位于岩手县西南内陆地区的北上市,在东日本大地震时烈度超过5级,曾多日停电停水、通信和交通中断,市民生活陷入困境。停电造成通信基础设施瘫痪,市灾害对策本部与各地方的避难所无法相互共享信息,成了救灾上的巨大课题。
对这些问题加以反省,北上市采取了新型城市建设举措,即“北上市绣球花型智慧社区构想示范业务”。组成该市的16个地区,在利用各自的特色求发展的同时又有合作,使全市充满活力,以实现可持续发展城市的目标。业务费总额约为16亿日元,其中约5亿日元利用了国家的补助金。
在市政府和16个地区的基地设置光伏发电设备和蓄电池
在市政府的主办公楼除设置输出功率30kW的光伏发电设备、容量300kWh的蓄电池外,还设有电动汽车(EV)和快速充电器。在北上田径场设置了输出功率45kW的光伏发电设备、容量25kWh的蓄电池;在市营写字楼(Office Arcadia北上)设置了20kW的光伏发电设备和15kWh的蓄电池。还在16个地区的交流中心设置了5kW的光伏发电设备和5kWh的蓄电池,以及EV和充电器(图1)。

图1:“北上市绣球花型智慧社区构想示范业务”的对象设施
这些光伏发电设备分散设置在各设施内,不用固定价格收购制度(FIT)售电,而全部用于自家消费。2016年1月,包括CEMS在内的所有设备设置全部完成,开始全面投入使用。
光伏发电可满足20%以上的需求
另一方面,在北上市所有的野外闲置土地上,建设了两座市营的百万光伏电站。合计输出功率达到2.9MW,并入电力网,利用FIT制度,从2014年3月开始售电(图2)。

图2:“Kamui Solar”的全景
“北上市绣球花型智慧社区构想”第一阶段的目标是,利用自家消费的分散型光伏发电设备的电力,满足市政府主办公楼20%以上的用电需求。第二阶段的目标是,由新电力公司将百万光伏电站的电力提供给市有设施,利用光伏(分散型和百万光伏电站)电力满足市有设施20%以上的用电需求。
百万光伏电站的设计和施工,通过公开征集选择了日本NTT设施、千田工业、南部电气工事和北上电工组成的特定建设工事合资企业担任。太阳能电池板设置了10044张中国天合光能制造的多晶硅型(290W/张)产品。光伏逆变器(PCS)设置了6台东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造的500kW机型(图3)。

图3:太阳能电池板为天合光能制造,光伏逆变器(PCS)为东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造图2:“Kamui Solar”的全景
在降雪较多的北方地区,冬季如何充分利用太阳能是光伏发电业务的关键。“Kamui Solar”采取的积雪对策是,将太阳能电池板的设置角度定为30度,电池板最低部位距离地面的设置高度定为1m(图4)。

图4:确保设置角度为30度,设置高度为1m
1342m的送电线缆被盗
投入运转第一年、即2014年度的实际发电量达到约343万kWh,比预期(245万kWh)高出4成,势头良好。但也有意外之事:如夜间铜制送电线缆被盗,导致1.5MW的第一光伏电站有约三分之一无法运转,全部恢复用了近2个月的时间。
2015年1月21日上午,在发电站内作检查的O&M运营商发现可疑脚印,继而发现送电线缆被盗。估计窃贼是在20日天黑后至21日天亮前的这段时间里,翻过2m高的围栏进入发电站的。被盗送电线缆的长度合计达1342m。22日向北上署报了案,目前犯人仍未落网。
一般来说,建设现场堆放的电缆和未埋设到地下的裸露布线电缆容易被盗。但北上市光伏电站的电缆是埋到地下的。窃贼的作案方法是,先撬开接线盒,切断与集电箱连接的直流送电线缆,抓住地面至接线盒的裸露部分,拉出了埋设在地下的部分(图5)。切断旁边接线盒内的电缆后,带分叉的电缆布线连接线盒之间埋设的电缆都能拉出来。

图5:撬开接线盒,切断电缆
切断接线盒内的电缆后,一次能拉出6~7m。盗窃团伙一晚上不断重复这一动作,合计偷运出1342m的送电线缆。从脚印判断,犯人为3人以上的盗窃团伙。
盗贼专盯接线盒至集电箱之间的粗电缆,只偷了夜晚无需担心触电的直流电路电缆,心思可谓巧妙。估计是专门盗窃百万光伏电站电缆的惯犯团伙。电缆被盗后的修复工程所花的费用虽可适用保险,但保险公司并不承担发电站停止运转产生的售电损失。
“Kamui Solar”被盗贼盯上有以下几个原因:发电站西临东北高速公路,这个区间的高速公路路基较高,因此西侧的围栏从周围来看容易成为死角;围栏没有全部安装带刺的铁丝(顶端突出到占地外面);没有导入基于传感器等的外周警备系统,等等。
之所以防盗措施不周,可以说是出于“收益最大化”目的而抑制初期投资的结果。因此,北上市增设了围栏的防攀爬网,同时设置了外周警备系统,强化了防盗对策(图6)。

图6:围栏安装防攀爬网,防止被盗

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