建在长崎市田手原町山中的“长崎田手原百万光伏电站”(图1)规模约为13.2MW,于2015年4月竣工。站址原是一块打算开发高尔夫球场的土地。
图1:在原打算开发高尔夫球场的土地上建设的“长崎田手原百万光伏电站”
长崎市田手原町的山中建设输出功率约为13.2MW的光伏电站(摄影:日经BP社)
发电运营商为SPC(特殊目的公司)“长崎田手原太阳能有限责任公司”。由三菱商事的全资子公司Diamond Solar Japan(东京都千代田区)出资50%,户田建设出资40%,三菱UFJ租赁出资10%成立。
百万光伏电站使用了约112公顷高尔夫球场开发旧址中的约28公顷(图2)。部分土地已经平整完毕。
图2:利用了约112公顷的高尔夫球场开发旧址中的约28公顷
用了约1年时间取得了许可(出处:户田建设)
用准确反映了地势凹凸的地图作规划,还减轻了施工负担
建设用地在计划开发高尔夫球场时已做了粗略平整。4杆洞区域已铺好了草坪。但闲置20多年后早已经草木丛生。
对如何利用这样的土地提高业务效率,进行过多次讨论。最后决定采取在尽量不动土地以降低施工成本的基础上,最大限度铺设太阳能电池板,以增加售电额的措施。
作为前提,认为准确把握地势的起伏至关重要。户田建设采用了三维(3D)激光扫描仪测量方法。用激光可以获得地形和构造物等的三维坐标数据。
准确掌握了土地的起伏后再配置电池板,不但能防止意料之外的阴影造成发电量降低,还能使施工时的现场作业最小化。
如果设计时没有准确掌握起伏等地形情况,则设置基础、架台和电池板时,现场的测量和位置确定作业就会变得繁杂,可能会增加作业负担。
户田建设利用三维激光扫描仪准确测量地形后,将测得的数据在三维CAD上做了处理。利用自主开发的太阳能电池板阵列配置程序,确定电池板的配置,并制成了图纸。
实际上,是在大致平整后割除草木,用三维激光扫描仪进行测量,制作了高精度XYZ(长、宽、高)轴三维土地数据。并考虑影子的影响,调整了电池板行列的间隔。
用这种方法,使在冬至的9点和15点等影子较长的时间,前排电池板的影子也不会影响到后排电池板发电。设置角度为8度。由于该方法通用性较高,该公司还将其用在了正于宫崎倾斜地上开发的百万光伏电站。
结果是,最初计划电池板的输出功率约14MW,减到了约13.2MW(图3)。因为有些地方英坡度太陡等,无法设置电池板。
图3:提高设计精度,可以在图纸上准确掌握电池板的设置张数
前排的影子不会对后排造成影响(摄影:日经BP社)
户田建设表示,虽然三维激光扫描仪的测量成本较高,但因设计精度提高,可以设置的电池板数量能在设计图上准确掌握,这个好处很大。
如果在现场施工阶段才发现无法按原计划设置,可能必须要重新平整土地来增加设置面积。
不过,三维激光扫描仪也存在课题。例如,会将草木识别成土地形状来测量。因此,还做了调整,将杂草等数据作为噪声去除。
从土地平整到测量、制定电池板铺设计划,共用了约2个月的时间。最终决定铺设5万0554张三菱电机制造的261W太阳能电池板。光伏逆变器(PCS)设置20台东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造的500kW机型。发电系统的确定重视了与值得信赖的日本国内企业的合作。
基础为矩形混凝土和桩子相结合
基础结合了矩形混凝土和深约1m的桩子(图4)。每根架台支柱用一个基础支撑,因此户田建设称之为“独立基础”。而用一个基础支撑多个支柱的形式称为“条形基础”。
图4:基础结合了方形混凝土和深约1m的桩子
在强力固定的同时,还吸收了高低差(摄影:日经BP社)
由于是在山坡上设置,基础在发挥其原本的作用——强力固定的同时,还要求能吸收高低差。
最初也考虑过采用沿东西方向形成长条状混凝土的“连续基础”(图5)。但考虑到难以吸收阵列横向的凹凸及施工效率和成本等,而采用了“独立基础”。为了提高拉拔应力,采用了将桩子砸到混凝土基础下方土地中的构造。
图5:“独立基础”(左)和“连续基础”(右)
从吸收高低差、施工效率和成本等优点考虑,采用了“独立基础”(出处:户田建设)
一般来说,在斜坡等依地势设置电池板时,多会采用桩基。户田建设也考虑过采用桩基,但因坡度较大,很多地方无法利用重型机械打桩,因此放弃。
阵列以5行×3列为一个单位构成(图6),一个阵列用六个基础支撑。设置时首先挖洞将桩子固定在土中,然后在模板中浇注混凝土制成。
图6:以5排×3列为一个单位构成阵列 用六个基础支撑(摄影:日经BP)
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对如何利用这样的土地提高业务效率,进行过多次讨论。最后决定采取在尽量不动土地以降低施工成本的基础上,最大限度铺设太阳能电池板,以增加售电额的措施。