北海道旭川市是日本屈指可數(shù)的寒冷城市。積雪深度常年在大約70厘米，雖比上越等暴雪地區(qū)要少，但隆冬時節(jié)白天氣溫也多在零下，雪都結(jié)成冰，不容易融化。在2012年7月開始實施可再生能源發(fā)電固定價格收購制度時，曾有大型企業(yè)到旭川考察百萬瓦級光伏電站的建設(shè)用地。但由于存在業(yè)務(wù)風險，并未大規(guī)模投資建設(shè)百萬瓦級光伏電站。

雪從太陽能電池板上滑落

就在這個不適合建設(shè)百萬瓦級光伏電站的地方，輸出功率為1.25兆瓦的光伏電站“旭川北都光伏電站”于2013年11月29日啟動（圖1）。負責設(shè)計、建設(shè)、維護及發(fā)電業(yè)務(wù)的是當?shù)氐碾姎庠O(shè)備企業(yè)西山坂田電氣公司（北海道旭川市）。該公司在“旭川北都光伏電站”之前，還于2013年9月30日啟動了輸出功率為250千瓦的“旭川倉沼光伏電站”（圖2）。并在旭川市內(nèi)運營著2座光伏電站。

圖1：2013年11月29日啟動的“旭川北都光伏電站”。（攝影：西山坂田電氣）

圖2：2013年9月30日啟動的“旭川倉沼光伏電站”。（攝影：西山坂田電氣）

2014年1月下旬，記者到這兩座電站進行了采訪。那天天氣晴朗，但3天前下了大雪，市內(nèi)積雪深度達到60厘米。250千瓦的“旭川倉沼光伏電站”位于郊外，從市內(nèi)驅(qū)車20分鐘左右才能到達。電站周圍銀裝素裹，而電站的太陽能電池板上卻基本沒有積雪（圖3）。西山坂田電氣的董事、經(jīng)營策劃室長西山智解釋說：“天晴了，太陽能電池板開始發(fā)電，面板表面的溫度升高，雪開始融化，積雪自然地滑落了下來。”

圖3：三天前下了大雪，但面板上基本沒有積雪。（攝影：日經(jīng)BP）

面板上下積雪“連成一片”

“雪滑落下來后，就會在面板下堆積。堆積到和面板一樣高時，面板上的雪就難以滑落。這座電站已用大型機械除去了面板下的積雪，所以雪全部滑落了下來。但另一座電站——旭川北都光伏電站還未及除去面板下的雪堆，就又下了一場新雪，雪難以滑落，在面板上堆積了很多。”經(jīng)營策劃室長西山非常后悔未能及時除雪。

筆者也實際參觀了“旭川北都光伏電站”。面板上下的雪堆積連成一片，沒有從面板上滑落，積了很多（圖4）。“旭川北都光伏電站”也位于郊外，從旭川市驅(qū)車10分鐘左右即可到達。該電站建在廢棄高中的操場上，其附近的橋比周圍略高，因此從橋的欄桿上可以俯視整個百萬瓦級光伏電站（圖5）。作為靠近市民的百萬瓦級光伏電站，這個位置絕佳。

圖4：面板下的積雪未及時清除，與面板上的雪連成一片，雪難以滑落下來。（摘自：日經(jīng)BP）

圖5：從橋的欄桿上眺望“旭川北都光伏電站”。（攝影：日經(jīng)BP）

在西山坂田電氣經(jīng)營的兩座光伏電站里，太陽能電池板的設(shè)置角度均為40度，地上高度均為1.8米（圖6）。這樣，積雪很容易滑落下去，滑落的雪與面板不容易銜接起來。在多雪地區(qū)的百萬瓦級光伏電站，太陽能電池板的設(shè)置角度一般在30～40度，地上高度一般在2米左右。市內(nèi)除這兩座電站外，還有很多由當?shù)仄髽I(yè)運營的光伏電站。這些電站的設(shè)置角度和地上高度都跟西山坂田電氣的電站一樣，筆者當天還參觀了其他電站，看到太陽能電池板上的積雪沒有滑落下去，整面都是積雪（圖7）。在未及時除雪“旭川北都光伏電站”，雖然面板上還有沒有完全滑落到面板下的積雪，但比其他電站少。

