yù)計可達16億日元左右。
圖3：屋頂下是大型卡車進出的物流中心
大和房建工業(yè)所有，由該公司向租戶出租。（攝影：日經(jīng)BP）
大和房建工業(yè)是日本國內(nèi)屈指可數(shù)的住宅企業(yè)，經(jīng)營范圍覆蓋住宅到大型設(shè)施。因為業(yè)務(wù)的關(guān)系，該公司的優(yōu)勢在于確保土地和建筑施工。在光伏發(fā)電領(lǐng)域，以屋頂設(shè)置為中心，該公司擁有15年以上的經(jīng)驗。而且，成立于1999年的大和能源憑借在日本各地設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電設(shè)，積累了雄厚的發(fā)電業(yè)務(wù)成果。
與大規(guī)模的大廈等構(gòu)造物相比，建設(shè)百萬瓦級光伏電站相對容易，給眾多企業(yè)提供了涉足的機會。在這樣的情況下，大和房建工業(yè)能夠依靠建設(shè)大量構(gòu)造物積累的知識和經(jīng)驗，發(fā)揮自己的優(yōu)勢，舉例來說，借助使用少量的鋼鐵制造出結(jié)實構(gòu)造的技術(shù)，安全性和低成本得到了兼顧。
而對于在建筑等構(gòu)造物和光伏發(fā)電兩個領(lǐng)域都擁有豐富知識的大和房建集團，這次在響國際物流中心建設(shè)的屋頂設(shè)置型，是該公司經(jīng)手的第一座百萬瓦級光伏電站。
防范屋頂涂層受到負面影響
大和房建工業(yè)物業(yè)管理室課長西本良一強調(diào)，在屋頂上建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)時，是以“盡可能不給建筑施加負擔(dān)”為前提。
畢竟作為建筑的所有者和租賃方，大和房建工業(yè)是建筑的行家，該公司無論如何都不希望安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)給建筑帶來負面影響。
“盡可能不給建筑施加負擔(dān)”不單單是指不破壞屋頂?shù)臉?gòu)造和涂層等。還包括在開展發(fā)電業(yè)務(wù)的20年間，不能給屋頂?shù)木S護造成負面影響。
比方說，當太陽能電池板的框架上生銹時，如果銹斑轉(zhuǎn)移到屋頂，有可能會損傷建筑。倘若出現(xiàn)了發(fā)生這種情況的跡象，那就需要馬上拆除生銹的太陽能電池板。
而且，屋頂?shù)耐繉佑惺褂媚晗?，短的情況下，防水涂層等需要5～10年重新噴涂一次。屋頂上設(shè)置的太陽能電池板不能影響噴涂。
因此，電池板在設(shè)置時，采用了方便目測確認屋頂狀態(tài)的配置方法，以及不損傷屋頂?shù)墓潭ǚ椒ǖ取?
這次的物流中心鋪設(shè)的是大型設(shè)施常見的“瓦楞屋頂”，是一種V字紋路橫向排列的金屬屋頂。太陽能電池板在鋪設(shè)時既不能損傷屋頂?shù)耐呃悖膊荒苡绊懲繉?，而且強度還要保證不能被強風(fēng)刮跑。
符合這個要求的五金來自坂田制作所和日榮櫻天客公司。大和能源新能源業(yè)務(wù)部新能源項目主管足立義輝說：“這些五金使用的螺絲數(shù)量少，施工性優(yōu)良，給施工人員造成的負擔(dān)小。這樣一來，造成的施工失誤也有所減少，從而放大了設(shè)置時間短的優(yōu)勢。只要可施工性好，就能減少屋頂作業(yè)的天數(shù)，也有助于削減成本。”
固定避開排水槽
太陽能電池板使用五金固定在屋頂?shù)耐呃闵?。一枚太陽能電池板的長邊分別由3組五金支撐，共計6組（圖4）。
圖4：一枚太陽能電池板的長邊由六組五金支撐
在屋頂?shù)耐呃闵习惭b五金，一枚太陽能電池板橫跨三排瓦楞。（攝影：日經(jīng)BP）
1枚太陽能電池板橫跨屋頂?shù)?排瓦楞，每3排瓦楞基本排列28枚。每14枚為一個單位，組成串聯(lián)的太陽能電池板電路，叫作“串”（String），2個“串”排列在3排瓦楞上，分別與接線盒連接。但也存在例外。這是因為電池板在安裝的時候，避開了排氣口和構(gòu)造柔軟的地方（圖5）。
圖5：安裝避開排氣口周圍和構(gòu)造柔軟的部分
配置太陽能電池板考慮到了載重能力等。（攝影：日經(jīng)BP）
在安裝五金的時候，太陽能電池板的設(shè)計給安裝帶來了麻煩。京瓷公司制造的電池板在兩端和中央各設(shè)置了3條排水槽，受到位于中央的排水槽的影響，電池板的中央不能用五金固定。因此，為了把固定的位置錯開到電池板中央的旁邊，電池板與屋頂瓦楞的相對位置做了調(diào)整（圖6）。
圖6：在避開排水槽的地方用五金固定
調(diào)整了電池板相對于屋頂瓦楞的位置。（攝影：日經(jīng)BP）
簡化維護和縮短工期
而且，大和房建工業(yè)還抓住屋頂長達290米的特點，在屋頂上鋪設(shè)軌道，使用推車來運輸物資材料，借此縮短了工期。這樣的方式只有在熟悉屋頂各部分載重能力的前提下才能得以實現(xiàn)。
