光伏電站土建設計原則探討

陶鐵鈴+陳玉梅

摘 要：隨著能源危機的不斷加深，建筑能耗的顯著增長，光伏產(chǎn)品在市場應用中不斷推廣， 我國的光伏發(fā)電規(guī)模建設也進入到快速發(fā)展時期。本文主要分析屋面光伏電站土建設計方法和地面光伏電站設計方法，為光伏電站土建設設計提供使用的設計思路，從而為光伏電站土建設設計工作人員提供參考數(shù)據(jù)。

關鍵詞：光伏電站；土建；設計原則

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.109

隨著分布式電站和地面光伏電站的廣泛應用，光伏電站設計逐漸趨于成熟，尤其是土建設計成為光伏發(fā)電站設計的重要組織部分，地面光伏電站土建設主要包括以下幾個部分：支架基礎；圍欄；道路；綜合樓；電控樓；逆變小室單元。屋面光伏電站土建設設計主要包括以下幾個方面：（1）鋼結(jié)構(gòu)屋面基礎設計；（2）混凝土屋面基礎設計。屋面光伏電站，一方面承擔著電力供應作用，另外一方面又沒有占用過多的土地資源，節(jié)約了大部分的資源。

盡管我國在不斷地推動光伏電站的建設和開發(fā)，但是我國仍然是一個光伏組建生產(chǎn)的大國和光伏電力上網(wǎng)的小國。出現(xiàn)上述情況的主要原因是：（1）光伏發(fā)電站的投資成本過高且經(jīng)濟效益低，部分光伏發(fā)電站的建設補貼不夠到位；（2）大多數(shù)集中式光伏發(fā)電站由于處在偏遠地區(qū)，部分電網(wǎng)系統(tǒng)共未能覆蓋，所以造成光伏電力上網(wǎng)輸送困難；（3）光伏項目與建筑結(jié)合 相對而言比較少，一些基礎設計經(jīng)驗不夠足，建筑設計過于重視功能效果的觀念未發(fā)生相應改變，對可再生能源的利用被忽視；（4）近年來國內(nèi)光伏上網(wǎng)得到相關文件許可，但是服務不夠到位，光伏電力上網(wǎng)補貼額度比較低，嚴重阻礙了企業(yè)在國內(nèi)市場中的相應發(fā)展。作者從地面光伏電站和屋面光伏電站土建設設計等方面，簡要分析光伏電站土建設設計方法和相關思路[1]。

1 地面電站土建設的相關設計

1.1 選擇合適的站址

從自然條件來看，需要充分考慮到這幾個方面：太陽能光資源；交通條件；用水條件；場區(qū)用電情況。

從接入電網(wǎng)條件的角度來看，需要充分考慮到：調(diào)查光伏廠區(qū)與接入點之間的距離；假如項目所在地與接入電力系統(tǒng)的變電站比較遠，則需要綜合考慮輸電線路造價過高問題[2]。

1.2 圍墻設計

光伏發(fā)電站的圍欄設計需要充分考慮到以下幾種因素：圍欄的遮擋因素；組件因素；美觀因素；經(jīng)濟因素；實用因素。圍墻設計的結(jié)構(gòu)形式通常為：磚混合；鋼絲網(wǎng)；鋼鑄鐵。

1.3 支架基礎設計

根據(jù)地質(zhì)的基本情況，從而確定好支架基礎形式。在一般情況下，常用的支架基礎有以下幾種：條形基礎；灌注樁基礎；獨立基礎；微孔灌注鋼管樁；巖石錨桿基礎；方樁基礎；化學植筋基礎。在設計直接基礎設計角度來看，需要根據(jù)場區(qū)的地勘報告，再分析場區(qū)的基本地質(zhì)類型，通過軟件計算來加以校核，最終確定好何種形式的支架基礎。

1.4 綜合樓的設計

綜合樓主要用于電站辦公的建筑物，通常布置在辦公室、會議室和衛(wèi)生間等。建筑物的各個功能的不同分工分為工作單元和生活單元方面，通過門廳和走廊之間的互為聯(lián)系，要達到既有聯(lián)系又相對而言獨立的效果。在屋頂通常會設置觀光平臺，建筑整體的立面更為美觀和協(xié)調(diào)，建筑物的使用功能一般為業(yè)主的需求而加以設計。

