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日本光伏技術(shù)交流活動(dòng)精彩回顧
日本光伏技術(shù)交流活動(dòng)精彩回顧
2016-03-10
2016年2月28日-3月1日，光伏專委員會(huì)成功組織日本光伏技術(shù)交流活動(dòng)，由專委會(huì)副主任王斯成、常州天合技術(shù)副總裁馮志強(qiáng)博士、上海微系統(tǒng)所研究員劉正新博士擔(dān)任技術(shù)指導(dǎo)，總計(jì)31位業(yè)內(nèi)人士共同參與。技術(shù)交流活動(dòng)對(duì)日本國家級(jí)科研機(jī)構(gòu)、知名大學(xué)、行業(yè)協(xié)會(huì)，以及農(nóng)業(yè)光伏、水上光伏、住宅微電網(wǎng)等示范項(xiàng)目進(jìn)行了深入考察和交流，一起來看小編為大家整理的現(xiàn)場(chǎng)集錦吧~
NO.1-光伏農(nóng)業(yè)實(shí)證示范項(xiàng)目
項(xiàng)目位于千葉縣土気，占地600平方米，裝機(jī)容量約25kW，由日本太陽能共享協(xié)會(huì)（Solar Sharing Association）租用農(nóng)業(yè)用地并建立相應(yīng)光伏發(fā)電系統(tǒng)而成。造價(jià)約為900萬日元（50萬人民幣左右），日本對(duì)于光伏農(nóng)業(yè)項(xiàng)目并無補(bǔ)貼，因此收益來源主要為發(fā)電上網(wǎng)（日本購入電價(jià)約為28日元/度，太陽能上網(wǎng)電價(jià)約為36日元/度），投資回收期約為8年。
該系統(tǒng)支架高度3.5m，采用螺旋樁深入地下1.5m固定，支架間距為6m，方便拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入作業(yè)。系統(tǒng)選用IBC太陽能電池組件，尺寸為1.3m*0.42m的狹長型組件，并呈較為稀疏狀排布，對(duì)土地遮光面積約為30%。項(xiàng)目建成兩年，通過持續(xù)對(duì)比不同農(nóng)作物在不同光照條件下的生長效果，結(jié)果表明對(duì)大多數(shù)植物尤其是塊莖類植物而言，光伏系統(tǒng)不會(huì)對(duì)其生長產(chǎn)生明顯不利影響，相反可以減少土壤蒸發(fā)量，減少農(nóng)業(yè)用水量。
據(jù)悉，協(xié)會(huì)已在日本全國布局90個(gè)實(shí)證示范點(diǎn)，其中規(guī)模最大的為9MW。交流中，可以明顯感覺到日本農(nóng)業(yè)光伏的一個(gè)突出特點(diǎn)即真正“以農(nóng)為本”，光伏系統(tǒng)僅在不影響農(nóng)業(yè)種植的前提下進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化加以利用。例如，為提高發(fā)電量，光伏系統(tǒng)選擇使用效率更高的IBC電池組件，而非增加組件敷設(shè)密度，這種設(shè)計(jì)無疑增加了光伏系統(tǒng)成本，卻不失為光伏+農(nóng)業(yè)的理性思路和做法。
PS：IBC太陽電池與常規(guī)電池的最大不同在于，常規(guī)電池的正負(fù)極分別在電池的迎光面和背光面，而IBC電池的正負(fù)電極均在電池片的背面，可使面朝太陽的電池片正面呈黑色，完全看不到多數(shù)太陽電池正面呈現(xiàn)的金屬線，不僅為使用者帶來同等面積更大的發(fā)電效率，且看上去更美觀。IBC電池受高成本（制造工藝復(fù)雜，使用n型高質(zhì)量單晶硅片）制約一直未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，目前僅在一些特定市場(chǎng)中有應(yīng)用，未來隨著低成本制造技術(shù)的開發(fā)IBC電池應(yīng)用領(lǐng)域可得到拓展。另外，IBC電池和其他電池結(jié)構(gòu)結(jié)合的研究也正成為研究熱點(diǎn)。
NO.2-埼玉縣桶川市水上漂浮1MW光伏項(xiàng)目
