地震电池板也不会脱落的京都屋顶光伏电站

总部位于大阪市都岛区的大仓公司凭物流仓库的“转租体系”实现了业务增长。

2012年7月固定价格收购制度(FIT)开始实行后，该公司开始探讨可否向其所管理仓库的所有者提议，在屋顶上设置太阳能电池板来提高盈利能力。

具有实验意义的屋顶型光伏发电设备就是“京都第一仓库光伏电站”。在京都府久世郡久御山町的四层物流仓库的折板屋顶上，设置了420张太阳能电池板(图1)。电池板的装机容量约为110kW，光伏逆变器(PCS)的额定输出功率为100kW。

图1：在四层建筑的仓库屋顶上铺设了420张电池板(摄影：日经BP社)

420张电池板分5组铺设

登上顶楼通往屋顶的台阶，一打开门，折板屋顶上整齐设置的太阳能电池板就呈现在眼前。420张电池板分成5片设置：120张、60张、48张的各一片，96张的两片。每片的电池板几乎都是无缝铺设的(图2)。

图2：分成5片，120张、60张、48张各一片，96张两片(摄影：大仓)

EPC(设计、采购及施工)服务由日光能源开发(大阪市中央区)负责。太阳能电池板采用韩国LG电子的260W/张产品，PCS为东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造，升压器为河村电器制造。在折板屋顶上安装电池板的五金件采用大津铁工(爱知县弥富市)的产品。工程总投资约为4000万日元。

对主流的“压接五金件”不放心

大仓公司张性敏社长说：“日本的屋顶上，除了台风和积雪外，还可能会有地震的摇晃等，电池板脱落的风险较大。我们优先考虑应对了这些风险”。

虽然发电设备只有100kW的规模，但PCS采用了在百万瓦(MW)级光伏电站领域高居份额榜首的TMEIC的产品，据称也是“因为可靠性和稳定性受到了好评”(图3)。

图3：PCS为东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造(摄影：日经BP社)

应对电池板脱落风险的关键——固定用五金件，采用了用螺栓直接固定电池板的方式，用的是大津铁工制造的“OT-P Lock”五金件。目前，在折板屋顶上固定太阳能电池板的主流方式，是利用“压接五金件”从上面将电池板的框架部分压紧的“支压接合”法。而OT-P Lock则是利用电池板框架部分的安装孔，直接拧上螺栓来固定电池板。

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采用导轨可自由调整螺栓间隔

步骤如下：(1)在太阳能电池板的背面，用螺栓安装上OT-P Lock的部件——金属板(图4);(2)将屋顶侧的电池板安装部位调整到合适的位置(图5)，安装螺栓使用M10螺栓和薄型六角螺母;(3)将装了金属板的电池板暂时固定到屋顶侧的安装部位(图6);(4)将两片金属板对向重叠在一起，中间夹着垫圈，用I型螺母固定(图7)。

图4：在电池板框架的螺丝孔上安装金属板(出处：大津铁工)

图5：将屋顶侧的安装部位调整到合适的位置(摄影：大津铁工)

图6：将安装了金属板的电池板暂时固定到安装位置(摄影：大津铁工)

图7：叠合金属板(摄影：大津铁工)

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屋顶侧的安装部分如果是多波式折板屋顶，则要将折板接合部的突出部分用五金件扣住固定。有在上面直接固定OT-P Lock金属板的方式，及先固定专用导轨，再在上面固定OT-P Lock金属板的方式(OT自由导轨系统)。

OT-P Lock是利用电池板框架上原本就有的孔拧上螺丝，因此螺丝孔的间隔与折板屋顶凸起部的间隔必须吻合才能固定。采用导轨方式的话，安装部(薄型螺母)可以沿着导轨滑动，所以任何类型的电池板和折板屋顶的组合都能安装。“京都第一仓库光伏电站”就是利用导轨方式固定OT-P Lock的(图8)。

图8：“京都第一仓库光伏电站”也是将电池板固定在导轨上(摄影：日经BP社)

铝金属板厚8mm

大津铁工在FIT实施之前的2010年前后，就开始开发光伏发电设备的架台了。开发理念是“安全第一”。屋顶固定电池板的五金件，“在建筑物屋顶等高处设置的电池板时，从架台脱落掉下去也会酿成重大事故。而只从上面压住接合的支压接合方式，在发生剧烈的地震时，无法完全消除脱落的可能性”，其PV事业部股长中西邦洋说。

的确，电池板除了用螺栓固定的方法外，还有用粘合剂固定的方法。然而，他说“粘合剂长期能否保持强度令人担心，而且一旦固定住就无法分离，也不方便维护。我们考虑还是用螺栓固定的方法最放心，因此在探索螺栓固定方法的过程中，发现了使用金属板和导轨的方式”。

为了提高长期使用的耐腐蚀性，材料采用了铝，表面实施了防蚀铝加工。但铝的强度不如钢，因此金属板部件采用8mm的厚度，因而提高了强度(图9)。

图9：OT-P锁 Lock的部件构成(摄影：大津铁工)

但从成本上来说，增加厚度会造成原料费增加。部件数量原本就比支压接合方式多，而且要提前在电池板上安装金属板等，人工费也会增加。

因此，大津铁工还面向重视成本的客户推出了支压接合型安装五金件。不过，“向运营商说明存在地震造成电池板脱落的风险后，大部分情况下，即使成本上升也会采用螺栓固定式”(中西股长)。

“京都第一仓库光伏电站”的发电量在稳步增加。2013年度的售电额约为495万日元，2014年度约为480万日元，2015年度为476万日元，一直保持在设想售电额的105～110%的水平。大仓还运用京都的经验，推进了高效率的施工方法和业务运营，以50kW以下的低压项目为中心向客户提案，对仓库屋顶上和未利用土地等的光伏发电建设提供支援。

大仓的吉田经理介绍说，“以最初的收购价格，IRR(内部收益率)超过来两位数。即使后来收购价格降至30日元/kWh以下，视项目情况和采取的措施也能IRR达到7～8%。今后会继续作为有效利用房地产的手段之一，推荐所有者等建设光伏电站”。