我們的日常生活離不開電。

馬自達(dá)本社工廠內(nèi)有多個發(fā)電廠，工廠生產(chǎn)汽車也需要大量電力。

這里介紹的太陽能發(fā)電站就位于馬自達(dá)廠房的屋頂上。

馬自達(dá)制定了到 2035 年在其全球工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，而這座太陽能發(fā)電廠正是其采取的措施之一。

在本博客中，我們將通過采訪負(fù)責(zé)公司內(nèi)部設(shè)備引進(jìn)、運(yùn)行和管理的馬自達(dá)工廠工程部成員，了解太陽能發(fā)電引進(jìn)的幕后情況！

- 首先，請介紹一下您在設(shè)備工程方面的工作

Nagata：簡而言之，就是在公司內(nèi)部 "造船"。 我們參與了公司的每一座建筑，包括辦公室、工廠、食堂和消防站。

我們意識到 "造船 "的三個關(guān)鍵要素："Kai"、"Gen "和 "Ki"。 啟 "意味著為員工提供舒適的工作環(huán)境，"源 "意味著高效的能源供應(yīng)，"氣 "意味著為員工的工作奠定基礎(chǔ)。

建筑的創(chuàng)造不是過程的終點(diǎn)，而是從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到運(yùn)營和管理的全方位方法。

- 太陽能電池板是如何安裝的？

永田：早在2016年，馬自達(dá)計(jì)劃開發(fā)電動汽車（MX-30 EV MODEL）時，我們就考慮過作為工廠技術(shù)可以做些什么。

電動汽車在使用電力時不會排放二氧化碳，但如果在發(fā)電時就排放二氧化碳，那么從 "從井到輪"（從能源生產(chǎn)到車輛運(yùn)行）的角度來看，就不能說是清潔的。

我們希望通過確保為電池充電的電力也是清潔的，為客戶提供清潔的電動汽車。

首先，我們在 "用清潔電力生產(chǎn)清潔電動汽車 "的理念下，自愿提出使用可再生能源。

- 在各種可再生能源中，您為什么選擇 "太陽能"？

NAGATA: 我們從兩個方面選擇能源：安裝設(shè)備所需的時間（準(zhǔn)備時間）和發(fā)電量。

可再生能源有多種類型，包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺芎蜕镔|(zhì)能。

下表顯示了每種能源的準(zhǔn)備時間和單位發(fā)電成本，其中太陽能發(fā)電的準(zhǔn)備時間較短，單位發(fā)電成本較低。

此外，廣島總部所在的瀨戶內(nèi)地區(qū)是日本太陽輻射量最高的地區(qū)之一，適合太陽能發(fā)電。

從發(fā)電的角度來看，太陽能也是合適的，因此首先決定考慮引進(jìn)太陽能發(fā)電。

- 第一次安裝太陽能電池板會遇到哪些挑戰(zhàn)？

Nagata：我們的首要目標(biāo)不是簡單地減少二氧化碳排放，而是 "最大限度地提高發(fā)電效率"。 由于光伏電池板是我們首次使用的設(shè)備，我們在前期研究中遇到了很多困難。

尤其困難的是光伏板材料的選擇。 光伏板材料的種類和特性多種多樣。

我們沒有依賴目錄上的數(shù)值，而是在公司內(nèi)部實(shí)際安裝了由各種材料制成的光伏板，并從發(fā)電量、老化程度和溫度特性等多個角度進(jìn)行了評估，花了兩年時間選擇材料。

在確定 "如何放置太陽能電池板才能最大限度地提高發(fā)電效率 "時，也進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)。

一般來說，最佳效率是將電池板固定在 "30 度 "的位置，這考慮到了太陽升起高度的季節(jié)性變化，朝向 "南"，在太陽升起和落下之前，這里是太陽照射最多的地方。 不過，這只是考慮 "單塊電池板 "時的最佳解決方案。

例如，安裝一塊 30 度角的太陽能電池板會在其背后產(chǎn)生陰影。 角度越大，陰影越長，因此，如果安裝多塊電池板，電池板的間距必須很大，否則發(fā)電量將被陰影部分遮擋。

在實(shí)際操作中，由于我們希望在有限的場地上安裝盡可能多的電池板，并確保每塊電池板都能產(chǎn)生盡可能多的電能，因此有必要在考慮電池板安裝間距、太陽高度變化和電池板陰影長度以及安裝場地面積等所有要求的基礎(chǔ)上，確定能以最高效率發(fā)電的安裝角度。

