长崎机场是全球首个海上机场。位于长崎县中央地区的海湾——大村湾中。在距离九州岛大村侧的海岸约1km远的箕岛上开发,于1975年5月投入使用。
削平了箕岛的山丘,将沙土填入大村一侧的海中,并在其上建设了跑道和机场大楼等设施。
如今在长崎机场的隔壁,约30MW的光伏电站已经开始了发电(图1).这是长崎县最大的光伏电站,并且是亚洲最大规模的临近机场的电站。
图1:在长崎机场隔壁运转的约30MW百万光伏电站
Chopro和Solar Frontier共同开发(上图由千代田化工建设提供,下图为日经BP社拍摄)
发电站由从事液化石油(LP)气等业务的Chopro(长崎县长与町)与太阳能电池板厂商Solar Frontier(东京都港区)共同开发和运营。2015年4月开工建设,2016年8月1日开始售电。
发电运营商为两公司对半出资成立的SPC(特殊目的公司)长崎太阳能有限责任公司(长崎县长与町)。
是与Solar Frontier的合作业务
“SOL de大村箕岛”(图2)获得了基于FIT的36日元/kWh(不含税)的收购价格设备认证。预计第一年度的年发电量约为3700万kWh,20年的售电总额约为260亿日元。而开发费约为100亿日元,租金每年约1.6亿日元,20年的总额约为32亿日元,租金比较贵。
图2:随处可见因毗邻机场特别考虑和措施与Solar Frontier共同克服了商业化课题(摄影:日经BP社)
因面海且毗邻机场,建设时颇费周折
EPC服务运营商由Solar Frontier推荐,选择了千代田化工建设。千代田化工建设作为石油相关的EPC服务运营商拥有丰富的经验,以采用Solar Frontier的太阳能电池板而为人们所知。
关于设计和施工,相关者异口同声:“面海且毗邻机场,费了不少周折”。
建设用地虽然平坦,但却毗邻建在岛上的机场。存在很多内陆地区的百万光伏电站所没有的课题。
首先要铺设海底电缆(图3)。总长度约达11km。从铺设路线的设定就开始费尽心机。
图3:海底电缆的概要
总距离约为11km,从铺设路线的设定就开始费尽心机(摄影:日经BP社)
路线的设定有两大要点。第一,要沿着不能影响周围的渔业和自卫队直升机起降的路线铺设;第二,要容易铺设,而且是最短距离。
为了铺设海底电缆要与相关机构交涉,获得许可后开始了海底调查。结果发现海底有问题。
为了避免电缆输电不受损,需要对电缆作长期的物理保护。埋设到海底是有效的方法。
但调查海底发现并不适合埋设。原打算采用称为水射流的方法,以水流搅拌海底的泥沙使其液状化,再让电缆通过自身重量下沉埋设,但在设想的路线上难以利用该方法,而选择能以合适的方法铺设的路线就花了很长时间。
约100亿日元的开发费中,铺设海底电缆就花了约12亿日元。
使用表面不反光的电池板
对太阳能电池板也有限制(图4)。不能影响飞机驾驶员和管制员的视认性。必须抑制太阳能电池板表面的反射光。
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图4:需要设置不影响飞行员和管制员视认性的电池板
利用了表面偏黑的Solar Frontier电池板的特性(摄影:日经BP社)
关于毗邻机场建设的光伏电站,供应电池板的Solar Frontier有过相关经验。那就是关西机场占地内建设的约11.6MW电站。
据该公司社长平野敦彦介绍,该公司的CIS化合物半导体电池板表面偏黑,普通的产品也不会影响视认性。不像结晶硅电池板那样表面反光。
基于这个特性,关西机场和此次的长崎机场都判断不会影响飞机航运,采用了没有经过特殊加工等的标准品。而若采用结晶硅电池板,则一般要在保护玻璃表面实施防眩加工。
Solar Frontier提供了约18万张公称最大输出功率为165W/张的“SF165-S”。
克服跑道附近的“高度限制”
机场对距离跑道一定范围以内的场所有“高度限制”(表面限制),在飞机起降时不能有超过一定高度的物体。不能使用角度与机场外周的围墙为7%以上的机械等。
搬运重物的吊车和打桩的重型机械就属于高度限制的对象,因此有些场所有时不能使用。施工时考虑到了这些条件(图5)。
图5:在克服跑道附近的高度限制和地质限制的情况下施工
重型机械的使用受到限制,对设置场所区分使用基础(上图由千代田化工建设提供,下图由日经BP社拍摄)
地势从跑道侧向山丘侧逐渐升高。因此,离跑道越远,越容易受到高度限制。
例如,打基础时就受到了限制。基础基本都采用H钢桩基。桩基要用有一定高度的重型机械砸入地下。而在距离跑道一定距离的范围内受到了高度限制。因此,是在没有飞机起降的夜间施工的。
在难以用这种方法应对的跑道附近的场所,采用了混凝土承台基础。搅拌车没达到限制的高度,因此白天可以作业。在现场组装模具,浇注混凝土凝固形成。
另外,高度限制还影响了光伏逆变器(PCS)和升压变压器的设置。因为要用载重10吨的拖车运进来,然后用吊车卸下来。
PCS采用东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的产品。设置了输出功率为750kW、直流输入电压支持1000V的机型。在PCS旁边设置升压变压器,将PCS输出的交流380V电压升高至6.6kV后,再利用发电站内的并网用升压变压器升至66kV,然后通过海底电缆向并网点输电。
PCS旁边的升压变压器有一多半的设置作业都受到高度限制,是在没有飞机起降的夜间完成的。
另外,由于吊车受高度限制,无法直接开到现场,而是拆解后运到现场组装的。