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日本光伏技术交流活动精彩回顾
日本光伏技术交流活动精彩回顾
2016-03-10
2016年2月28日-3月1日，光伏专委员会成功组织日本光伏技术交流活动，由专委会副主任王斯成、常州天合技术副总裁冯志强博士、上海微系统所研究员刘正新博士担任技术指导，总计31位业内人士共同参与。技术交流活动对日本国家级科研机构、知名大学、行业协会，以及农业光伏、水上光伏、住宅微电网等示范项目进行了深入考察和交流，一起来看小编为大家整理的现场集锦吧~
NO.1-光伏农业实证示范项目
项目位于千叶县土気，占地600平方米，装机容量约25kW，由日本太阳能共享协会（Solar Sharing Association）租用农业用地并建立相应光伏发电系统而成。造价约为900万日元（50万人民币左右），日本对于光伏农业项目并无补贴，因此收益来源主要为发电上网（日本购入电价约为28日元/度，太阳能上网电价约为36日元/度），投资回收期约为8年。
该系统支架高度3.5m，采用螺旋桩深入地下1.5m固定，支架间距为6m，方便拖拉机等农业机械进入作业。系统选用IBC太阳能电池组件，尺寸为1.3m*0.42m的狭长型组件，并呈较为稀疏状排布，对土地遮光面积约为30%。项目建成两年，通过持续对比不同农作物在不同光照条件下的生长效果，结果表明对大多数植物尤其是块茎类植物而言，光伏系统不会对其生长产生明显不利影响，相反可以减少土壤蒸发量，减少农业用水量。
据悉，协会已在日本全国布局90个实证示范点，其中规模最大的为9MW。交流中，可以明显感觉到日本农业光伏的一个突出特点即真正“以农为本”，光伏系统仅在不影响农业种植的前提下进行系统优化加以利用。例如，为提高发电量，光伏系统选择使用效率更高的IBC电池组件，而非增加组件敷设密度，这种设计无疑增加了光伏系统成本，却不失为光伏+农业的理性思路和做法。
PS：IBC太阳电池与常规电池的最大不同在于，常规电池的正负极分别在电池的迎光面和背光面，而IBC电池的正负电极均在电池片的背面，可使面朝太阳的电池片正面呈黑色，完全看不到多数太阳电池正面呈现的金属线，不仅为使用者带来同等面积更大的发电效率，且看上去更美观。IBC电池受高成本（制造工艺复杂，使用n型高质量单晶硅片）制约一直未实现规模化应用，目前仅在一些特定市场中有应用，未来随着低成本制造技术的开发IBC电池应用领域可得到拓展。另外，IBC电池和其他电池结构结合的研究也正成为研究热点。
NO.2-埼玉县桶川市水上漂浮1MW光伏项目
该项目由日本西部控股集团2013年6月在日本崎玉县投资，装机容量为1.18MW，位于桶川市的一个3万平方米的非饮用水水库中。系统在占水库面积43%(1.3万平方米)的水面上用锚固定了木筏状的浮台，浮台整体可以根据水位上下浮动，落差可达8m。浮台上铺设了4536块260W太阳能电池板，考虑风载后优化组件倾斜角度为12°，采用集中式逆变器。
该项目采用的技术为法国天地公司研制的漂浮式光伏发电系统，浮台由高密度聚乙烯制成，对水质无影响。整个系统没有金属部件，安装方式为是模块式拼接，简便快捷。可承受最大20厘米积雪荷载。项目建设期约6周，其中漂浮系统和光伏组件安装各需要3周。水库及其周边河流充足的水源拥有良好的冷却效果，发电量同比屋顶或地面光伏发电系统可提高10％左右。
漂浮式水上光伏，顾名思义是指在水塘、小型湖泊、水库、蓄水池等水上建立的漂浮式光伏电站，以解决传统光伏发电占地面积大的问题。目前，日本、印度、巴西以及一些欧洲国家都在大力发展漂浮式水上光伏。水面光伏电站具有不占用土地、避免采煤沉陷区不均匀沉降、减少水量蒸发等优势，是一种可探索发展的光伏应用模式。作为“领跑者”计划中的一种新型光伏应用形式，水上光伏电站正在成为行业热点。水面环境的特殊性，对漂浮式水上光伏电站在系统设计与设备选型方面提出更高要求，包括汇流箱、逆变器以及光伏组件抗PID性能等；光伏电站对水环境的影响也需要运用兼容并蓄的思路加以考虑。
NO.3-日本东京工业大学EEI能效能源楼(Environmental Energy Innovation Building)
这个被光伏“鳞片”包裹的大楼为钢结构形式，大楼的西、南外立面及屋顶铺设有4570片CIGS、非晶硅、晶硅等不同类型光伏组件，总容量为650kW。有意思的是，在光伏人眼中，外墙组件的安装设计角度并不完美科学，甚至是有明显的缺憾。然而据设计师介绍，从“综合考虑建筑用能”以及“人居为本”的设计理念指导下，在有人居的办公室和自习室所在楼层外墙，安装角度首先保证自然采光从而降低大楼照明用能，其次再优化光伏发电性能设计而建。另外，组件和大楼的间架结构，充分考虑了建筑通风以及地震频发地区需重点关注的稳定性和安全性等因素。眼前的这幢众说纷纭的绿色建筑，让我们开始思考如何先做“减法”，尽力改造外围护结构、降低用能、提高能效？然后再给建筑量身定做“加法”，安装添加各种替代传统能源的新能源应用？
除此之外，大楼还安装100kW燃料电池，其高低温余热用于吸收式溴化锂机组制冷、除湿、生活热水；以及地源热泵辐射制冷供暖，加之智能照明、通风、预测系统。整个大楼通过能源综合系统几乎达到电量自给自足，节约碳排放量60%以上。
NO.4-积水化工零能耗建筑
