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霞浦百万光伏电站运用投币停车场经验

茨城县霞浦是日本第二大湖。“Paraca霞浦光伏电站”(图1)就建在该湖泊北侧,为农田和树林所环绕。输出功率约为1.7MW,发电运营商是经营停车场的Paraca。


图1:建在霞浦北侧,周围是农田和树林 输出功率约为1.7MW的“Paraca霞浦光伏电站”(摄影:Paraca)

EPC(设计、采购及施工)服务和O&M(运营及维护)由科斯莫石油销售的子公司Cosmo Reform(东京都中央区)负责。

据称在购买土地时运用了准确把握边界线和权利关系等,由投币停车业务积累的不动产开发经验。

筹资也利用了投币停车业务的业绩和信用。该公司与大约30家金融机构有业务往来,每个项目都是以尽量有利的条件融资的。

在光伏电站的建设上,业务费全额都是由企业融资筹集的。采用固定利率,在法定使用年限的最长期限17年里均匀地偿还。

之所以选择固定利率,除了可在低利率时期贷款外,也是为了把利率这种会因与公司业务无关的因素而变化的风险降到最低。在停车场业务中,虽然还款期限因法定使用年限的最长期限不同可延长至20年,但采用固定利率,并均匀还款方面是相同的。

光伏电站的设计和施工,是以“设置牢固的设备,能长期以高可靠性运转”为目标的。即使导入成本稍高,也优先保证了20年的业务性。停车场的建设也是以同样的观点设置设备的。

例如,太阳能电池板和光伏逆变器(PCS)指定日本的大型企业制造。除了发电量最大化这种日常运转方面的优势外,在长期售电期间内的风险管理和可融资性出色等优点也得到了好评。

电池板由夏普制造(图2),PCS采用东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的产品。


图2:采用夏普制造的电池板 电池板设置角为25度,电池板最低部位的设置高度约为60cm(摄影:日经BP社)

关于采用业绩不断恶化的夏普电池板一事,反复讨论了风险。最终由于发电站的融资方即金融机构没有将之作为问题,而且万一夏普的太阳能电池板业务的经营主体改变,预计包括维护基地和体制在内都会继续存续,因此决定采用。

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无线组串监控

电站导入了以组串(串联多张太阳能电池板的电路)为单位的远程监控系统。采用太阳诱电的系统,监控所有组串的电压和电流(图3)。


图3:经由电池板的连接器设置无线传感器终端 无需设置专用通信线路和送电线(摄影:日经BP社)

这是为了把“设备不运转”的情况降到最低。目标是,当部分设备因故障停止发电时,及时发现并使其尽快恢复正常状态,从而将发电损失降到最低。

太阳诱电的组串监控系统利用无线通信发送数据。普通的组串监控大多是在接线盒的输入端子等安装传感器,铺设专用通信线路来收集数据。这种情况下,测量和发送数据所需的电力需要另行铺设专用送电线来确保。由于是通过升压变压器等供电,会产生售电损失。

而太阳诱电的方式不用铺设通信线路,而且传感器与太阳能电池板之间的线缆连接,有能利用发电电力的优点。

具体来说,就是经由连接电池板间电缆的连接器安装传感器。连接器之间不在组串内的某个位置连接,而是与传感器终端连接,由“电池板A-电池板B”的连接方式,变成“电池板A-传感器-电池板B”的连接方式。

从该传感器终端到PCS机壳上设置的接收器(图4),利用称为多次反射通信的方式传输数据。传感器终端成了无线通信的中继器,通过从其他传感器终端到接收器的中继通信,能以低功耗在广阔的发电站内无线通信。


图4:接收器设置在PCS机壳上 传感器终端作为无线通信的中继器发送数据(摄影:日经BP社)

约1.7MW光伏电站的486个组串电路全部设置了传感器终端,向PCS机壳上设置的2台接收器发送数据。

将上侧和下侧的组串分开,把阴影的影响降到最低

电站为了尽量增加太阳能电池板的设置数量,收窄了前后阵列(太阳能电池板在架台上的设置单位)的间隔,前排阵列的影子有投到后排阵列下侧的时候。即使出现影子造成的短时间损失,仍然增加了电池板设置数量,目的是增加整体的发电量。

不过,影子投到电池板上还存在其他课题。太阳能电池板为了使当时的发电量最大化,会控制电流值和电压值,称为最大功率点控制(MPPT控制)。具体就是PCS会找出组串电路中直流电压的最佳工作点。

因各电池板的环境不同,最大功率点不同的组串向1台PCS输入时,有些组串会出现找不到最佳工作点的情况。

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一个组串中如果含有被阴影遮挡的电池板,则与没有阴影的组串相比,最佳工作电压会大为不同。这种情况下,受低输出组串的影响,就会出现不以最佳工作点发电的组串。

但如果一个组串内的所有电池板都被投射了阴影,则这个组串的最佳工作电压与所有电池板都没有阴影的组串基本相同。这种情况下就不会出现大幅偏离最佳工作点的组串。

因此,霞浦市百万光伏电站改良了组串的构成。在横向铺设4张电池板构成的阵列中,分成下面两排有影子投射的电池板和上面两排没有影子投射的电池板来构成组串。

这样,无论是所有电池板都有阴影的组串还是所有电池板都没有阴影的组串,组串的最佳工作电压都基本相同。

远程监控的显示系统由该公司自主开发。优点是,即使在所采用设备的厂商各不相同的发电站,也能以相同的方式显示发电量、气温和日照量等(图5)。


图5:远程监控系统的显示是自主开发的 采用不同厂家设备的发电站能以相同的方式显示(摄影:日经BP社)
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