北九州响滩：保护屋顶的百万瓦级光伏电站（组图）

　　现在，作为建设屋顶设置型大规模光伏发电系统的好选择，拥有宽敞屋顶的物流基地受到了关注。福冈县北九州市响滩的“响国际物流中心”的屋顶上建设的输出功率为2兆瓦的光伏电站就是其中之一。在长边为290米的长条形屋顶上，排列着8244枚太阳能电池板(图1、图2)。

　　图1：在“响国际物流中心”的屋顶上设置的输出功率为2兆瓦的光伏电站

　　长达290米的屋顶上排列着8000多枚太阳能电池板(摄影：大和房建工业)

响国际物流中心归属大和房建工业公司，由该公司向租户出租(图3)。屋顶上的百万瓦级光伏电站是大和房建工业建设，子公司大和能源公司充当发电运营商，向九州电力公司售电。按照大和能源的计划，一年的售电收入约为8000万日元，从开始发电的2012年10月算起，20年的总收入预计可达16亿日元左右。

图3屋顶下是大型卡车进出的物流中心

大和房建工业是日本国内屈指可数的住宅企业，经营范围覆盖住宅到大型设施。因为业务的关系，该公司的优势在于确保土地和建筑施工。在光伏发电领域，以屋顶设置为中心，该公司拥有15年以上的经验。而且，成立于1999年的大和能源凭借在日本各地设置的风力发电设，积累了雄厚的发电业务成果。

与大规模的大厦等构造物相比，建设百万瓦级光伏电站相对容易，给众多企业提供了涉足的机会。在这样的情况下，大和房建工业能够依靠建设大量构造物积累的知识和经验，发挥自己的优势，举例来说，借助使用少量的钢铁制造出结实构造的技术，安全性和低成本得到了兼顾。

而对于在建筑等构造物和光伏发电两个领域都拥有丰富知识的大和房建集团，这次在响国际物流中心建设的屋顶设置型，是该公司经手的第一座百万瓦级光伏电站。

　　防范屋顶涂层受到负面影响

大和房建工业物业管理室课长西本良一强调，在屋顶上建设光伏发电系统时，是以“尽可能不给建筑施加负担”为前提。

毕竟作为建筑的所有者和租赁方，大和房建工业是建筑的行家，该公司无论如何都不希望安装光伏发电系统给建筑带来负面影响。

“尽可能不给建筑施加负担”不单单是指不破坏屋顶的构造和涂层等。还包括在开展发电业务的20年间，不能给屋顶的维护造成负面影响。

比方说，当太阳能电池板的框架上生锈时，如果锈斑转移到屋顶，有可能会损伤建筑。倘若出现了发生这种情况的迹象，那就需要马上拆除生锈的太阳能电池板。

而且，屋顶的涂层有使用年限，短的情况下，防水涂层等需要5～10年重新喷涂一次。屋顶上设置的太阳能电池板不能影响喷涂。

因此，电池板在设置时，采用了方便目测确认屋顶状态的配置方法，以及不损伤屋顶的固定方法等。

这次的物流中心铺设的是大型设施常见的“瓦楞屋顶”，是一种V字纹路横向排列的金属屋顶。太阳能电池板在铺设时既不能损伤屋顶的瓦楞，也不能影响涂层，而且强度还要保证不能被强风刮跑。

符合这个要求的五金来自坂田制作所和日荣樱天客公司。大和能源新能源业务部新能源项目主管足立义辉说：“这些五金使用的螺丝数量少，施工性优良，给施工人员造成的负担小。这样一来，造成的施工失误也有所减少，从而放大了设置时间短的优势。只要可施工性好，就能减少屋顶作业的天数，也有助于削减成本。”

　　固定避开排水槽

太阳能电池板使用五金固定在屋顶的瓦楞上。一枚太阳能电池板的长边分别由3组五金支撑，共计6组(图4)。

　　图4：一枚太阳能电池板的长边由六组五金支撑

　　在屋顶的瓦楞上安装五金，一枚太阳能电池板横跨三排瓦楞。

下一页>  

1枚太阳能电池板横跨屋顶的3排瓦楞，每3排瓦楞基本排列28枚。每14枚为一个单位，组成串联的太阳能电池板电路，叫作“串”(String)，2个“串”排列在3排瓦楞上，分别与接线盒连接。但也存在例外。这是因为电池板在安装的时候，避开了排气口和构造柔软的地方(图5)。