积水化学工业株式会社建立的零能耗光伏住宅则是典范的“加减算数高手”。在设计上先做减法：采用绿色隔热保温的外围护降低能耗；再做加法：100%可再生能源供应。此外，每座房屋都安装了BAPV附加式光伏组件、智能能量管理系统及储能系统。在对3545位用户的调研中显示，一年中能源输入与能源输出完全相抵实现净零能耗约占17%。
零能耗建筑是指通过提高建筑物和建筑设备的节能性能、能量的局域化利用和灵活运用建筑物自身生产的可再生能源（如太阳能）等减少建筑物中一次能源消耗量，使建筑物中使用的一次能源净消耗量达到零或近乎为零，即建筑物自身对于不可再生能源的消耗为零。
【小贴士】一张表看懂零能耗建筑、近零能耗建筑、净零能耗建筑的区别
减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 | 减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% |
净零能耗建筑（ZEB） | >50% | >100% |
在积水化工，光伏建筑已经实现完全商业化推广。房屋被分成不同区域、不同面积，做成标准化的模件，按需生产，80%的工作量是在车间内完成，20%的工作量是现场的施工拼装，1天基本完成房屋整体的构架，40天左右能够完成1套别墅的装修工作。建筑使用寿命为60年。
NO.5-AIST福岛可再生能源研究所
日本311大地震引发核灾后，在政府指导下日本产业技术综合研究所（AIST）迅速建立了福岛可再生能源研究所，旨在通过国家级实证研发平台为灾后重建提供技术支持，实现地方经济自立和工业振兴。
研究所于2014年4月正式成立，目前有300多位研究人员常驻在此，两年内已经建好光伏发电、风力发电、地热发电、氢气发电、储能等研发部门，并建立500kW太阳能和300kW风机组成的实验基地，从切片到晶硅电池和组件的生产线以及即将投入使用的日本最大的3MW逆变器测试中心，除此以外还有风能、地源热泵、太阳热能、氢能、热电联产等等实验设施。在政府的支持下，福岛可再生能源研究所将产业和技术结合起来，最大化研究成果，为灾后重建乃至日本可再生能源行业作出巨大贡献。
除福岛外,日本产业技术综合研究所（AIST）还在日本的筑波、北海道等地共建立了七个区域研究所，每个研究所都根据当地的资源情况、产业结构、技术需求配备相应研发平台，其研发成果用于服务该区域的“产业界-学术界-政府”合作计划。同时，AIST掌握全国最丰富的动态研究资源和成果，这对政府的区域创新及规划有着极大意义。
中国国土幅员辽阔，共分布有七大气候带（湿热、亚湿热、干热、暖温、寒温、高寒以及海洋性气候），在不同的典型气候地区建立相应的国家级可再生能源实证基地、公共研究平台和实证技术公共测试平台，为光伏产业和市场的发展提供共享的、基础的、前瞻的研究，将会是中国成为光伏强国的有力支撑。
NO.6-日本玻璃循环委员会
日本玻璃循环委员会（Glass Recycling Committee of Japan）致力于推进光伏回收的产业化及标准制定。交流中了解到日本的光伏回收产业化也是刚开始起步，与我国的技术阶段基本相同，政府和企业已经开始考虑和研究太阳能电池板的相关回收问题，并有一些初期研究成果；产业方面，日本国内已形成初具规模的光伏回收商业模式。
SK12相关研究预测，到2030年全球光伏安装量将达到1250GW，相应地年均废弃光伏组件数量将达160万-720万吨。在大规模光伏组件退役前做好废弃组件回收与无害化处理的管理以及技术储备十分迫切！
完善的废弃光伏组件管理体系涉及到组件回收、无害化处理以及配套商业运作模式等不同方面，国际、国内产业界以及环境界均对这一领域给予关注。欧盟作为光伏组件废弃物管理的先行者已在组件回收、再利用以及循环利用方面设定目标。修订的欧盟《报废电子电气设备指令（WEEE）》要求现阶段服役期后光伏组件再利用（recovery）与循环利用(recycling)比例分别为75%和65%；到2018年，这一比例将提高至85%和80%。WEEE指令要求所有销售光伏组件至欧洲市场的组件生产商为退役光伏组件回收以及循环再利用提供资金保障。
中国已是世界光伏制造和应用的双料冠军，“十二五”期间我国已经开始了光伏回收与无害化处理的发轫研究，相应研究项目已经开始部署，未来五年高效、低污、低耗，经济的光伏回收产业化技术路线和机制政策值得期待。
PVCYCLE组织预计到2035年全球光伏组件回收将成为总价值达到120亿美元的产业，其中蕴藏的商业机会等待有前瞻战略眼光的企业发掘。另一方面，光伏组件回收与无害化处理的趋势压力，实际也在倒逼产业链前段在组件材料、工艺环节的创新潜力。正如此次活动的技术指导之一冯志强博士在中日交流会议上谈到的：“光伏回收，不只是一个企业，也不只是一个国家的使命”，光伏组件回收行业的完善需要国际间政府、学术、产业界的共同关注和推进。
一棵开花的树下，我们合影留念，2016光伏专委会首场国际技术交流活动顺利结束，感谢三位带队专家的悉心技术指导、天合日本分公司细致周到的后勤支持、快节奏高强度满负荷下团员的宽容和互助、随团战略合作媒体索比光伏网的现场直播……想要和技术大咖同行吗？想要加入我们的family吗？敬请关注后续北美技术交流活动，期待您的参与!
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