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天滿大池

日本兵庫縣稻美町有一座名叫天滿大池的農(nóng)業(yè)用人工蓄水池。旁邊是河原山子池，它是天滿大池的調(diào)節(jié)池。河原山池水上太陽能發(fā)電站是建在該池塘水面上的一個超大型太陽能發(fā)電站，其太陽能電池板輸出功率約為1.428兆瓦，互聯(lián)輸出功率為1.25兆瓦。該電站自2015年12月投入使用。由于大規(guī)模的堤防建設(shè)，6年后的今天，河原山塘的水已經(jīng)被抽干（圖1）。


這是一項耗時4年的大規(guī)模工程，在不需要向農(nóng)田供水的冬季，施工人員抽干水對池塘進行堤體施工。到了春天，再次蓄水，恢復(fù)作為天滿大池調(diào)節(jié)池的功能。這一過程將重復(fù)四年。

02

天滿大池水上發(fā)電設(shè)施

負責天滿大池水上發(fā)電設(shè)施的公司是兵庫縣加古川市的二川工業(yè)制作所，該公司生產(chǎn)建筑機械、工業(yè)機器人和機械零件，主要客戶包括美國卡特彼勒等公司。該公司的太陽能發(fā)電業(yè)務(wù)始于九州，之后在當?shù)乇鴰炜h范圍內(nèi)開始應(yīng)用于蓄水池水面。該公司在兵庫啟動的第一個水上項目，就是河原山池水上巨型太陽能發(fā)電站。

河原山池水上巨型太陽能發(fā)電工程由兵庫縣姬路市美樹工業(yè)負責EPC服務(wù)。用于在水面上漂浮太陽能電池板和接線盒的浮筒由法國Ciel Terre國際公司制造，太陽能電池板由夏普專門為其在水上使用而定制，而電源調(diào)節(jié)器（PCS）由東芝三菱電機工業(yè)系統(tǒng)公司（TMEIC）制造。

河原山池水上巨型太陽能發(fā)電站從一開始，就以可抽水為設(shè)計目標。如下圖所示，通過連接浮標形成的矩形太陽能電池板“島嶼”在逐漸移動的同時保持漂浮的狀態(tài)（圖2）。


考慮到引進成本和施工效率，這并不是一個理想的安排。逐步轉(zhuǎn)移的目的是將太陽能電池板移動到發(fā)電效率更高的南方，同時不妨礙池塘的管理。因為河原山池塘的池底比較平坦(圖3)，即使浮筒落入池底，也幾乎看不到大的起伏，因此隨著著床浮筒的連接處脫落或太陽光板之間連接的電線脫落的風險相對來說比較小。


到目前為止，還沒有出現(xiàn)由著陸引起的異常情況。這可以歸功于浮筒相對堅固的設(shè)計。該公司希望在浮筒重新浮起后再次檢查是否有電線斷開的情況，因為工作人員認為這種情況很可能在浮筒重新浮起時發(fā)生。根據(jù)池底狀態(tài)的不同，施工人員有時會提前對其進行施工以使其達到所需的狀態(tài)。例如抽水、燒掉水草的根部等等。浮筒著陸使得檢查太陽能電池板的狀態(tài)和電源線更加簡單方便。它大大提高了用熱像儀檢查面板和檢查每串直流電路的效率。

03

二川工業(yè)制作所的其他太陽能發(fā)電項目

目前，二川工業(yè)制作所開發(fā)和運營的太陽能發(fā)電站共有40個，總輸出功率約為44.8兆瓦（圖4）。其中大多數(shù)位于兵庫縣的水庫表面，共有15個站點，總輸出功率約為26兆瓦。由兵庫縣的太陽能發(fā)電站生產(chǎn)的可再生能源的購買價格大部分為每千瓦時32日元（不含稅，下同。10日元約合人民幣0.56元人民幣）。 除此以外，也有每千瓦時27日元、24日元和18日元的低價項目。


此外，該公司在九州還有10個地面太陽能發(fā)電站，總輸出功率約為11.5兆瓦。該公司還經(jīng)營著兩個風力發(fā)電站，分別位于島根縣隱岐郡（1.2兆瓦）和鹿兒島縣肝屬郡（20千瓦）。

據(jù)調(diào)查表明,兵庫縣內(nèi)的水上太陽能發(fā)電所的發(fā)電量均在強勁增長。相對而言，兵庫縣的水上太陽能發(fā)電站比九州的地面太陽能發(fā)電站的發(fā)電效率更高。在播磨地區(qū),太陽輻射條件更適合于太陽能發(fā)電，大多時候也沒有云層覆蓋。因此, 在炎熱的夏季，池塘表面的太陽能電池板可以通過水面冷卻降溫，緩解太陽能電池板在高溫時的發(fā)電效率下降的問題。

結(jié)語

此類漂浮式的太陽能發(fā)電，相比于傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電，只要有足夠面積的水域，就能夠放置漂浮式發(fā)電系統(tǒng)，解決了光伏發(fā)電對大量用地面積的需求問題。除此之外，漂浮式的太陽能發(fā)電也可以減少水分的蒸發(fā)、抑制水中微生物的繁殖，對于凈化水體也有奇效。在資源緊缺、環(huán)境污染嚴重的今天，探索更節(jié)能更高效更環(huán)保的能源已經(jīng)成為大家的共識，太陽能這一發(fā)電方式更是備受矚目。

中國更是積極利用漂浮式的太陽能發(fā)電這一新方式。2021年5月12日，德州丁莊水庫光伏電站正式并網(wǎng)發(fā)電，這是全球單體最大水上漂浮式光伏電站。一年至少能夠產(chǎn)生2.2億度的清潔能源，可減少20萬噸二氧化碳的排放量。在煤炭經(jīng)濟日趨落伍的今天，此類漂浮式光伏電站的出現(xiàn)讓人耳目一新。 

原標題：由蓄水池提供可再生能源電力的日本工廠