該項(xiàng)目由日本西部控股集團(tuán)2013年6月在日本崎玉縣投資，裝機(jī)容量為1.18MW，位于桶川市的一個(gè)3萬平方米的非飲用水水庫中。系統(tǒng)在占水庫面積43%(1.3萬平方米)的水面上用錨固定了木筏狀的浮臺(tái)，浮臺(tái)整體可以根據(jù)水位上下浮動(dòng)，落差可達(dá)8m。浮臺(tái)上鋪設(shè)了4536塊260W太陽能電池板，考慮風(fēng)載后優(yōu)化組件傾斜角度為12°，采用集中式逆變器。
該項(xiàng)目采用的技術(shù)為法國天地公司研制的漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，浮臺(tái)由高密度聚乙烯制成，對(duì)水質(zhì)無影響。整個(gè)系統(tǒng)沒有金屬部件，安裝方式為是模塊式拼接，簡便快捷?？沙惺茏畲?/span>20厘米積雪荷載。項(xiàng)目建設(shè)期約6周，其中漂浮系統(tǒng)和光伏組件安裝各需要3周。水庫及其周邊河流充足的水源擁有良好的冷卻效果，發(fā)電量同比屋頂或地面光伏發(fā)電系統(tǒng)可提高10％左右。
漂浮式水上光伏，顧名思義是指在水塘、小型湖泊、水庫、蓄水池等水上建立的漂浮式光伏電站，以解決傳統(tǒng)光伏發(fā)電占地面積大的問題。目前，日本、印度、巴西以及一些歐洲國家都在大力發(fā)展漂浮式水上光伏。水面光伏電站具有不占用土地、避免采煤沉陷區(qū)不均勻沉降、減少水量蒸發(fā)等優(yōu)勢(shì)，是一種可探索發(fā)展的光伏應(yīng)用模式。作為“領(lǐng)跑者”計(jì)劃中的一種新型光伏應(yīng)用形式，水上光伏電站正在成為行業(yè)熱點(diǎn)。水面環(huán)境的特殊性，對(duì)漂浮式水上光伏電站在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型方面提出更高要求，包括匯流箱、逆變器以及光伏組件抗PID性能等；光伏電站對(duì)水環(huán)境的影響也需要運(yùn)用兼容并蓄的思路加以考慮。
NO.3-日本東京工業(yè)大學(xué)EEI能效能源樓(Environmental Energy Innovation Building)
這個(gè)被光伏“鱗片”包裹的大樓為鋼結(jié)構(gòu)形式，大樓的西、南外立面及屋頂鋪設(shè)有4570片CIGS、非晶硅、晶硅等不同類型光伏組件，總?cè)萘繛?/span>650kW。有意思的是，在光伏人眼中，外墻組件的安裝設(shè)計(jì)角度并不完美科學(xué)，甚至是有明顯的缺憾。然而據(jù)設(shè)計(jì)師介紹，從“綜合考慮建筑用能”以及“人居為本”的設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，在有人居的辦公室和自習(xí)室所在樓層外墻，安裝角度首先保證自然采光從而降低大樓照明用能，其次再優(yōu)化光伏發(fā)電性能設(shè)計(jì)而建。另外，組件和大樓的間架結(jié)構(gòu)，充分考慮了建筑通風(fēng)以及地震頻發(fā)地區(qū)需重點(diǎn)關(guān)注的穩(wěn)定性和安全性等因素。眼前的這幢眾說紛紜的綠色建筑，讓我們開始思考如何先做“減法”，盡力改造外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、降低用能、提高能效？然后再給建筑量身定做“加法”，安裝添加各種替代傳統(tǒng)能源的新能源應(yīng)用？
除此之外，大樓還安裝100kW燃料電池，其高低溫余熱用于吸收式溴化鋰機(jī)組制冷、除濕、生活熱水；以及地源熱泵輻射制冷供暖，加之智能照明、通風(fēng)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)大樓通過能源綜合系統(tǒng)幾乎達(dá)到電量自給自足，節(jié)約碳排放量60%以上。
NO.4-積水化工零能耗建筑
積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社建立的零能耗光伏住宅則是典范的“加減算數(shù)高手”。在設(shè)計(jì)上先做減法：采用綠色隔熱保溫的外圍護(hù)降低能耗；再做加法：100%可再生能源供應(yīng)。此外，每座房屋都安裝了BAPV附加式光伏組件、智能能量管理系統(tǒng)及儲(chǔ)能系統(tǒng)。在對(duì)3545位用戶的調(diào)研中顯示，一年中能源輸入與能源輸出完全相抵實(shí)現(xiàn)凈零能耗約占17%。
