四川高海拔山地光伏電站建設(shè)總結(jié)

李剛　袁強(qiáng)　吳穹　江浩　趙常明

摘? 要：高海拔山地光伏電站，海拔高，空氣較稀薄，年平均氣溫低，晝夜溫差大，其建設(shè)場地地表起伏不平，施工難度大，對運(yùn)輸、施工、設(shè)備選擇等都有著專門的要求。以國家電投四川公司在甘孜、阿壩地區(qū)建設(shè)的光伏電站為例，對高海拔地區(qū)光伏電站建設(shè)做了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：高海拔? 山地? 光伏? 建設(shè)

中圖分類號：TM615 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0030-03

Abstract： Because of the high altitude， thin air， low annual average temperature， large temperature difference between day and night， and the undulating construction site， the construction of the solar power station construction in high altitude mountains is difficult. There are special requirements for transportation， construction and equipment selection. Taking the solar power stations in Ganzi and Aba areas as examples， the construction of solar power stations in high-altitude mountains is summarized.

Key Words： High altitude; Mountains; Solar; Construction

高海拔山地光伏電站，海拔高，空氣較稀薄，年平均氣溫低，晝夜溫差大，其建設(shè)場地地表起伏不平，朝向各異，局部伴有中小型水沖溝和高原巖石殘丘等不利地形地質(zhì)條件，可利用面積大小不同，相對分散，施工難度和成本較大。

四川省地跨青藏高原、橫斷山脈、云貴高原、秦巴山地、四川盆地等幾大地貌單元，地勢西高東低，由西北向東南傾斜。地形復(fù)雜多樣，以龍門山-大涼山一線為界，東部為四川盆地及盆緣山地，西部為川西高山高原及川西山地。四川省日照分布的基本特征是高原多、盆地少，高原東春日照對于夏季，盆地春夏日照多于秋冬[1];太陽輻射年總量呈經(jīng)向分布，其東西差異達(dá)一倍以上;盆地南部及西南部都是四川省乃至全國太陽能資源貧乏地區(qū);川西高原是四川省太陽資源最為豐富地區(qū)，有很大的開發(fā)利用價(jià)值[2]。

根據(jù)四川省的地形特點(diǎn)和光照資源分布地點(diǎn)，光伏電站主要建設(shè)區(qū)域?yàn)楦首巍?、涼山及攀枝花地區(qū)。

1? 高海拔山地光伏電站建設(shè)特點(diǎn)

1.1 交通運(yùn)輸

高海拔山地光伏進(jìn)場道路大多為山道，路況差，大型運(yùn)輸車輛一般情況不能直達(dá)場區(qū)，大部分材料和設(shè)備都需要用中小型貨車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。由于高海拔山地光伏電站可用于布置光伏組件的資源十分有限，且考慮水土保護(hù)等因素，以及按照盡量減少地表破壞的原則，光伏檢修通道和施工便道修筑較少，從而導(dǎo)致支架、組件等搬運(yùn)主要依靠人工進(jìn)行，物料搬運(yùn)難度十分巨大，管理難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高[3]。因此，合理安排工期、優(yōu)化道路設(shè)計(jì)、加強(qiáng)協(xié)調(diào)管理是保證物料運(yùn)輸和管理高效、安全的有力保障。

1.2 支架及組件安裝

光伏支架和組件安裝是光伏發(fā)電站施工的主要工作之一，其安裝質(zhì)量和成型效果關(guān)系著電站整體美觀性和發(fā)電效率，但由于高海拔山地光伏電站地形制約，其施工難度遠(yuǎn)大于平原地區(qū)。因此，在支架基礎(chǔ)測量放樣時(shí)應(yīng)收集準(zhǔn)確的實(shí)測高程資料，然后對實(shí)測高程資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用不同長度的前后立柱調(diào)節(jié)支架整體平整度，在依山就勢的原則下盡量保證整體平順，減少組串間的錯(cuò)臺(tái)落差，以保證組件安裝成型后不被陰影遮擋，提高發(fā)電效率和整體美觀性[3]。方陣布置應(yīng)根據(jù)土地利用方式，盡量整齊美觀，節(jié)約土地，以方便后期運(yùn)行維護(hù)。

根據(jù)《四川省地面光伏電站規(guī)劃建設(shè)指導(dǎo)意見（試行）》，支架基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)土地性質(zhì)、地質(zhì)條件、建設(shè)方式選擇，原則上有條件的地區(qū)都應(yīng)使用螺旋樁技術(shù)，無法使用螺旋樁技術(shù)的應(yīng)優(yōu)先使用微孔灌注樁技術(shù)，限制使用混凝土樁基礎(chǔ)技術(shù)。

1.3 設(shè)備選型

設(shè)備選擇方面，高海拔山地地區(qū)氣候具有常年氣溫低、氣壓低、空氣稀薄、干燥、日溫差大的特點(diǎn)[4]，故在設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮高海拔地區(qū)的特點(diǎn)，選擇山地高原專用設(shè)備或性能滿足當(dāng)?shù)厥褂脳l件的設(shè)備。

高原氣候?qū)Ω邏涸O(shè)備的影響首當(dāng)其沖，海拔升高時(shí)，氣壓隨之降低，空氣的絕緣強(qiáng)度減弱，使電氣外絕緣降低而對內(nèi)絕緣影響很小[5]，而設(shè)備廠家實(shí)驗(yàn)是在正常海拔進(jìn)行的，因此對于以開關(guān)設(shè)備的額定工頻耐壓值和額定脈沖耐壓值來鑒定絕緣能力的，當(dāng)使用地點(diǎn)海拔超過1000m的，應(yīng)進(jìn)行校正。隨著海拔的升高，空氣密度降低，散熱條件變差，會(huì)使高壓電器在運(yùn)行中升溫增加，但空氣溫度隨海拔的增加又相應(yīng)遞減，其值基本可以補(bǔ)償由海拔升高對電器溫升的影響，一般海拔不超過4000m的，高壓電器額定電流值保持不變。