在進(jìn)行了各種模擬后，我們得出了 "向南 10 度 "的角度，這個角度能使電池板安裝地點(diǎn)的發(fā)電效率最高。

- 安裝的太陽能電池板的實(shí)際尺寸是多少？

Nagata：我們在總部工廠所在大樓的屋頂上安裝了約 2,700 塊太陽能電池板，占地面積達(dá) 11,000 平方米，年發(fā)電量約為 1,500 兆瓦時。

這相當(dāng)于約 350 個普通家庭的年用電量，換算成廣島 MAZDA Zoom-Zoom 體育場夜間比賽（每年約 50 場比賽）的照明用電，相當(dāng)于一年約 11 年的發(fā)電量。

馬自達(dá)首次安裝太陽能電池板選擇在這里是有原因的。

馬自達(dá)首款電動汽車 MX-30 EV MODEL 的電池充電設(shè)施將安裝在這座建筑的地下。

通過將產(chǎn)生的電能輸送到緊鄰下方的電池充電設(shè)施并用于為電動汽車充電，可以最大限度地減少電能損耗并有效利用電能。

今年 6 月投入量產(chǎn)的 MX-30 e-SKYACTIV R-EV 的電池也在這里充電。

- 太陽能發(fā)電是否全部用于為 MX-30 EV MODEL/e-SKYACTIV R-EV 的電池充電？

Nagata：事實(shí)上，用于為 MX-30 EV MODEL/e-SKYACTIV R-EV 及其裝配的電池充電的電力約占太陽能電池板發(fā)電量的 20%。

其余 80% 用于其他生產(chǎn)流程。

為了保持穩(wěn)定的電力供應(yīng)，有必要不斷監(jiān)測光伏電池板的狀況。

一個人很難目測約 2,700 塊電池板的狀況，因此要求行動小組成員考慮各種方法。

- 開展了哪些具體研究？

中島：起初，我們考慮使用無人機(jī)替代人工進(jìn)行目視檢查。

工廠工程部已經(jīng)試用了無人機(jī)進(jìn)行高空檢查，因此我們提前設(shè)定了拍攝路線，并沿著一排排太陽能電池板拍攝了兩種圖像，一種是肉眼圖像，另一種是紅外圖像。

人們試圖從實(shí)際獲得的照片和視頻數(shù)據(jù)中識別異常情況非常耗時，因此我們不得不尋找另一種方法。

高：因此，我們考慮能否創(chuàng)建一個系統(tǒng)，從發(fā)電量中檢測出異常情況，并在一定程度上縮小故障電池板的范圍。

但是，由于太陽能發(fā)電的電量取決于天氣情況，因此僅憑發(fā)電量很難立即判斷是否出現(xiàn)異常。

為了實(shí)現(xiàn)自動檢測，我們進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)，但沒有先例，也找不到解決辦法。

當(dāng)時，我在與中島先生和上野先生的討論中得到了一個提示，開闊了我的視野。

上野：在增加 "太陽能電池板的運(yùn)行管理 "這一新任務(wù)時，我們也意識到現(xiàn)場可用于新檢查的工時并不多。

當(dāng)我聽到高先生的擔(dān)憂時，我認(rèn)為可以通過將異常檢測系統(tǒng)化來盡量減輕現(xiàn)場的負(fù)擔(dān)。

我當(dāng)時正在部門內(nèi)牽頭推廣人工智能的使用，便向高先生建議："難道不能用人工智能來解決這個問題嗎？ 我很驚訝地發(fā)現(xiàn)，一個月后系統(tǒng)就準(zhǔn)備好了（笑）。

高：引進(jìn)太陽能電池板的初衷是 "用清潔的電力驅(qū)動清潔的電動汽車"，我們也意識到了現(xiàn)場的負(fù)擔(dān)，因此我們希望能夠立即生產(chǎn)出大量清潔的電力。

這是異常檢測圖，如果發(fā)電數(shù)據(jù)在紅色區(qū)域內(nèi)，則檢測通過。 異常檢測是通過提取每個功率調(diào)節(jié)器*的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行的。

功率調(diào)節(jié)器的簡稱：收集多個太陽能電池板產(chǎn)生的直流電并將其轉(zhuǎn)換為交流電的裝置。

自該系統(tǒng)開始運(yùn)行以來，已經(jīng)過去了一年左右的時間，我們已經(jīng)能夠檢測到一些異常情況，如電源調(diào)節(jié)器組件故障或某些太陽能電池板上有積雪等，從而做出了快速反應(yīng)。