零能耗建筑是指通過提高建筑物和建筑設(shè)備的節(jié)能性能、能量的局域化利用和靈活運(yùn)用建筑物自身生產(chǎn)的可再生能源（如太陽能）等減少建筑物中一次能源消耗量，使建筑物中使用的一次能源凈消耗量達(dá)到零或近乎為零，即建筑物自身對(duì)于不可再生能源的消耗為零。
【小貼士】一張表看懂零能耗建筑、近零能耗建筑、凈零能耗建筑的區(qū)別
減少除可再生能源外一次能源消耗比例Reduction of Primary energy consumption except for renewable energy | 減少一次能源消耗比例Reduction of Primary energy consumption | |
零能耗建筑 (ZEB Ready) | >50% | >50% |
近零能耗建筑(Nearly ZEB) | >50% | >75%, <100% |
凈零能耗建筑（ZEB） | >50% | >100% |
在積水化工，光伏建筑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化推廣。房屋被分成不同區(qū)域、不同面積，做成標(biāo)準(zhǔn)化的模件，按需生產(chǎn)，80%的工作量是在車間內(nèi)完成，20%的工作量是現(xiàn)場(chǎng)的施工拼裝，1天基本完成房屋整體的構(gòu)架，40天左右能夠完成1套別墅的裝修工作。建筑使用壽命為60年。
NO.5-AIST福島可再生能源研究所
日本311大地震引發(fā)核災(zāi)后，在政府指導(dǎo)下日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）迅速建立了福島可再生能源研究所，旨在通過國家級(jí)實(shí)證研發(fā)平臺(tái)為災(zāi)后重建提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)地方經(jīng)濟(jì)自立和工業(yè)振興。
研究所于2014年4月正式成立，目前有300多位研究人員常駐在此，兩年內(nèi)已經(jīng)建好光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、氫氣發(fā)電、儲(chǔ)能等研發(fā)部門，并建立500kW太陽能和300kW風(fēng)機(jī)組成的實(shí)驗(yàn)基地，從切片到晶硅電池和組件的生產(chǎn)線以及即將投入使用的日本最大的3MW逆變器測(cè)試中心，除此以外還有風(fēng)能、地源熱泵、太陽熱能、氫能、熱電聯(lián)產(chǎn)等等實(shí)驗(yàn)設(shè)施。在政府的支持下，福島可再生能源研究所將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)結(jié)合起來，最大化研究成果，為災(zāi)后重建乃至日本可再生能源行業(yè)作出巨大貢獻(xiàn)。
除福島外,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）還在日本的筑波、北海道等地共建立了七個(gè)區(qū)域研究所，每個(gè)研究所都根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源情況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)需求配備相應(yīng)研發(fā)平臺(tái)，其研發(fā)成果用于服務(wù)該區(qū)域的“產(chǎn)業(yè)界-學(xué)術(shù)界-政府”合作計(jì)劃。同時(shí)，AIST掌握全國最豐富的動(dòng)態(tài)研究資源和成果，這對(duì)政府的區(qū)域創(chuàng)新及規(guī)劃有著極大意義。
中國國土幅員遼闊，共分布有七大氣候帶（濕熱、亞濕熱、干熱、暖溫、寒溫、高寒以及海洋性氣候），在不同的典型氣候地區(qū)建立相應(yīng)的國家級(jí)可再生能源實(shí)證基地、公共研究平臺(tái)和實(shí)證技術(shù)公共測(cè)試平臺(tái)，為光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的發(fā)展提供共享的、基礎(chǔ)的、前瞻的研究，將會(huì)是中國成為光伏強(qiáng)國的有力支撐。