圖6：正在建設(shè)的“旭川倉沼光伏電站”。設(shè)置角度為40度，地上高度為1.8米。

圖7：位于旭川市內(nèi)、采用普通單面發(fā)電型面板的光伏電站（攝影：日經(jīng)BP）

雙面受光面板的效率最高

經(jīng)營策劃室長西山介紹說：“沒想到‘雙面受光面板’的除雪效果這么好”。該公司在百萬瓦級光伏電站中首次采用了雙面受光型太陽能電池板。雙面受光面板是指背側(cè)也采用太陽能發(fā)電單元（發(fā)電元件）的面板。普通的太陽能電池板背側(cè)貼著白色樹脂后板，而雙面受光面板的背側(cè)用透明的后板覆蓋，可以導入太陽光進行發(fā)電（圖8）。由于背側(cè)也發(fā)電，因此雙面受光型面板比普通單面發(fā)電面板的發(fā)電量大。西山坂田電氣采用了太陽能電池風險企業(yè)PVG Solutions公司（橫濱市港北區(qū)）開發(fā)生產(chǎn)的雙面受光型太陽能電池單元“EarthON”。雙面受光型太陽能電池的原理早就為人所熟知，但面臨著難以提高背側(cè)的轉(zhuǎn)換效率等課題，因此投產(chǎn)的企業(yè)很少。而PVG Solutions確立了能夠提高背側(cè)轉(zhuǎn)換效率的量產(chǎn)技術(shù)，因此決定投產(chǎn)。該公司在愛媛縣西條市的工廠生產(chǎn)單元，委托中國廠商將單元組裝到面板上。

圖8：采用了PVG Solutions開發(fā)生產(chǎn)的雙面受光型太陽能電池單元。（攝影：日經(jīng)BP）

西山經(jīng)營策劃室長解釋說，西山坂田電氣之所以決定采用雙面受光面板，是因為“在多雪地區(qū)，被白雪覆蓋的地面反射太陽光，面板背側(cè)也容易照到陽光。背側(cè)能夠發(fā)電的雙面受光的優(yōu)勢增大”?，F(xiàn)在包括背側(cè)發(fā)電量在內(nèi)的雙面受光面板的轉(zhuǎn)換效率方面還沒有官方數(shù)字。原因是現(xiàn)在的太陽能電池板標準中還沒有雙面型的測量標準。2012年，PVG Solutions與日本北見工業(yè)大學等對雙面受光面板的發(fā)電進行了實證實驗。PVG Solutions董事堀內(nèi)慎二介紹說，PVG Solutions根據(jù)該實證結(jié)果等分析了采用“EarthON”的面板的轉(zhuǎn)換效率，認為“當?shù)乇肀谎└采w成白色時，包括背側(cè)發(fā)電在內(nèi)，轉(zhuǎn)換效率約為18％，但地面是土時，包括背側(cè)發(fā)電在內(nèi)，轉(zhuǎn)換效率在16～17％左右”。如果地面變白，增大反射量，在現(xiàn)已量產(chǎn)的太陽能電池板中也是轉(zhuǎn)換效率最高的。經(jīng)營策劃室長西山參觀了北見市的驗證實驗，決定采用雙面受光面板。西山說：“如果采用雙面受光面板，可以變雪為寶。”為了在不下雪期間也增加背側(cè)發(fā)電量，現(xiàn)在正考慮在地面上撒白色材料等。

克服土地和資金難題

設(shè)有雙面受光面板的百萬瓦級光伏電站啟動后第一個冬天，便看出這種面板除雪效果很好。太陽能電池板發(fā)電時，單元溫度升高20～30℃，可以有效融化積雪。不過，如果下一場大雪，厚厚地積在面板上，太陽光就基本照不到面板了。這樣的話，就無法用發(fā)電時的熱量來融化積雪了。不過，采用雙面受光面板的話，只要大雪后天氣轉(zhuǎn)晴，光就能照到面板背側(cè)而發(fā)電。這時，面板的溫度就會升高，從而容易融化積雪。雖然這已經(jīng)預想到了，但融雪效果比預想的還要好。經(jīng)營策劃室長西山表示：“啟動后，10月的發(fā)電量略低于預期，而11月以后都高于預期。”“變雪為寶”的意圖得以實現(xiàn)。

西山坂田電氣的百萬瓦級光伏電站業(yè)務(wù)雖然看似順風順水，但最初卻困難重重。除雙面受光面板外，功率調(diào)節(jié)器（PCS）決定采用可靠性高的東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)公司（TMEIC）的產(chǎn)品（圖9）。不過，最初找地皮費了一番周折。經(jīng)營策劃室長西山說，旭川市周邊有很多廣袤的土地，但“廣袤的土地大部分是農(nóng)地。非農(nóng)地的地方，日照大多不好，因此不適合建設(shè)百萬瓦級光伏電站。本來已經(jīng)放棄了，這時旭川市對已廢棄市立高中的操場進行公開招標，我們的提案被采納了”。

圖9：采用了東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)（TMEIC）生產(chǎn)的PCS（功率調(diào)節(jié)器）（攝影：西山坂田電氣）

下一個問題是資金問題。西山坂田電氣從金融機構(gòu)直接貸款后，自有資本比例降低，企業(yè)的信用等級下降。這樣就很難獲得公共系統(tǒng)的訂單了。于是，該公司決定以匿名合伙人身份對由有限責任公司組成的特殊目的公司（SPC）進行出資，成功從日本政策金融公庫和多家地方銀行獲得對SPC的6億日元融資。由此解決了土地和資金問題。該公司的百萬瓦級光伏電站業(yè)務(wù)在技術(shù)和籌資兩方面的經(jīng)驗都非常值得當?shù)仄髽I(yè)借鑒。