除此之外，施工還融入了許多的巧思和安排。首先是看上去非常牢固的樓梯和屋頂上的走廊（圖7）。這些是為了在人員較多的時候，方便上下和步行，其目的是確保檢查和維護的便利性和安全性。
圖7：看上去非常牢固的樓梯和屋頂上的走廊
重視檢查和維護的便利性和安全性。（攝影：日經(jīng)BP）
接線盒采用直立設(shè)置也是出于對運營和維護時的可操作性的考慮（圖8）。但是，直立設(shè)置需要耐受風(fēng)壓，設(shè)置使用的五金十分扎實，相當引人注目。
圖8：接線盒直立設(shè)置，方便操作
因為是直立設(shè)置，所以需要使用扎實的五金抵抗風(fēng)壓。（攝影：日經(jīng)BP）
因為是第一次在屋頂上設(shè)置，這次的光伏發(fā)電系統(tǒng)還肩負著檢驗的重任，安裝了電源、灑水龍頭、日射強度傳感器、溫度傳感器、遠程監(jiān)控攝像頭等發(fā)電系統(tǒng)運營需要的設(shè)備，并將其運用到了維護等方面（圖9）。經(jīng)判斷，其中某些設(shè)備無需配備，在今后建設(shè)的屋頂設(shè)置型大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)中將加以省略。
圖9：在屋頂上設(shè)置了發(fā)電系統(tǒng)運營需要的設(shè)備
左起依次是灑水龍頭、日射強度傳感器、溫度傳感器。（攝影：日經(jīng)BP）
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池板為京瓷制造，大功率光伏逆變器（PCS）為東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)公司（TMEIC）制造。之所以選擇京瓷制造的太陽能電池板，是因為這里地處沿海，存在鹽害的影響，而京瓷的電池板曾經(jīng)得到電源開發(fā)公司在附近建設(shè)的“響灘光伏電站”的采用，TMEIC制造的功率調(diào)節(jié)器則是憑借優(yōu)秀的綜合評價贏得了青睞。
還能起到保護屋頂和隔熱的效果
在大型構(gòu)造物的屋頂上設(shè)置的光伏發(fā)電系統(tǒng)除了發(fā)電之外，還有其他的優(yōu)點。大和房建工業(yè)經(jīng)營策劃部業(yè)務(wù)策劃推進集團高級主任園部惠武強調(diào)：“太陽能電池板能夠充當屋頂?shù)谋Ｗo層，起到保護屋頂、提高隔熱效果的作用?！?
在保護屋頂方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠起到防止屋頂受損、遏制劣化的效果。實際上，在這次建設(shè)百萬瓦級光伏電站的過程中，一架遙控直升飛機曾經(jīng)墜落在屋頂上，導(dǎo)致太陽能電池板受損。如果沒有設(shè)置太陽能電池板，恐怕屋頂將會受到損傷。而遏制屋頂劣化的作用則是來源于防止陽光直射屋頂。
在隔熱效果方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)有助于減少建筑內(nèi)的空調(diào)成本。大和房建工業(yè)正在岡山工廠，利用第二工廠屋頂上設(shè)置的輸出功率為816千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)，對隔熱效果進行檢驗。通過對比屋頂和工廠內(nèi)的溫度，對其影響進行評價。在今后，這些優(yōu)點或許將成為屋頂設(shè)置型光伏發(fā)電系統(tǒng)普及的武器。
現(xiàn)在，岡山工廠的光伏發(fā)電系統(tǒng)正在對眾多太陽能電池板和五金等進行比較及檢驗。僅太陽能電池板，就安裝了韓國LG電子公司制造的單晶硅型約207千瓦，夏普公司制造的多晶硅型約202千瓦，尚德太陽能公司制造的多晶硅型約205千瓦，SolarFrontier公司制造的薄膜型約202千瓦，每種電池板朝南朝北各設(shè)置約100千瓦，分別對發(fā)電效率和發(fā)電量進行檢測。
●設(shè)施概要
設(shè)施名稱響國際物流中心
地址福岡縣北九州市若松區(qū)響町3-1-5
建筑所有者大和房建工業(yè)
屋頂面積2.32萬平方米
屋頂構(gòu)造單層高架地板式鋼筋構(gòu)造
發(fā)電運營商大和能源
發(fā)電容量2兆瓦（太陽能電池板容量：約2.3兆瓦）
發(fā)電開始時間2012年10月
設(shè)計大和能源
采購及施工大和房建工業(yè)
太陽能電池板京瓷制造
功率調(diào)節(jié)器（PCS）東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)（TMEIC）制造
五金坂田制作所制造
運營維護（O＆M）大和能源
