稚内市：抗击风雪的日本最北端百万瓦级光伏电站

 从北海道稚内机场通往稚内市区的主干道中，有一条被称为“牛奶街道”。每天早上，装满新鲜牛奶的卡车都会从周边的牧场驶向牛奶加工厂。因为支撑着当地的经济发展，因此在冬季，这条道路要优先除雪。行驶在牛奶街道上，湿地和绿色的丘陵之间，整齐排列的太阳能电池板群映入了眼帘。这是输出功率为5兆瓦的“稚内百万瓦级光伏电站”（图1）。

从5种类型的电池板中选择了多晶硅型

这座发电站作为日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的实证实验设施，始建于2006年。总项目费约为50亿日元。其目的是研究在积雪和寒冷等严峻的气候条件下如何运营大规模光伏发电系统（图2），以及利用大型蓄电池的系统稳定化技术。2011年3月，为期5年的实证实验结束后，发电站无偿转让给了稚内市。现在，作为力争实现能源自给自足的“环保城市稚内”的代表性可再生能源设施，这座发电站与市内总功率约为76兆瓦的74座风力发电设备一同成为了参观线路的亮点。
作为实证设施，该发电站安装大量的太阳能电池板，分四期逐步进行了扩建。首先，从2006年开始的一期安装了9家公司、共5种类型的太阳能电池板，对各种电池板在寒冬时发电量的差别进行了检验。采用的电池板包括：夏普公司、京瓷公司、三菱电机公司、美国SunPower公司制造的单晶和多晶硅型；三洋电机公司（现松下）的多结硅（HIT太阳能电池）；钟化公司、三菱重工业公司制造的非晶硅型；Solar Frontier公司、本田Soltec公司制造的CIS化合物太阳能电池。经过1年的发电量检测，对代表发电性能发挥程度的“性能比（PR）评价”进行计算，其结果显示，结晶硅型的性能比相对较高。

太阳能电池随着温度的升高，发电损耗会增大。硅结晶型与其他类型的太阳能电池相比虽然转换效率高，但缺点是高温时的损耗大。而在寒冷地区，结晶硅型的这一缺点不容易显现，为此类电池在稚内实证项目中取得良好的性能比创造了条件。根据评价的结果，从二期开始，安装的电池主要是结晶硅型，特别是性价比高的多晶硅型。因此，在总量为5兆瓦的太阳能电池板中，多晶硅型约占9成。

采用30度倾角也不会积雪

解决积雪问题的对策重点是在架台上安装电池板时的“倾角”，和电池板底部与地面之间的“地面高度”。倾角需要采用让雪能够滑落的角度，地面高度则要保证电池板不被大雪掩埋。虽说角度越大，雪越容易滑落，但阳光的入射角度会随之变小，导致发电量减少。地面高度越高越不容易被雪掩埋，但会导致安装成本增加。而且，电池板的倾角和地面高度的越大，清晨和傍晚时的影子就越长，容易遮掩其他的电池板。而如果扩大间隔，安装数量又会随之减少。在实证中，不同时期安装的电池板采用了不同的倾角和地面高度，为相互矛盾的发电量与积雪对策寻找最佳的平衡点。