日本长崎田手原百万光伏电站建设细节详解

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)