兵库县企业厅日本首次在水坝坡面上建百万光伏电站

在拦水大坝的“坝体”上铺设太阳能电池板，建设百万光伏电站——兵库县企业厅挑战了这种全新的空间利用方式。

这就是在兵库县加古川市的权现大坝上设置的约1.76MW“权现大坝光伏电站”。据称，利用坝体的光伏发电（图1～2）在日本属首次。

图1：在坝体上铺设了6912张太阳能电池板
（摄影：日经BP社）

图2：从加古川河抽水提供工业用水的权现水库
（摄影：日经BP社）

权现水库于1981年建成，主要负责提供工业用水。该水库不是拦河蓄水，而是从附近流过的加古川河抽水的扬水式水库。目的是稳定提供工业用水。

权现大坝是一座由岩石和沙土堆积筑成的“堆石坝”式大坝。

之所以利用水库的坝体修建光伏电站，是因为其具备光伏发电所需的所有条件。权现水库的坝体几乎朝正南方（图3）。

图3：几乎朝正南方向 （摄影：日经BP社）

而且，坝体与地面的倾斜角约为22度。水库位于日本国内为数不多的日照量充沛的濑户内海地区附近。

利用约22度的倾斜面的优点是，角度接近日本理想的光伏电站设置角度约30度，能够铺设更多的太阳能电池板（图4）。

图4：采用上下设置的方式，电池板之间的阴影影响较小，能近距离配置

考虑到了不损害水库的功能

据称，电站的设计和施工费了不少心思。因为是在斜坡上设置电池板，而且不能破坏水库原本的功能，也不能影响水库的管理。

在坝体上设置构造物的尝试在任何领域都没有先例。据称设计标准等是一边与水库所属的国土交通省协商，一边摸索着确立的。

坝体的改变必须控制在最小限度。已知，若遵守“架台地基埋入地下的深度在40cm以内”、“距离坝体表面的地基高度在30cm以内”、“地基的设置面积在整个坝体的15％以内”、“承重条件为350kg以下/m²”等设计条件，在强度上就没有问题。

但完全满足这些所有条件并非易事。权现大坝光伏电站不同于普通的百万光伏电站，对高度和表面积都有限制，因此很难使用体积较大的地基。而对深度的限制，也无法使用需要深埋到地下的桩基。

此外，还不能妨碍坝体的观测和维护。

看起来很牢固的坝体其实一直在因自重的压力等在变形。需要每月观测一次是否有异常迹象。观测时利用以一定间隔在坝体上横向设置的标柱，测量水平方向和垂直方向的变化（图5）。

图5：坝体观测用标柱。每月测量一次。电池板的设置不能影响观测（摄影：日经BP社）

为了在观测时不阻挡坝体横向的视野，不能在标柱上下1m、合计宽2m的范围内设置电池板。这样的地方共有两处。

另外，考虑到坝体表面维护和修缮时的操作性，太阳能电池板及收纳供电线缆的机架在高出坝体表面1m的位置与坝体平行安装（图6）。这样，无需钻到电池板下方，就能目视检查坝体。

图6：高1m，与斜坡平行设置。考虑到了坝体的检查等（摄影：日经BP社）

施工和维护时也基本能站着操作，还可以减轻施工人员的负担。不过，架台和地基的载重增加，架台的材料也增加，导致了成本上升。

通过投标进行公开征集，发电站的EPC（设计、采购、施工）服务由日本COMSYS负责。太阳能电池板采用松下制造的多晶硅型产品，光伏逆变器（PCS）由东芝三菱电机产业系统（TMEIC）制造。

由下向上设置，提高安全性

在22度的斜坡上施工，在坝体的上面和下面各配置了吊车，一直将材料搬运到设置场所附近（图7）。

图7：用吊车搬运材料。右上方是临时存放处。（摄影：日本COMSYS）

除了坝体下方的空地之外，还在观测用标柱前后2m的范围内设置临时存放处存放了材料。

坝体下方配置了最大能吊起60吨重货物的吊车，坝体上方的道路上只限25吨的吊车。结果，两头的吊车都无法为坝体正中间附近的部分区域搬运材料，必须要人工搬运。

不仅是地基，架台和太阳能电池板也是按照从坝体下方到上方的次序设置的（图8）。据称这样做一是出于材料运送的原因，二是有助于确保安全性。

图8：从操作性和安全性出发，自下而上设置。（摄影：日本COMSYS）

从坝体下方的空地和临时存放处到设置场所，施工人员要在斜坡上步行搬运材料。22度的倾斜角度不仅陡，而且坝体表面的岩石有不规则凹凸。并且，小块石头中有一些还是浮石。

在这种斜坡上搬运材料，虽然向下搬运比较轻松，但据称向上搬运的安全性更高，因此是自下而上设置的。还有的地方需要从坝体上方吊下绳子，用来支撑施工人员身体来施工的。

为了不在斜坡上滑到，施工人员经常需要用力蹬住脚作业，因此，连日施工邻近周末时，据称有些施工人员的脚会很累。