NO.6-日本玻璃循環(huán)委員會(huì)
日本玻璃循環(huán)委員會(huì)（Glass Recycling Committee of Japan）致力于推進(jìn)光伏回收的產(chǎn)業(yè)化及標(biāo)準(zhǔn)制定。交流中了解到日本的光伏回收產(chǎn)業(yè)化也是剛開始起步，與我國的技術(shù)階段基本相同，政府和企業(yè)已經(jīng)開始考慮和研究太陽能電池板的相關(guān)回收問題，并有一些初期研究成果；產(chǎn)業(yè)方面，日本國內(nèi)已形成初具規(guī)模的光伏回收商業(yè)模式。
SK12相關(guān)研究預(yù)測(cè)，到2030年全球光伏安裝量將達(dá)到1250GW，相應(yīng)地年均廢棄光伏組件數(shù)量將達(dá)160萬-720萬噸。在大規(guī)模光伏組件退役前做好廢棄組件回收與無害化處理的管理以及技術(shù)儲(chǔ)備十分迫切！
完善的廢棄光伏組件管理體系涉及到組件回收、無害化處理以及配套商業(yè)運(yùn)作模式等不同方面，國際、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界以及環(huán)境界均對(duì)這一領(lǐng)域給予關(guān)注。歐盟作為光伏組件廢棄物管理的先行者已在組件回收、再利用以及循環(huán)利用方面設(shè)定目標(biāo)。修訂的歐盟《報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令（WEEE）》要求現(xiàn)階段服役期后光伏組件再利用（recovery）與循環(huán)利用(recycling)比例分別為75%和65%；到2018年，這一比例將提高至85%和80%。WEEE指令要求所有銷售光伏組件至歐洲市場(chǎng)的組件生產(chǎn)商為退役光伏組件回收以及循環(huán)再利用提供資金保障。
中國已是世界光伏制造和應(yīng)用的雙料冠軍，“十二五”期間我國已經(jīng)開始了光伏回收與無害化處理的發(fā)軔研究，相應(yīng)研究項(xiàng)目已經(jīng)開始部署，未來五年高效、低污、低耗，經(jīng)濟(jì)的光伏回收產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線和機(jī)制政策值得期待。
PVCYCLE組織預(yù)計(jì)到2035年全球光伏組件回收將成為總價(jià)值達(dá)到120億美元的產(chǎn)業(yè)，其中蘊(yùn)藏的商業(yè)機(jī)會(huì)等待有前瞻戰(zhàn)略眼光的企業(yè)發(fā)掘。另一方面，光伏組件回收與無害化處理的趨勢(shì)壓力，實(shí)際也在倒逼產(chǎn)業(yè)鏈前段在組件材料、工藝環(huán)節(jié)的創(chuàng)新潛力。正如此次活動(dòng)的技術(shù)指導(dǎo)之一馮志強(qiáng)博士在中日交流會(huì)議上談到的：“光伏回收，不只是一個(gè)企業(yè)，也不只是一個(gè)國家的使命”，光伏組件回收行業(yè)的完善需要國際間政府、學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)界的共同關(guān)注和推進(jìn)。
一棵開花的樹下，我們合影留念，2016光伏專委會(huì)首場(chǎng)國際技術(shù)交流活動(dòng)順利結(jié)束，感謝三位帶隊(duì)專家的悉心技術(shù)指導(dǎo)、天合日本分公司細(xì)致周到的后勤支持、快節(jié)奏高強(qiáng)度滿負(fù)荷下團(tuán)員的寬容和互助、隨團(tuán)戰(zhàn)略合作媒體索比光伏網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)直播……想要和技術(shù)大咖同行嗎？想要加入我們的family嗎？敬請(qǐng)關(guān)注后續(xù)北美技術(shù)交流活動(dòng)，期待您的參與!
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