隨著我們不斷讓人工智能從正常的發(fā)電數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，檢測的準(zhǔn)確性也在不斷提高。

- 安裝光伏電池板的效果如何？

永田：在 2021 年 7 月至 2011 年 6 月的兩年時間里，馬自達(dá)的太陽能發(fā)電設(shè)備減少了相當(dāng)于約 24 萬棵杉樹的二氧化碳排放量。

但是，為了在 2035 年之前實(shí)現(xiàn)全球工廠的碳中和，我們還需要從外部采購清潔電力。

除了公司內(nèi)部的太陽能發(fā)電設(shè)備外，我們還通過名為 "異地企業(yè) PPA"（Off-site Corporate PPA*）的系統(tǒng)，促進(jìn)從可再生能源中采購電力，與當(dāng)?shù)鼐用褚黄鹋p少二氧化碳排放量。

*異地企業(yè) PPA：電力供應(yīng)和需求企業(yè)相互合作，為實(shí)現(xiàn)碳中和社會和中國地區(qū)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的舉措。

該倡議通過允許馬自達(dá)向發(fā)電商長期購買來自可再生能源的電力，為實(shí)現(xiàn)碳中和社會和中國地區(qū)的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

- 最后，您的未來前景如何？

中島：我希望為越來越多的年輕員工提供支持，讓他們能夠更加享受工作，覺得工作更有意義。

就像光伏電池板的工作一樣，即使他們每天都在老老實(shí)實(shí)地工作，但只要稍微改變一下視角，就會有所領(lǐng)悟。

我認(rèn)為，我的職責(zé)就是支持他們，讓他們能更多地體驗(yàn)到發(fā)展自己工作的樂趣。

永田：今后，從商業(yè)角度來看，重要的不僅是減少二氧化碳排放，還有如何低成本、高效益地引進(jìn)可再生能源。

不僅是太陽能，我們正在進(jìn)行各種可再生能源的示范試驗(yàn)，因此我們希望探索根據(jù)其各自特點(diǎn)加以利用的可能性，在與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)合作、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排。

上野：在利用人工智能檢測太陽能電池板的異常情況方面，我們感受到了積極的回應(yīng)，因此我們正在努力擴(kuò)大人工智能的使用范圍，以解決其他問題。

我們希望不僅在公司內(nèi)部使用這種人工智能診斷技術(shù)，還能在異地企業(yè) PPA 中使用。

我們希望與當(dāng)?shù)睾屯獠扛鞣胶献?，為建立雙贏關(guān)系、有效維護(hù)太陽能發(fā)電做出貢獻(xiàn)。

高：在目前的太陽能電池板異常檢測系統(tǒng)中，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就會有專人去檢測，但我希望能提高效率。

例如，我認(rèn)為我們需要利用人工智能技術(shù)將異常情況縮小到一定程度，然后無人機(jī)自動拍攝異常情況并向我們報告。

我想在通過異地企業(yè) PPA 計(jì)劃等活動學(xué)習(xí)發(fā)電企業(yè)技術(shù)的同時，創(chuàng)建一個更好的系統(tǒng)。

除了光伏電池板的運(yùn)行，普蘭多技術(shù)部的部分工作還包括高空檢查等操作任務(wù)，這些檢查既耗時又危險。

我們希望創(chuàng)造出能夠減輕此類任務(wù)負(fù)擔(dān)并提高其效率的技術(shù)。

今后，馬自達(dá)將推動可再生能源的轉(zhuǎn)換，為生產(chǎn)使用更清潔電力的汽車做出貢獻(xiàn)，目標(biāo)是到 2035 年實(shí)現(xiàn)馬自達(dá)全球工廠的碳中和。

馬自達(dá)在 "馬自達(dá)博物館 "的 "汽車組裝流程參觀角 "安裝了太陽能發(fā)電顯示屏，以便客戶了解這些舉措。 我們希望您能參觀博物館。

希望您今后繼續(xù)關(guān)注馬自達(dá)的碳中和舉措！

原文參考：マツダ初の太陽光発電導(dǎo)入！ ～AIやドローンを活用し、カーボンニュートラルを推進(jìn)するプラント技術(shù)の仕事とは～ | MAZDA BLOG