逆變器是光伏項(xiàng)目中最重要的設(shè)備之一，高原光伏電站在設(shè)備選擇方面，尤其在逆變器選擇方面應(yīng)滿足高海拔地區(qū)電氣技術(shù)要求。

（1）在海拔高度2000m及以上高原地區(qū)，逆變器應(yīng)選用高原型（G）產(chǎn)品或采取降容產(chǎn)品[6]。

（2）對用于海拔高于1000m，但不超過4000m處的設(shè)備的外絕緣，海拔每升高100m，其絕緣強(qiáng)度約降低1%。

（3）使用高原型逆變器，逆變器的電氣間隙和爬電距離必須滿足或優(yōu)于IEC62109《光伏發(fā)電系統(tǒng)用電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的安全》標(biāo)準(zhǔn)中的基本要求。

高海拔山地地區(qū)，可根據(jù)逆變器選型原則，結(jié)合廠址區(qū)域?qū)嶋H氣候、海拔等特性，以及高海拔地區(qū)逆變器降容影響，得出最佳容配比。容配比是指光伏電站中組件標(biāo)稱功率與逆變器額定輸出功率的比例[7]。最佳的容配比是基于項(xiàng)目的實(shí)測輻射數(shù)據(jù)和不同容量配置時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)的分析。在高海拔山地地區(qū)，如果按容配比1∶1設(shè)計(jì)，逆變器將無法滿足長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行?？山⒂?jì)算模型（不超容、超容5%、超容10%、超容15%、超容20%）進(jìn)行計(jì)算，得出度電成本趨勢線，度電成本最低對應(yīng)的容配比為最佳容配比[7]。

1.4 環(huán)保

由于高海拔山地地區(qū)生態(tài)脆弱，雨季比較集中，易發(fā)生山洪、山體滑坡、坍塌等自然災(zāi)害，環(huán)保方面更應(yīng)十分的重視。根據(jù)四川省當(dāng)?shù)氐恼咭?，?yōu)先使用螺旋樁，在環(huán)境敏感區(qū)禁止使用混凝土樁基礎(chǔ)技術(shù)，盡量減少土方開挖量。施工時(shí)，設(shè)置專門的垃圾、棄土、棄渣堆放區(qū)，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。合理安排生活區(qū)和工作區(qū)，按照規(guī)定進(jìn)行生活垃圾與生活廢水的處理與排放，對于臨時(shí)生產(chǎn)便道、材料轉(zhuǎn)運(yùn)等臨時(shí)道路進(jìn)行有效的植被恢復(fù)，對于緩坡或陡坡根據(jù)情況設(shè)置護(hù)腳墻、護(hù)坡、植被袋等水土保持和植被恢復(fù)措施。

2? 典型高海拔山地光伏電站列舉

國家電投四川公司在甘孜、阿壩地區(qū)的地面光伏電站項(xiàng)目均為典型的高海拔山地光伏電站。

2.1 甘孜正斗50MW光伏電站

該項(xiàng)目位于四川省甘孜州鄉(xiāng)城縣正斗鄉(xiāng)，場內(nèi)海拔3920～4010m，屬山地地貌。該地區(qū)有較大降雪量，且溫度低，在施工中，會(huì)避開冰霜期和低溫期，每年可施工周期短。因地處高原，工人工作效率比低海拔地區(qū)低，在施工過程中人力資源投入較低海拔地區(qū)高，工人的管理方面應(yīng)加大健康管理，對于“高原有害物質(zhì)檢測”不合格或有高原反應(yīng)的人員不應(yīng)安排進(jìn)場工作，現(xiàn)場需常備高原常用藥物，定期開展高原救護(hù)知識(shí)培訓(xùn)。

該地區(qū)項(xiàng)目中組件的布置多采用隨坡布置的形式，以減少開挖土方量，以保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，減少施工成本;隨地形布置的組件方陣之間因地勢高低不平，光伏陣列若設(shè)計(jì)布置不合理，容易造成陣列之間、陣列與山體地形等之間形成互相遮擋，影響發(fā)電量。該地區(qū)光伏陣列隨地形布置，陣列分區(qū)上面難以形成方正和清晰的陣列區(qū)域分界線。該地區(qū)光伏陣列應(yīng)布置在向陽面的緩坡上，但可能遇到有些山體朝向不規(guī)則或朝向與正南有一定偏角，陣列在布置時(shí)候可能與正南方向有一定的偏角。

2.2 阿壩金川縣撒瓦腳30MW光伏電站

該項(xiàng)目位于四川省阿壩州金川縣境內(nèi)，場址地最高海拔4150m，為世界海拔最高山地光伏。2018年11月1日開工，克服交通運(yùn)輸難、施工條件惡劣、工期短等重重困難，不到2個(gè)月時(shí)間讓項(xiàng)目如期投運(yùn)，完成了正常周期為半年的建設(shè)任務(wù)。

3? 結(jié)語

高海拔山地光伏電站因受地形地貌條件限制，與地勢平坦地區(qū)光伏電站建設(shè)相比，存在物料運(yùn)輸與管理、支架基礎(chǔ)施工、支架和組件安裝、廠區(qū)排水等方面的困難。因此，高海拔山地光伏電站建設(shè)必須提前策劃、統(tǒng)籌安排、配足資源、動(dòng)態(tài)管理，才能有效確保工期、節(jié)約成本、保證安全。

參考文獻(xiàn)

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