山地光伏電站總圖布置方法及施工難點(diǎn)解決方案

特變電工新疆新能源股份有限公司 ■ 買(mǎi)發(fā)軍 呂丹

中國(guó)船舶重工集團(tuán)西安第七O五研究所海源測(cè)控技術(shù)有限公司 ■ 白榮麗

0 引言

因山地光伏電站所處地理位置地形高低起伏、坡向差異大，部分區(qū)域溝壑縱橫交錯(cuò)，局部伴有小型水沖溝或高原巖石芽殘丘，可利用面積大小不同、相對(duì)分散等各種復(fù)雜環(huán)境因素，導(dǎo)致此類(lèi)型電站設(shè)計(jì)和施工難度極大。隨著“領(lǐng)跑者”項(xiàng)目的陸續(xù)開(kāi)展，山地光伏電站的比例逐步增加，以往荒漠電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和施工方案已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足山地光伏電站的建設(shè)需求。根據(jù)近幾年項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本文主要從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)角度，對(duì)山地光伏電站總圖布置方法和施工難點(diǎn)解決方案進(jìn)行闡述，可有效解決山地光伏電站面臨的難題。

1 山地光伏電站總圖布置方法

1.1 發(fā)電量最大化布置方案

發(fā)電量最大化布置方案根據(jù)不同的坡體走向，將山體劃分為不同類(lèi)型的小區(qū)域，并根據(jù)山體走向進(jìn)行分類(lèi)，坡度朝向類(lèi)似的地形采用相同的布置方式，通過(guò)調(diào)整光伏組件所在平面，使其盡量保證朝向?yàn)槟?，傾角為最佳傾角[1]。

設(shè)計(jì)圖紙需提供兩端坐標(biāo)及相對(duì)坐標(biāo)，施工單位通過(guò)電腦計(jì)算出各樁位坐標(biāo)，導(dǎo)入GPS之后打點(diǎn)確定樁位。圖1為中電投曲陽(yáng)某項(xiàng)目，采用了發(fā)電量最大化布置方案。

圖1 發(fā)電量最大化布置圖

發(fā)電量最大化布置方案的優(yōu)點(diǎn)：

1)朝向基本朝南，支架安裝角度接近于最佳傾角，可保證發(fā)電量最大化；

2)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員技術(shù)水平要求較低，只需要根據(jù)提供的坐標(biāo)打孔即可，便于流水化作業(yè)；

3)整個(gè)方陣方位角差別不大，集中式逆變器和組串式逆變器均適用。

發(fā)電量最大化布置方案的缺點(diǎn)：

1)不同坡向組件布置差異大，整體視覺(jué)效果欠佳；

2)施工前期樁位坐標(biāo)計(jì)算量較大；

3)現(xiàn)場(chǎng)施工人員靈活性較差，如地形圖不準(zhǔn)，需要進(jìn)行局部調(diào)整，導(dǎo)致進(jìn)度較慢。

1.2 外觀整齊美觀布置方案

外觀整齊美觀布置方案采用隨坡就勢(shì)原則，所有光伏組件均東西向布置，從外觀上看，所有光伏組件均為“一”字沿東西向布置。

設(shè)計(jì)圖紙只需要提供一端坐標(biāo)及單組支架相對(duì)位置圖，施工單位可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)放線(xiàn)，自行調(diào)整鉆孔位置。圖2為三峽新能源曲陽(yáng)某項(xiàng)目，采用了外觀整齊美觀的布置方案。

圖2 外觀整齊美觀布置圖

圖3 每組支架左上角樁位坐標(biāo)標(biāo)注圖

圖4 樁位相對(duì)位置關(guān)系圖

外觀整齊美觀布置方案的優(yōu)點(diǎn)：

1)光伏組件沿東西向蜿蜒布置，整體視覺(jué)效果壯觀；

2)不需要計(jì)算每個(gè)樁位坐標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)放點(diǎn)后自行確定樁位；

3)施工較靈活，施工單位可根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┳鴺?biāo)和間距等信息，適當(dāng)增減光伏組件數(shù)量[2]。

