【工程详解】百兆级光伏电站安装过程

来源：光伏盒子发布时间：2015-10-09 08:49:59

位于北海道西南部的安平町地处从勇拂平原向夕张山地延伸的丘陵地带，冬季虽然寒冷，但积雪量相对较少。。距离札幌约1小时车程，距离新千岁机场约20分钟车程，交通非常便利，南部还有苫小牧东部工业园区等大规模的开发区。
　　
　　安平町利用这种优越的地理位置，积极招揽企业、务农人员及移居者，致力于活跃地区经济。该町的主页上有一个大家一起宣传安平町的版块，刊登着町内远浅小学五六年级学生利用综合学习时间制作的本町的自豪报告，介绍了具有特点的设施、设备和工厂等。
　　
　　大约有多少名员工？报告以提问的形式开头，结合图和照片，介绍了光伏电站：“这里预定利用太阳能发电，出售给北海道电力。目前正在建设中，现在正在铺设太阳能电池板用44万张电池板发电。电池板的整体面积相当于约35个东京巨蛋体育场，或约30个札幌穹顶体育场。一年发电的电力可以供安平町（4300户家庭）使用7年”……。在这些介绍之后，给出了开篇提问的答案：“有400～500名员工在工作”。
　　
　　这里介绍的本町自豪的百万光伏电站是指软银苫东安平光伏发电园（图1）。其以软银能源公司（东京都港区）与三井物产共同出资成立的苫东安平光伏发电园为业务主体，占地面积约为166公顷，太阳能电池板的装机容量约达111MW。
　　
　　

　　
　　图1：航拍的“软银苫东安平光伏发电园”

单站规模为日本最大
　　
　　到2015年12月竣工时，预计规模仅次于青森县六所村的六所光伏发电园（电池板输出功率为148MW，预定2015年11月竣工）。但六所光伏发电园是由相距约5km的两座光伏电站构成的。所有电池板均设置在一座电站的软银苫东安平光伏发电园，其单站发电规模为日本最大。其面积之广阔确实值得本町自豪，从发电站入口处的现场事务所二楼望出去，满眼都是电池板（图2）
　　
　　

　　
　　图2：从施工现场的事务所二楼拍摄的；软银苫东安平光伏发电园

在“大家一起宣传安平町”版块报告后，发电站于2015年7月完成了电池板安装工程，预定12月开始售电，目前已进入电气设备的试验阶段。

东芝负责EPC，采用TMEIC的逆变器
　　
　　EPC（设计、采购及施工）服务由东芝负责，太阳能电池板也由东芝制造，光伏逆变器（PCS）采用东芝三菱电机产业系统（TMEIC）的产品。架台由东芝Plant Systems&Services负责施工。预计年发电量约为1亿801万4000kWh，相当于约3万户普通家庭的年用电量。
　　
　　发电站于2013年10月开工建设，2013年度内完成了从除草、树木采伐到土地平整的作业（图3）。冬季的休工期结束后，从2014年3月开始电路施工及架台和基础的组装，6月开始着手铺设太阳能电池板（图4、图5）。与之并行的中间变电站的施工及设备和并网变压器的安装作业，于12月之前完成。
　　

　　
　　
　　图3：除草后的运出作业。除草、采伐后，经松土和平整后压实

　
　　图4：挖沟埋设电缆　　

　　
　　图5：架台组装。一个阵列（42张电池板）用9根支柱支撑

　　
　　采用基桩
　　
　　过了第二个冬季休工期之后，从2015年3月开始安装PCS、集电箱及并网变电站的设备，6月之前完工（图6、图7）。为准备向特高压输电线的并网，6月2～4日实施了66kV和22kV的绝缘耐力试验，6月15日在并网变电站受电。6月20日PCS开机，确认了直流输入519kW，交流输出500kW。工程顺利进展，预定12月开始商业运营（售电），目前正在实施最终的设备试验。
　　
　　

　
　　图6：光伏逆变器

图7：近处的机壳为接线盒，稍远的是集电箱

整个建设过程中最费劲的，是设置架台安装电池板的工程。报告开篇问题的答案”400～500人“就是这一期间的员工数量。
　　
　　支撑架台的基础工程采用了桩型。理由是，考虑到工期缩短和20年之后的撤除费用等，桩基的整体性价比较高。不过，在之前的调查中发现，安平町发电站的地基相对较软，如果只是单纯地把桩砸入地下，有些地方无法确保充分的强度。桩基是由地基自身承受桩的荷载，因此需要地基具备一定程度以上的承载力（地耐力）。

从电池板背面安装
　　
　　因此，提前挖掘了深约1m的坑，在坑中用夹具固定住桩脚部，并灌注水泥和土混合而成的&水泥浆（图8、图9）。这样就能弥补地耐力的不足，可确保强度。架台材料采用熔融镀锌钢板，地面以上25cm部分用厚厚的水泥覆盖了钢材。因为这个位置尤其容易出现根部腐蚀，而这样能彻底防止腐蚀。
　　
　　

　　
　　图8：为了固定基桩挖的坑　

图9：在坑中利用夹具固定桩脚，注入水泥浆

架台的设置角度为30度，距离地面的设置高度确保为1m。目的是为了应对安平町会出现的70cm左右的积雪（图10）。结果，阵列最高处达到2.5m，考虑到操作性，设法从电池板背面用螺丝将其固定在架台上。电池板设置完成后已经度过一个冬天，据称没有出现积雪到达电池板上并长时间盖住电池板的情况。
　　

图10：设置角度为30度，设置高度为1m，预防积雪

孩子们构想未来能源
　　
　　软银能源与其设置百万光伏电站地区的地方政府合作，实施了面向小学生的意识启发项目未来能源项目。以小学5～6年级的学生为对象，开展了为期两天，每天两课时（45分钟两节课）的课程。
　　
　　该课程的目标是为孩子们营造以能源为主的创造性思维机会，以具有软银集团特色的ICT教育方式为特点。第一天的课程除了放映可加深对能源理解的动画外，还人手一台iPad，利用拍摄的图像等总结自己对未来能源的看法。第二天分组讨论，利用iPad的APP把总结的内容制成作品来发表。
　　
　　“能把老师的喊声变成能源吗”、“想把剧臭的臭鞋味变成能源”、“来回乱飞的虫子的能源是否能利用”……。在该项目中，孩子们发表的未来能源有很多大人想不到的新奇想法。
　　
　　通常，未来能源项目是在当地的百万光伏电站运转后实施的。但安平町在建设中就开始实施了，截至2015年夏季已经在4所学校实施过（图11、图12、图13、图14）。软银能源地区贡献推进部部长青木智久称，由于是日本最大级别的光伏电站，町内很多人都已经听说。希望小学生很快也能关注。

　　
　　
　　图11：“未来能源项目”第一天