旭硝子：玻璃基板工厂变身日本最大屋顶型百万瓦级光伏电站

随着日本开始实施可再生能源固定价格收购制度（FIT），地面设置型百万瓦级光伏电站纷纷诞生，适用土地成为开发热点，而开拓新的适用土地也变得越来越困难。今后，受关注的设置地点将会是工厂、仓库、公共设施等面积宽敞的屋顶。旭硝子关西工厂高砂事务所（兵库县高砂市）建设的屋顶设置型百万瓦级光伏电站的装机容量约为5兆瓦，目前为日本国内的最大规模。

旭硝子关西工厂高砂事务所地处兵库县中南部播磨沿岸重工业发达的地区。作为液晶电池板用大型玻璃基板的核心工厂，这里在2000年代支撑了该公司主力业务的发展。现在，装机容量约为5兆瓦的百万瓦级光伏电站已经在事务所的屋顶上建成，并于2013年3月开始售电。

轻量化电池板使设置面积增加2成、输出功率增加1兆瓦

对于发电业务，旭硝子强调“这只是在开展材料企业的本分业务，并未把售电收益放在第一位”。该公司将把这里作为运用、验证所开发太阳能电池板及发电系统部件和技术的平台。

而之所以选择在高砂事务所建设，是因为这里的屋顶可用面积大。该事务所的总占地面积约为38万平方米。太阳能电池板设置在事务所内多栋建筑的屋顶，总面积约为7万平方米。因为是玻璃工厂，这里原本就利用超高压输电线供电，即使发电规模在2兆瓦以上，也比较容易接入电网。

此次的百万瓦级光伏电站具有一大特点。采用的轻量型电池板虽是百万瓦级光伏电站常用的晶体硅类太阳能电池板，但重量却不到老式产品的1/2，这样，即便是原本承载能力不够，无法安装的屋顶，也可以安装太阳能电池板（图1）。与使用老式太阳能电池板相比，电池板的设置面积大约增加了2成，增加的面积约为1.3万平方米，输出功率约为1兆瓦。这是世界上第一个在屋顶设置轻量化太阳能电池板达到约1兆瓦的光伏发电项目。

　　图1：在承载能力差的屋顶上设置了约1兆瓦轻量化太阳能电池板

在承载能力不够的屋顶上设置太阳能电池板时，过去采用的主要是两种方法。一种是实施加固施工，提高屋顶的承载能力。但这种方法会加大设置成本。另一种是减少设置的电池板的数量，使其符合承载能力。但此时，因为设置的太阳能电池板少，发电量也会相应减少。

保护玻璃厚度减少3/4

减轻太阳能电池板的重量后，可以降低设置对于屋顶承载能力的要求，大大放宽对于设置屋顶的限制。过去因为屋顶的承载能力不够而与太阳能电池板无缘的建筑和住宅，其实都存在屋顶设置型光伏发电系统的可能性。而且，对那些对太阳能电池板的设置密度存在限制的屋顶，还可以提高设置密度。

比如，此次安装电池板的屋顶多数承载能力在20公斤/平方米以上。这些屋顶上安装的是由三菱电机制造，1枚重达21公斤，单位面积重量为12.5公斤/平方米的太阳能电池板（图2）。但有些屋顶的承载能力仅为10公斤/平方米。出于承载限制，这样的屋顶上无法设置单位面积重量达到12.5公斤/平方米的太阳能电池板。转而设置的是Fujipream制造的太阳能电池板，这种电池板1枚重9.5公斤，单位面积重量为6.4公斤/平方米，均比老式电池板轻了约1/2。在设置了太阳能电池板的约7万平方米屋顶中，约1.3万平方米属于此类。

　　图2：在承载能力为20公斤/平方米以上的屋顶上设置了约4兆瓦老式太阳能电池板

所设置的共2万906枚晶体硅类太阳能电池板中，1万6226枚是三菱电机制造的老式产品，发电量约4兆瓦；其余4680枚是Fujipream制造的轻量型太阳能电池板，发电量为约1兆瓦。