　　图5：安装避开排气口周围和构造柔软的部分

　　配置太阳能电池板考虑到了载重能力等。

在安装五金的时候，太阳能电池板的设计给安装带来了麻烦。京瓷公司制造的电池板在两端和中央各设置了3条排水槽，受到位于中央的排水槽的影响，电池板的中央不能用五金固定。因此，为了把固定的位置错开到电池板中央的旁边，电池板与屋顶瓦楞的相对位置做了调整(图6)。

　　图6：在避开排水槽的地方用五金固定

　　调整了电池板相对于屋顶瓦楞的位置。

　　简化维护和缩短工期

而且，大和房建工业还抓住屋顶长达290米的特点，在屋顶上铺设轨道，使用推车来运输物资材料，借此缩短了工期。这样的方式只有在熟悉屋顶各部分载重能力的前提下才能得以实现。

除此之外，施工还融入了许多的巧思和安排。首先是看上去非常牢固的楼梯和屋顶上的走廊(图7)。这些是为了在人员较多的时候，方便上下和步行，其目的是确保检查和维护的便利性和安全性。

　　图7：看上去非常牢固的楼梯和屋顶上的走廊

　　重视检查和维护的便利性和安全性。

接线盒采用直立设置也是出于对运营和维护时的可操作性的考虑(图8)。但是，直立设置需要耐受风压，设置使用的五金十分扎实，相当引人注目。

　　图8：接线盒直立设置，方便操作

　　因为是直立设置，所以需要使用扎实的五金抵抗风压。

因为是第一次在屋顶上设置，这次的光伏发电系统还肩负着检验的重任，安装了电源、洒水龙头、日射强度传感器、温度传感器、远程监控摄像头等发电系统运营需要的设备，并将其运用到了维护等方面(图9)。经判断，其中某些设备无需配备，在今后建设的屋顶设置型大规模发电系统中将加以省略。

　　图9：在屋顶上设置了发电系统运营需要的设备

　　左起依次是洒水龙头、日射强度传感器、温度传感器。

在光伏发电系统中，太阳能电池板为京瓷制造，大功率光伏逆变器(PCS)为东芝三菱电机产业系统公司(TMEIC)制造。之所以选择京瓷制造的太阳能电池板，是因为这里地处沿海，存在盐害的影响，而京瓷的电池板曾经得到电源开发公司在附近建设的“响滩光伏电站”的采用，TMEIC制造的功率调节器则是凭借优秀的综合评价赢得了青睐。

　　还能起到保护屋顶和隔热的效果

在大型构造物的屋顶上设置的光伏发电系统除了发电之外，还有其他的优点。大和房建工业经营策划部业务策划推进集团高级主任园部惠武强调：“太阳能电池板能够充当屋顶的保护层，起到保护屋顶、提高隔热效果的作用。”

在保护屋顶方面，光伏发电系统能够起到防止屋顶受损、遏制劣化的效果。实际上，在这次建设百万瓦级光伏电站的过程中，一架遥控直升飞机曾经坠落在屋顶上，导致太阳能电池板受损。如果没有设置太阳能电池板，恐怕屋顶将会受到损伤。而遏制屋顶劣化的作用则是来源于防止阳光直射屋顶。

在隔热效果方面，光伏发电系统有助于减少建筑内的空调成本。大和房建工业正在冈山工厂，利用第二工厂屋顶上设置的输出功率为816千瓦的光伏发电系统，对隔热效果进行检验。通过对比屋顶和工厂内的温度，对其影响进行评价。在今后，这些优点或许将成为屋顶设置型光伏发电系统普及的武器。

现在，冈山工厂的光伏发电系统正在对众多太阳能电池板和五金等进行比较及检验。仅太阳能电池板，就安装了韩国LG电子公司制造的单晶硅型约207千瓦，夏普公司制造的多晶硅型约202千瓦，尚德太阳能公司制造的多晶硅型约205千瓦，SolarFrontier公司制造的薄膜型约202千瓦，每种电池板朝南朝北各设置约100千瓦，分别对发电效率和发电量进行检测。

　　●设施概要

设施名称响国际物流中心

地址福冈县北九州市若松区响町3-1-5

建筑所有者大和房建工业

屋顶面积2.32万平方米

屋顶构造单层高架地板式钢筋构造

发电运营商大和能源

发电容量2兆瓦(太阳能电池板容量：约2.3兆瓦)

发电开始时间2012年10月

设计大和能源

采购及施工大和房建工业

太阳能电池板京瓷制造

功率调节器(PCS)东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造

五金坂田制作所制造

运营维护(O&M)大和能源