1.5 總圖運輸設計和豎向布置設計

豎向設計是確定設施和 建筑高程關系的工作，要根據(jù)廠區(qū)地形、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等基本要求，最終確定好廠址區(qū)域中的建設設計工程量和場地設計工程量之中。道路的工程設計需要充分結(jié)合 變電站內(nèi)的原有道路布置系統(tǒng)，再合理的規(guī)劃好道路的基本位置，從而方便能夠?qū)ν饨煌?，再形成良好的交通路網(wǎng)。另外，需要盡最大努力減少道路的跨越溝渠，減少橋梁工程量，便于節(jié)省工程投資，保證工程量在最為節(jié)省的條件下做到道路暢通狀況。根據(jù)道路設計的相關規(guī)范和道路用途設計用材方法和施工方法。

1.6 電控樓的基本設計

電控樓通常含有以下幾種工作單元：低壓配電室；控制室；10KV開關柜；備品備件間。各個工作單元之間布置需要滿足電氣設計的基本要求。

1.7 逆變升壓單元設計

根據(jù)電氣基本要求和光伏發(fā)電站設計年限要求，在一般情況下，逆變升壓單元可以根據(jù)以下幾種形式：砌體結(jié)構(gòu)逆變器小室；集裝箱式逆變升壓設備。

2 屋面電站土建設計

2.1 新建大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面支架基礎設計

（1）向主體建筑設計院提供支架的連接方式；（2）配合主體設計院進行屋面瓦選型，保證光伏組件支架扣件和鋼結(jié)構(gòu)彩鋼瓦配套關旭；（3）向主體建設設計院提供屋面光伏組建的活載，供主體院設計提供網(wǎng)架受力構(gòu)件大小。

2.2 新建混凝土屋面支架基礎設計

（1）配合主體設計院在設計之初完成好屋面支架基礎，預留埋件，在成品圖紙前負荷是否滿足光伏組建的安裝要求；（2）向主體建筑設計院提供屋面鋪設光伏組件之后的活載；（3）向主體建筑設計院提供支架基礎尺寸和支架安裝方式。

2.3 已建混凝土屋面支架基礎設計

（1）根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)平面的結(jié)構(gòu)形式，盡最大努力將支架的著力點布置在屋面梁上；（2）向主體建筑設計院提供已建屋面鋪設光伏組建的活載，以供復核屋面結(jié)構(gòu)更為安全，一旦超出屋面所承受的負荷，則需要提供局部加固措施。

2.4 支架與屋面之間的連接

（1）新做的混凝土支墩，需要將支架和預留埋件與支架連接好，與此同時修復屋面防水層；（2）新增加的支架底梁剛度被直接放置在屋面之上，根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗，剛性屋面則需要上述方式。

2.5 已建大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面支架基礎設計

（1）利用原有的結(jié)構(gòu)柱和結(jié)構(gòu)梁等架設支架結(jié)構(gòu)，加固原有的梁柱結(jié)構(gòu)；（2）與原有屋面 結(jié)構(gòu)完全脫開，在原結(jié)構(gòu)的四周建立好屋面結(jié)構(gòu)和梁柱結(jié)構(gòu)，但是此種方法造價過高。

3 結(jié)束語

綜上所述，即使已經(jīng)有諸多參考經(jīng)驗在光伏電站土建設設計規(guī)范中，但是其規(guī)范內(nèi)容較為籠統(tǒng)，只能夠給設計工作人員提供大概方向 ，因此無法滿足設計的基本需求。本文從屋面光伏電站土建設設計和地面光伏電站土設計等方面展開論述，從而能夠詳細描述出光伏電站土建設設計中各個環(huán)節(jié)的設計方法和設計要點，最終提供可供參考的數(shù)據(jù)。

參考文獻：

[1]買發(fā)軍，白榮麗.光伏電站土建設計原則探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015，14（16）：7115.

[2]陽曉原，鄧嵐，王小軍等.湛江特呈島光伏電站項目水土保持植物措施評價[J].廣東水利水電，2010，15（07）：29-31，41.endprint