竟然忽视设计缺陷的光伏电站：三井化学用来兼作实证设备

 日本千叶县茂原市因是日本最大的天然气产地而知名。三井化学的茂原分厂大致位于该市的中心。

       进入工厂正门往里走，就可来到由棕色护栏围起来的中等规模光伏电站。这就是三井化学建设的三井化学茂原光伏电站（图1），由该公司担任发电业务主体，并负责O&M（运营及维护）。

图1：三井化学建设的三井化学茂原光伏电站

       电站以10度的角度设置着多晶硅型（720张）和CIS化合物型（960张）两种太阳能电池板。输出功率为335kW。多晶硅型电池板是英利绿色能源（Yingli Green Energy）生产，CIS化合物型电池板为Solar Frontier生产。光伏逆变器（PCS）由东芝三菱电机产业系统（TMEIC）生产。

观察劣化的情况

       连接线缆的结合部在电池板之间，是晒着太阳的，所以接头的树脂受到紫外线伤害而容易劣化。这可是一个坏例子噢。三井化学新业务开发研究所的盐田刚史带着记者参观电站时，说起了设备存在的课题（图2）。

图2：阳光照到电池板缝隙间的线缆接头时，可能会造成劣化。图中黄圈内为线缆接头。

       既然知道是坏例子，为什么不改善呢？那是因为该电站的目的并不单纯是为了售电收入：三井化学2014年3月开始了光伏发电相关的诊断与咨询业务。这座三井化学茂原光伏电站兼作了这项新业务所必需的诊断维护技术及收集相关数据的实证设施。

盐田说，之所以放任不良施工状态，是为了今后要验证劣化的进度。他继续解释道我们是以电池板的线缆会受到日晒为前提选的择包覆材料。但结合部使用的接头却未必虑及了这一点，所以若长年受到紫外线侵害，很可能就会劣化。因此施工时，应该把结合部放在电池板背面。

三井化学是制造太阳能电池板封装膜的，因此一直从事着光伏发电用部材和电池板分析和测试的服务，可谓是光伏发电相关部材的专家。线缆接头是容易被忽视的部件，连这一部件的耐久性都能考虑到，正是因为该公司是对此类材料拥有丰富经验的专家。

故意制造故障来验证其过程

不只是施工上的课题，茂原光伏电站还有意为电池板制造故障状态，以观察其过程。比如，遮盖住电池板的局部区域使其照不到阳光，看这会对电池板的温度和输出功率带来什么影响，并收集数据。

据称，其结果是，约1个月之后，电池板温度开始升高至150℃，约4个月后开始出现略微烧焦现象，甚至有整个电池板的输出功率大幅降低的例子。该电站除了每台PCS的输出功率数据外，还监控每个组串（String，由电池板并联而成的电路）的情况并积累着数据。目的是通过积累和分析相关数据，观察不断发展的电池板故障如何表现在输出功率变化上，以便用这些数据来诊断电站故障。

若以组串为单位来掌握输出功率，就比较容易发现电池板的故障。但目前的实际情况是，很少有电站采用组串监控技术。我们正在开发一种分析方法，设想仅用每台PCS输出功率数据，由其微小的变化来检测电池板故障，盐田在介绍技术开发方向时说。据说将采用大数据分析法.

发电量增加13％的主要原因

       因定位于今后作为日本越来越普遍的百万光伏电站的实证设施，所以茂原光伏电站采用了超前一步的采购体制和设计。

       电池板方面，考虑到中国产品将会越来越普遍，采用了拥有全球最高份额的英利的多晶硅型产品，和特性与结晶硅型不同的电池板市场上拥有很高份额的Solar Frontier的CIS化合物型产品。PCS由在日本国内百万光伏电站市场上拥有最高份额的TMEIC制品。

设计方面，采用了目前中等规模的光伏电站中较为少见的直流1000V规格。这也是因为考虑到“今后直流1000V系统会广泛普及”（盐田）。茂原光伏电站采用了在直流1000V上处于领先地位的欧洲标准的安全设计，组串电路采用保险丝（而不是二极管）安装在接线盒上（图3）.

图3：可容纳15个组串的接线盒。采用了直流1000V规格的保险丝

       盐田说，采用了运转1年多之后，发电量比当初预测的高了约13％。而预计发电量是使用NEDO（日本新能源及产业技术综合开发机构）公布的各地区日照量数据库，根据日本工业标准（JIS C 8907：光伏发电系统发电量推测方法）推算出来的。

目标是提高预期发电量的预测精度

据盐田介绍，发电量高13％的原因一半在于日照量增加，另一半在于整个电站的系统效率比JIS的要高。盐田认为，JIS标准是根据1990年代的技术制定的，后来光伏发电技术有相当的进步，系统效率也不断提高。

日本国内开始运行的许多光伏电站，只要不出现严重故障，实际发电量都高于预期发电量。其原因也可能是技术进步及日照量的变化。因此，三井化学的光伏发电诊断与咨询业务，是以使这种预测误差降至最低，也就是提高预期发电量的预测精度为目标的。

固定价格收购制度（FIT）的收购价格越来越低，现有电站的转卖市场（二级市场）日益活跃，在这种形势下，更为准确地掌握预期发电量将会变得非常重要（盐田）。三井化学将通过茂原光伏电站的数据收集，不断提高这方面的技术经验。
设施概要：