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巖手縣一關(guān)市巨型太陽能電站

束稻電站

巨型太陽能發(fā)電廠“束稻太陽能發(fā)電廠”位于日本巖手縣一關(guān)市的束稻山上，輸出功率為1.99兆瓦，太陽能電池板輸出功率約為2.35兆瓦。


該廠2014年9月開始售電。它由埼玉縣川口市開發(fā)和運營，除了發(fā)電業(yè)務，還涉及太陽能發(fā)電的街道照明、EPC（工程、采購和施工）和O&M服務、遠程監(jiān)控系統(tǒng)等。太陽能電池板由東芝公司制造，電源調(diào)節(jié)器（PCS）由東芝三菱電機工業(yè)系統(tǒng)（TMEIC）生產(chǎn)制造。在開始售電的這七年中，這座電站的發(fā)電量逐年增加，甚至比項目預期規(guī)劃時還要好。發(fā)電量也沒有明顯下降。但前景一片大好的同時也有一個問題一直困擾著該發(fā)電廠。



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積雪導致的發(fā)電量下降問題


束稻巨型太陽能發(fā)電廠位于高山之上。冬季來臨，氣溫則降至冰點；雪季則積雪覆蓋，長久不化。發(fā)電量會根據(jù)冬季的降雪量和積雪狀況而上下波動。每年12月和1月，發(fā)電量明顯低于其他月份。


在這種環(huán)境下，如果不加注意，落在太陽能電池板上的雪會因寒冷而在太陽能電池板表面結(jié)冰。一旦面板上的雪結(jié)冰，就很難從面板上滑落。這樣形成的冰蓋不僅覆蓋了太陽能電池板，大大減少了發(fā)電量，而且還意味著積雪形成的壓力不斷增加，給電池板和支架造成過大的壓力，降低其壽命。因此，太陽能電池板必須及時清除表面的積雪，防止其結(jié)冰。

這項工作被外包給當?shù)氐陌足y人事中心。該地的收入來源以農(nóng)業(yè)為主，當?shù)厝说娜粘Ｊ杖胗邢蓿鴺I(yè)余的除雪任務可以讓他們從中獲得額外的定期收入，所以他們也很樂意來到束稻發(fā)電站進行除雪工作。

至于如何高效除雪，該廠有他們自己的“秘密武器”。

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利用信息技術(shù)的除雪措施
通過該公司遠程監(jiān)控系統(tǒng)的顯示屏，可以一目了然地掌握發(fā)電情況。通過該系統(tǒng)，可以在降雪期間即時掌握發(fā)電狀況。其特點是在地圖上顯示了發(fā)電廠內(nèi)部的布局，并以不同顏色顯示每個連接太陽能電池板單元的發(fā)電狀態(tài)。發(fā)電狀態(tài)根據(jù)顏色和陰影的類型在地圖上以不同的顏色顯示。通過該監(jiān)控系統(tǒng)，管理人員可以看到每小時的發(fā)電量如何變化，陰影、積雪或其他障礙物覆蓋面板的影響，以及與周圍地區(qū)相比，發(fā)電量如何變化。不僅如此，該系統(tǒng)還可以顯示日期、時間和發(fā)電量，甚至太陽輻射量和溫度，便于管理者了解發(fā)電量與天氣狀況的關(guān)系。


通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)，負責人可以一目了然地看到除雪過程中乃至每一分鐘的變化。如下圖所示，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)，負責人可以立即看到哪些地區(qū)的積雪已被清除，因為被清除積雪的電池板所產(chǎn)生的電量正迅速恢復。


降雪時該廠每小時發(fā)電狀況：10點左右，太陽能電池板上的積雪開始松動，除雪工作開始，發(fā)電量逐步提高

由于除雪工人也可以在現(xiàn)場看著顯示屏工作，實時了解工作的進度，從而使工作效率大大提高。即使有遺漏或忘記清除積雪的地方，也能立即在顯示屏上看到，從而防止工作未到位就離崗的情況發(fā)生。雖然除雪工作是在天寒地凍的嚴苛環(huán)境之中，但東側(cè)也設有一個辦公室。除雪工人也可以在此度過溫暖的休息時光。

該電站的售電價格為40日元/千瓦時（不含稅，約合2.25元人民幣）。每年的發(fā)電量預計約為250萬千瓦時，每年的售電收入預計為9000萬至1億日元。這足以體現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的巨大好處。由于能夠?qū)崟r監(jiān)控每一塊太陽能電池板的發(fā)電量，以及能夠檢查系統(tǒng)中保存的發(fā)電量的歷史記錄，這座電站得到了投資者的高度評價，并幫助該廠獲得了更多更優(yōu)惠、更有力的投資。

盡管通過實時監(jiān)控，管理人員及時處理了電站的積雪問題，但因天氣情況惡劣，降雪不止，出太陽的日子很少，2020年冬天電站發(fā)電量大幅下降。對于即將到來的2021年的冬天，該巨型太陽能發(fā)電廠又想出了新的舉措。

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2021年的新舉措

束稻巨型太陽能發(fā)電廠的負責人表示，在即將到來的這個嚴冬，他們將嘗試新的措施——抽取地下水澆淋太陽能電池板表面。因為地下水溫度常年穩(wěn)定在15℃左右，即使在冬天也可望起到融雪防凍的作用。目前該方案仍在探討中。

盡管地處深山，束稻巨型太陽能發(fā)電廠的日常損耗，如太陽能電池板產(chǎn)生裂縫等損壞的情況卻很少。7年間僅僅維修替換了15塊太陽能電池板，而總數(shù)約為9000塊。幾種常見的損壞原因，如烏鴉導致的玻璃破碎等情況幾乎沒有。據(jù)管理人員推測，這是由于該地是許多烏鴉天敵和許多猛禽棲息的地區(qū)。此外，也得益于施工時百分百的細心的現(xiàn)場檢查的細致措施。在眾多舉措之下，這座電站的未來值得期待。

原標題：日本巨型太陽能發(fā)電廠利用信息技術(shù)減輕降雪影響