日本香川縣7月8日發表了利用蓄水池的光伏發電業務的驗證實驗結果。驗證實驗是在2014～2015年度實施的。目的是驗證能否通過光伏發電電力業務，減輕土地改良區等管理的蓄水池和農田灌溉設施的抽水機等的維護管理費用負擔。

首先，對縣內的5座蓄水池，就可在水面設置的發電設備的形式、建設費和維護管理費及日照條件等，在進行當地調查的基礎上確認了經濟性等。這項工作利用國家的輔助業務(可再生能源導入研究業務)進行。

之后，對利用蓄水池水面的光伏發電，為查明水位變動及風和波浪等氣象變動的影響，以及設置設備的性能等，從2014年11月開始，在善通寺市的吉原大池水面上鋪設太陽能電池板，展開了驗證實驗(圖1)。



在同一個蓄水池內、相同的條件下，對太陽能電池板設置角、浮體式架臺及系泊方法等，設置了三種不同類型的設備進行了驗證。是委托三井住友建設高松營業所實施的。

在水面設置光伏發電系統的吉原大池堤高8.0m、長247m，蓄水量為37.6萬m3，受益面積為76公頃。

使太陽能電池板浮在水面上的部件——浮體使用了三種類型(圖2)，分別是樹脂制中空型、聚苯乙烯泡沫型以及在樹脂管中填充聚苯乙烯泡沫型。輸出功率均為6.12kW，沒有發現因浮體式架臺不同導致的發電量差別。



設置角度為，樹脂制中空型和聚苯乙烯泡沫型各為12度，樹脂管型分5度、12度和30度三種角度作了驗證(圖3)。



聚苯乙烯泡沫型采用以兵庫縣為中心廣泛普及的類型。5m見方的正方形部材上可固定9張電池板。施工時用吊車放到水面上。評價為經濟性最好。設置角可以任意設定。

樹脂管型采用奈良縣使用過的產品。在氯乙烯管內填充聚苯乙烯泡沫制成，價格比聚苯乙烯泡沫型要高。是在地面組裝后用吊車放到水面上。設置角可以任意設定。

冷卻效果與設置角導致的發電量之差

利用三種浮體式設置的光伏發電系統的發電量合計為2萬2926kWh，比當初的設想值高4.8%。設備利用率為14.3%。

試驗期間的日照量為98.3%，低于平均值。即便如此發電量依然比設想值高4.8%的理由之一，可以推測為是蓄水池的水對結晶硅型太陽能電池板的冷卻效果，提高了發電量。

與地面相比，水上的氣溫平均低了0.81℃。其中夏季平均低1.22℃。

嘗試了三種設置角度的樹脂管型，不同設置角的發電量有明顯差別(圖4)。

設置角為5度的電池板發電量為2203kWh，12度為2618kWh，30度為2857kWh，與5度相比，12度的發電量增加約19%，30度增加約30%。不過，傾斜30度設置時，投射到后排電池板上的影子變長，因此需要加長浮體式架臺南北方向的尺寸。

另外，與當初的設想值相比，5度電池板的發電量減少10.2%，12度增加3.2%，30度增加9.0%，設置角越大，發電量高于設想值的程度越高。

三種浮體式架臺的穩定性上，在風速達11.4m/s的強風時，三種類型也都沒有大幅上下波動。穩定性最好的是聚苯乙烯泡沫型。試驗期間曾遭遇最大瞬間風速達25.9m/s的臺風11號，但三種浮體式架臺均未發生故障。

試驗期間，發生過與浮體相關的故障(圖5)：樹脂制中空型架臺因水面波浪的影響，電池板從浮體上的固定用導軌上脫落。發現問題后，用螺絲固定了導軌與電池板。



聚苯乙烯泡沫型發生了兩個故障：首先，三個浮體斷裂，送電線纜的連接器脫開，送電中斷。這是由于浮體連接部的螺栓脫落或損壞造成的，源于施工錯誤，立即進行了修復。

另外，浮體式架臺內的固定用螺栓脫落，支撐板開裂。對此未作修復等，作了觀察。

樹脂管型方面，設置角為5度的部分因鳥糞造成發電量減少。后來下雨沖刷了鳥糞污漬，發電量得以改善。

此外，還發生過顯示浮體漂浮位置的浮標與系泊的繩索斷開，在水面上漂流的情況。

關于這些故障，香川縣表示，“沒有發生大故障，鳥糞和部分施工錯誤造成的損傷，普通的維護管理就可以應對”。

但香川縣指出，由于浮體式架臺一直在水面上下浮動，發生故障后，設想損壞程度會變大，因此需要認真施工、定期檢查、在臺風等異常天氣時作現場確認等細致的管理。

導入成本及效益性如何？

還驗證了效益性。對2013年度討論導入的五座蓄水池試驗獲得的發電量數據、導入成本和基于FIT的收購價格等，代入2016年度的數值計算了結果(圖6)。



低壓并網(輸出功率為49kW)時，投資回收年數在20年以上(不滿足效益性)的為一座，15年以上20年以下的為4座。

高壓并網(輸出功率為500kW或者1MW)時，投資回收年數在15年以上20年以下的為2座，不到15年的為3座。

浮體式架臺的成本為，樹脂制中空型約為452萬日元，聚苯乙烯泡沫型約為410萬日元，樹脂管型中設置角為5度時約445萬日元，12度時約470萬日元，30度時約543萬日元。

這樣，換算由每kW的成本和設置角導致的發電量差異“換算業務費”就為，樹脂制中空型約62萬日元(每kW的成本：約74萬日元)；聚苯乙烯泡沫型中，設置角為5度時約67萬日元(每kW的成本：約67萬日元)，設置角為12度時約56萬日元，設置角為30度時約51萬日元；樹脂管型在設置角為5度時約73萬日元(每kW的成本：約73萬日元)，設置角為12度時約65萬日元(每kW的成本：約77萬日元)，設置角為30度時約68萬日元(每kW的成本：約89萬日元)。

關于效益性的驗證，聚苯乙烯泡沫型中設置角為30度的類型經濟性最高，但討論時需要考慮蓄水池的地理條件和風雨的影響等。

聚苯乙烯泡沫型可以自由決定設置角。雖能根據蓄水池的情況，設定綜合了設置角和浮體式架臺面積的經濟、高效的系統，但因發生多次故障等，長期耐久性令人擔憂。

此外，利用蓄水池水面開發光伏電站時，還要擔心太陽能電池板覆蓋住水面對景觀、文化財產及環境等造成的影響等，因此，需要向漁業權者、當地居民及利益相關方等做充分的說明以獲得理解。