轻量型的太阳能电池板的保护玻璃使用的是旭硝子制造的化学强化玻璃“Leoflex”。这种产品在维持保护玻璃强度的同时，厚度从原来的3.2毫米减小到0.8毫米，重量减轻到了过去的1/4。保护玻璃的重量占到晶体硅类太阳能电池板总重量的7成以上，对于轻量化居功至伟。旭硝子不仅供应玻璃，还向Fujipream提供了最佳的使用方法。

但新型玻璃与老式的保护玻璃相比，存在成本升高的问题。但是，由于新型玻璃制造采用的是与液晶面板玻璃基板相同的浮法工艺，易于发挥量产效果，今后随着使用量的增加，成本有望下降。

设置时间缩短约一半

太阳能电池板轻量化还有一个优点——设置成本降低。因为重量轻，所以设置简单，能够提高作业效率，从而缩短作业时间。

由于是在屋顶上设置，人员走动比地面困难，因此，与地面设置型相比，作业效率必然下降。太阳能电池板越轻，施工人员越容易搬运，而且，能够一次性运到屋顶上堆放的数量也会增加。除此之外，由于重量轻、易操作，设置作业的安全性更高，给施工人员造成的负担较轻。

在数量相同的前提下，与设置老式太阳能电池板的时间相比，设置轻量型的时间大约缩短了一半。在指定位置设置太阳能电池板时，老式产品需要施工人员两人一组搬运1枚，而轻量型电池板可以一次搬运3枚，从而减少搬运次数，缩短了设置时间。而且，在以200公斤为单位，向屋顶起吊太阳能电池板的时候，老式产品1次可以起吊10枚，而轻量型1次可以起吊20枚，起吊的次数减少了一半。

但是，需要注意的是由于布线的连接方式不同于老式产品，连接所需要的时间比老式产品长，因此缩短的时间程度会有所下降。

在屋顶上设置时，为了确保安全，首先要在屋顶上安装安全网，在屋顶周围设置防坠网，然后再开展作业。屋顶是工厂等大型设施常见的波纹屋顶，由金属建材横向V字形连接而成。太阳能电池板使用五金和螺丝固定，既可以不在波纹屋顶上打洞，还能防止太阳能电池板被强风吹跑（图3）。

　　图3：不在屋顶上打洞，使用五金和螺丝固定，以防止太阳能电池板被风吹动

太阳能电池板与水平线的夹角约2度。即使太阳能电池板沉积灰尘，也容易在雨水中被冲刷干净。无论设置的屋顶的角度如何，夹角都通过调节，统一在了2度上。

接线盒也置于屋顶上，机壳采用不锈钢，能够耐受盐害和强风。

考虑到施工人员的安全，设置的时间避开了冬夏两季。因为冬季风雨天数多，而夏季的屋顶酷热难耐，都易出危险状况。

出乎意料地提高了屋顶的隔热效果

此次的百万瓦级光伏电站除了发电情况，还检测与验证了日射强度、风速、屋顶与太阳能电池板的温度等数据。验证的内容还包括晶体硅类太阳能电池板的输出功率在高温环境下的降幅等。

验证表明，在投入使用后，发电量超出了预期。原因是太阳能电池板的发电能力高于企业的估计值，而且春季等时段的日射强度大于平均。

出乎当初的预料，设置电池板还提高了屋顶的隔热效果。玻璃工厂的高温工序多，过去需要在屋顶上设置洒水装置，在夏季的酷暑天，不仅要洒水冷却屋顶，还要利用工厂内的空调进行冷却。此次设置了光伏发电系统后，拆除了洒水装置，太阳能电池板发挥了隔热材料的作用，与设置之前相比，工厂车间内的温度反而有所降低。借助这一效果，工厂的空调费用也有望得到削减。