外觀整齊美觀布置方案的缺點(diǎn)：

1)各區(qū)域光伏組件的朝向和角度差別較大，影響一定的發(fā)電量；

2)現(xiàn)場(chǎng)施工需邊放點(diǎn)邊施工，對(duì)施工隊(duì)伍整體素質(zhì)要求較高，打孔較慢；

3)因各方陣方位角差別大，建議采用具有多路MPPT功能的組串式逆變器。

1.3 兩種布置方案對(duì)比

從以上兩個(gè)案例可以看出，對(duì)發(fā)電量要求較高、美觀度要求較低的項(xiàng)目，建議采用發(fā)電量最大化布置方案，如中電投曲陽(yáng)某項(xiàng)目；對(duì)美觀度要求較高、發(fā)電量要求較低的項(xiàng)目，建議采用外觀整齊美觀布置方案，如三峽新能源曲陽(yáng)某項(xiàng)目。

在電站實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于受到很多其他因素的影響，需要從發(fā)電量、施工進(jìn)度、電站美觀度等多方面進(jìn)行考慮，做到精細(xì)化設(shè)計(jì)。

2 山地光伏電站施工難點(diǎn)解決方案

2.1 樁位坐標(biāo)計(jì)算工作量大

一般設(shè)計(jì)院提供的光伏總平面布置圖僅給出一組支架兩端中間部位的位置坐標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需通過(guò)樁位相對(duì)位置關(guān)系推算樁位的坐標(biāo)。而在支架基礎(chǔ)樁位布置圖中，只有每組支架左端中點(diǎn)與各樁的相對(duì)位置關(guān)系，導(dǎo)致計(jì)算相鄰組串的樁位坐標(biāo)時(shí)較為困難，二次計(jì)算工作量較大。

解決方案：在支架基礎(chǔ)樁位布置圖上標(biāo)注坐標(biāo)時(shí)，標(biāo)注每組支架的左上角樁位坐標(biāo)(見(jiàn)圖3)，再配以樁位相對(duì)位置關(guān)系圖(見(jiàn)圖4)，這樣在計(jì)算其余樁位坐標(biāo)時(shí)較為容易理解，且計(jì)算較為簡(jiǎn)單?，F(xiàn)場(chǎng)放點(diǎn)前需將樁位坐標(biāo)導(dǎo)入GPS儀器中，對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的項(xiàng)目，為避免錯(cuò)誤，可利用CAD插件(coodsheet.dvb)將每個(gè)方陣的樁位坐標(biāo)做成Excel表格，提供給施工單位[3]。

2.2 支架立柱、斜支撐及背拉桿浪費(fèi)嚴(yán)重

受山地光伏電站地形地貌影響，在坡度較大地方會(huì)出現(xiàn)后立柱過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象，如圖5所示，需要現(xiàn)場(chǎng)切割，造成材料的浪費(fèi)。圖6為背拉桿過(guò)長(zhǎng)無(wú)法張緊的情況，由于背拉桿兩端都有套絲，若中間切割再焊接并進(jìn)行防銹處理，將大幅增加工作量。斜支撐過(guò)長(zhǎng)無(wú)法按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)角度進(jìn)行安裝到位，起不到支撐作用，從而影響支架穩(wěn)定性。

圖5 后立柱過(guò)長(zhǎng)需現(xiàn)場(chǎng)切割圖

圖6 背拉桿過(guò)長(zhǎng)無(wú)法張緊圖

解決方案：在設(shè)計(jì)支架時(shí)，需要根據(jù)不同坡向坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供不同坡度下后立柱、后拉條及斜支撐的下料長(zhǎng)度。在總平面布置圖中，需要注明每個(gè)區(qū)域不同坡向的坡度為多少，根據(jù)不同坡度統(tǒng)計(jì)各長(zhǎng)度的材料數(shù)量，后續(xù)施工時(shí)按照?qǐng)D紙標(biāo)注坡度，選用不同長(zhǎng)度材料，盡可能減少切割浪費(fèi)[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著光伏電站容量不斷增加，地勢(shì)平坦、建設(shè)條件較好的土地資源日趨減少，山地等建設(shè)條件次之的土地將成為重要的光伏電站建設(shè)資源。然而由于山地光伏電站的復(fù)雜環(huán)境因素，導(dǎo)致系統(tǒng)匹配損失大，給設(shè)計(jì)和施工造成一定難度。本項(xiàng)目提出的總圖布置方法和施工難點(diǎn)解決方案能夠很好地解決現(xiàn)階段復(fù)雜山地光伏電站所面臨的難題，為后期山地光伏電站設(shè)計(jì)和施工提供參考。