日本市原的铝合金工厂以逆向思维将屋顶建成百万光伏电站

　　千叶县市原市海岸，石油、化学、机电等大型工厂林立。经营铝合金窗等大厦和住宅用建材的FUJISASH的千叶事务所(千叶工厂)就在其中一角(图1)。

图1：FUJISASH的千叶工厂

从铝的熔接到成型材料、挤压成型、表面处理、窗框等的加工和组装一条龙制造。

左下方的2栋仓库和中央的铝制造栋的一部分设置了太阳能电池板(摄影：FUJISASH)

　　这座工厂的厂房屋顶上设置了百万光伏电站。

　　FUJISASH建设百万光伏电站是为了“加固建筑和改建屋顶”，目的虽然与光伏发电没有直接的关系，但却成为了建设电站的一大因素。

　　自从泡沫经济破灭后，因为需求减少，该公司一直在困境中挣扎。2008年的雷曼危机又雪上加霜。工厂等的设备投资因为资金不足，难免有一部分遭到搁置。

　　1965年建成的千叶工厂也是如此，虽然设想的运转寿命为几十年，但应对老化的投资却只能一拖再拖。

　　后来，该公司的业绩渐渐好转，连续7年实现盈利。之前的债务也得以偿还，时隔18年后，该公司在2015财年恢复了分红。包括千叶工厂的老化对策在内，也具备了向工厂改造等进行投资的条件。

　　就在此时，日本实施了可再生能源固定价格收购制度(FIT)。该公司不禁产生了一个念头：能不能灵活利用通过FIT获得的光伏发电事业的收益，为千叶工厂等主力工厂改造屋顶、加固厂房?

　　将改建屋顶和建筑抗震加固打包租赁

　　要在工厂或建筑物屋顶设置太阳能电池板时，就要对耐荷载不足加以补足的屋顶改修等，会成为额外负担。甚至有因此而放弃导入的情况。

　　对此，不二sash发挥了逆向思维：将无论如何也避免不了的改修和补强工程，与光伏发电系统的设置加在一起，作为一体化投资业务，从而将改修与补强的追加负担最小化。

　　具体来说，就是签订包括屋顶和建筑的改建、加固和光伏发电系统的租赁协议，用售电收入来支付租金。O&M(运营及维护)也包含在租赁范围之内。

　　按照计划，售电收入基本上会高于租金，因此还有助于增加利润。这个计划不仅无需初期投资，就能解决建筑的改建、加固的难题，还能带来新的收益来源，对于FUJISASH可谓好处多多。

　　在向多家企业征集的计划方案中，FUJISASH最终选中了欧姆龙现场工程公司(东京都目黑区)的方案。将EPC(设计、采购、施工)服务和O&M承包给了该公司。租赁方式中的融资由芙蓉综合租赁负责。

　　FUJISASH在财报中公开了“售电+改建事业”的收支情况。2014财年(截至2015年3月)的售电收入为5200万日元，售电费用(租金)为4400万日元，2015财年(截至2016年3月)的售电收入为5100万日元，租金为5000万日元，一直保持盈利。

　　FUJISASH从2013年开始研究这一机制。首先敲定的应用对象，是千叶工厂已不使用，而作为仓库租给物流公司的厂房(图2)。

图2：首先在作为仓库出租的2栋设置

屋顶也进行了改建。在右下图中，远处是世界最大级别的室内型测试设施“幕墙测试中心”(摄影：FUJISASH)

　　这两栋厂房不需要全面加固，只要稍加修缮，解决屋顶的漏雨即可。收购价格为36日元/kWh(不含税)，输出功率为1.376MW的光伏电站已于2014年3月开始售电。这是市原市第一座建在工厂和仓库屋顶的光伏电站。

　　因为最初建设的光伏电站的发电量超过了预期，所以对于千叶工厂的其他厂房和工厂，该公司也考虑沿用相同的机制。

　　上游工序栋温度高，不能铺设电池板

　　千叶工厂铝制造栋的发电系统，是以首先在仓库建设的1.376MW光伏发电系统为基础进行的“增设”，太阳能电池板的输出功率为1.375MW(图3)。整体的总输出功率为2.751MW。

图3：铝制造栋也通过“增设”设置

在负责加工和组装工序的部分设置(摄影：FUJISASH)

增设后功率调节器(PCS)的输出功率为1.99MW，是高压配电线的并网上限。逆变器采用东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的产品。

　　不停运，不影响生产效率

　　出于维持业务运营的需要，很难让千叶工厂的铝材制造流程停止运转。因此，在改建屋顶、加固建筑和设置光伏发电设备的时候需要采取相应措施，以防影响铝材和加工产品的制造、供货(图4)。

图4：铝制造栋的加固

设置不能影响制造和供货。在建筑外支柱(上)、内支柱间的垂直支撑(左下)、支柱脚部追加了加固材料(右下)(摄影：FUJISASH)

　　加固建筑采用的方式是在建筑外支柱(外框架)、内支柱之间的垂直支撑、内支柱的脚部追加加固材料。其中，加固内支柱颇费了一番工夫。

　　因挤压成型后的铝材长度约50m，加工和组装工序使用的铝材也长达约6m等，为了高效率处理这些长材料，铝制造厂房很长。

　　在宽40m、长500m的狭长空间中，为了提高生产效率，内部没有设置间壁等。一般来看，保持这样的结构不变，追加抗震加固很难实现。

　　此次，FUJISASH通过将外框架、支柱间的垂直支撑，以及支柱脚部的加固材料加以合理组合，在维持生产效率的同时，使厂房加固也达到了所需的水平。

　　还考虑到了厂内的通行

　　需要考虑的因素不只是建筑内的生产工序。在宽敞的千叶工厂内，铝材和产品的进出货、施工人员和材料的进出非常频繁(图5)。

图5：进出货和施工相关的人员、货物出入非常频繁

通过协调安排，没有影响工厂的整体生产安排。

图像是作为仓库出租的厂房。可以看到安装了用来检查光伏发电设备的简易楼梯(摄影：日经BP社)

　　因此，改建屋顶和加固建筑、运入设置太阳能所需的资材和施工都要见缝插针地进行。按照建筑抗震加固、改建屋顶、设置太阳能的次序进行了施工。

　　根据工厂的整体日程安排，在周六周日工厂进出少的时候运入光伏发电设备，在工作日则根据工厂的运营情况施工。

　　负责EPC的欧姆龙现场工程公司也参加了协调抗震加固和屋顶改建日程的会议，实现了信息共享，从而使工厂运营所受的影响降到了最小。