山地光伏電站施工控制要點(diǎn)分析

馮斌

摘要：在地理位置比較復(fù)雜的環(huán)境下建設(shè)的光伏電站，例如山地丘陵等起伏不平、具有凹凸以及朝向不同等復(fù)雜的地形被稱為山地光伏電站。其具有的特點(diǎn)是面積不規(guī)則，地形分散，設(shè)計難度較大，在建成本高以及發(fā)電效率較低等。本文從通渭縣40兆瓦光伏電站施工建設(shè)過程中的材料運(yùn)輸管理、支架基礎(chǔ)施工、輸電線路以及場區(qū)排水布置等設(shè)計施工方面進(jìn)行深入的分析，對山地光伏電站施工進(jìn)行探討并提出相關(guān)的措施。

關(guān)鍵詞：山地;光伏電站;施工控制要點(diǎn);分析

1、通渭縣40兆瓦山地光伏電站特點(diǎn)

在山地丘陵等復(fù)雜地形情況下建設(shè)的光伏電站其場地大部分沙化、荒漠化以及石漠化等現(xiàn)象比較突出，地形地面凹凸不平，朝向各異并一小部分還具有水沖溝，在這樣不利的地質(zhì)環(huán)境條件下建設(shè)光伏電站可以利用的面積大小不等且分散;

這在一定程度上加大了建設(shè)施工難度和施工成本，然而其土地利用成本相對較低，便于管理，對周邊的生活擾動較少，在土地利用率上很高等優(yōu)勢。40兆瓦光伏電站建設(shè)于甘肅定西市通渭縣的榜羅鎮(zhèn)境內(nèi)，其地理位置處于溫帶半濕潤半干旱性季風(fēng)氣候，該地區(qū)的區(qū)域的構(gòu)造相對比較穩(wěn)定，電站光伏場區(qū)一半位于川地，一半位于山地。川地區(qū)域坐北朝南，無遮陰的要求，且當(dāng)?shù)厝照漳贻椪樟坑?852.8MJ/m2（水平面）（NASA數(shù)據(jù)），年均有效日照時數(shù)約為1888h（傾斜面，NASA數(shù)據(jù)）。

山地地區(qū)地勢為梯田狀和常規(guī)山地，周邊溝坎較多，落差較大，項目用地不是很工整。所選區(qū)域坐北朝南，無遮陰的要求，且當(dāng)?shù)厝照漳贻椪樟坑?852.8MJ/m2（水平面）（NASA數(shù)據(jù)），年均有效日照時數(shù)約為1888h（傾斜面，NASA數(shù)據(jù)）。

2、山地光伏電站施工控制要點(diǎn)分析

2.1材料的運(yùn)輸與管理

通渭縣40兆瓦山地光伏進(jìn)場道路毗鄰縣道，故以縣道和鄉(xiāng)道為主，但是大部門為山路，道路坡抖彎急，路況比較差，大多材料設(shè)備都不能通過大型運(yùn)輸車輛運(yùn)輸?shù)綀鰠^(qū)，只能采用中小型貨車轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)場區(qū)?？捎糜诓贾霉夥M件的資源有限并因水土保護(hù)等因素的影響，同時根據(jù)對地表破壞減少的原則，光伏區(qū)域檢修通道以及施工便道修筑相對較少，造成光伏支架組件等材料只能靠人工搬運(yùn)進(jìn)行，這給材料運(yùn)輸帶來很大的難度。

同時，光伏電站物資數(shù)量巨大，以通渭縣40兆瓦光伏電站為例，光伏組件、支架、電纜線、鋼筋、水泥、砂石料等物資總量超過4萬噸，而通常情況下施工周期則為6個月，這樣下來每天平局得數(shù)十次進(jìn)行往返倒運(yùn)材料，這將導(dǎo)致運(yùn)輸量大任務(wù)重，管理難度增加，安全風(fēng)險相對較高。所以為了確保材料的運(yùn)輸以及高效的管理，應(yīng)該對工期進(jìn)行科學(xué)合理的安排，對材料的儲存場地進(jìn)行規(guī)劃，完善修建道路以及加強(qiáng)協(xié)調(diào)管理等。

2.2光伏支架基礎(chǔ)施工

通渭縣40兆瓦光伏電站場址位于通渭縣文樹鄉(xiāng)文樹村境內(nèi)，地面高程1803～1850m，地形部分原為梯田農(nóng)耕用地，現(xiàn)今經(jīng)平整地勢較為平坦，還有一部分依然是山地梯田和原山地場區(qū)，按照場區(qū)所在的地質(zhì)資料擬建場地抗震設(shè)防烈度為8度，且地震加速度為0.2g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0.45s，根據(jù)單體擬建建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)荷載特征及地基土主要物理力學(xué)性質(zhì)，故采用樁基礎(chǔ)方案，對于小型的箱式變壓器等設(shè)備基礎(chǔ)可以局部地基處理來滿足設(shè)計要求。

在平整后的弄耕用地施工時，考慮該光伏電站為農(nóng)光互補(bǔ)電站，為發(fā)電的同時便于農(nóng)田耕作，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，故樁基礎(chǔ)采用4m長預(yù)制管樁，設(shè)計為單排樁基礎(chǔ)，預(yù)制管樁外漏高度為2m。山地施工時，地貌都是地形復(fù)雜的荒地，還不能進(jìn)行農(nóng)田的耕種，為了對施工成本節(jié)約以及水土的保持保護(hù)，故山地采用雙排混凝土灌注樁基礎(chǔ)，樁基外露地面高度為20cm。

2.3光伏電站設(shè)備選型

山地光伏電站最重要的設(shè)備選型則是逆變器，同時還必須注意其組件的選擇以及匯流箱、箱變和可調(diào)支架等?，F(xiàn)階段主要有A組串式逆變器、B山地型集中式逆變器、C常規(guī)集中式逆變器、D集散式逆變器這四種逆變器，其各自具體的特點(diǎn)則是：

A組串式逆變器（常見40kw）

改組逆變器相較于其他的具有更高的發(fā)電量，其單臺容量小適用于山地電站。根據(jù)該逆變器的容量通常建議使用小型山地光伏電站，如果應(yīng)用于大型山地電站則需要上千臺，這樣就會導(dǎo)致系統(tǒng)諧波震蕩，以及存在安全風(fēng)險。

B山地型集中式逆變器（500-630kw）

該類型的逆變器具有多組MPPT的逆變器設(shè)計，適合用于大型山地電站，針對山丘電站而開發(fā)的機(jī)型，其優(yōu)勢是經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性以及電網(wǎng)友好性等，同時還可以布置組件規(guī)?？刂圃?25kw，使其在設(shè)計施工可行性和發(fā)電的高效性上都可以兼具。

C常規(guī)集中式逆變器

該逆變器只有1-2路MPPT且適合于常規(guī)的地形比較平坦的場區(qū)，很容易受到各種各樣的復(fù)雜情況的影響，造成在MPPT跟蹤曲線上出現(xiàn)多個波峰，這對系統(tǒng)的使用壽命以及發(fā)電量都有很大的影響。

D集散式逆變器（500-630kw）

該逆變器加強(qiáng)對系統(tǒng)交直流端口電壓的提升以及線損降低來傳輸損耗，同時采取多路的MPPT技術(shù)來減少對組件的失配損失，對發(fā)電量進(jìn)行提高，然而現(xiàn)階段因該逆變器在穩(wěn)定性、故障率以及維護(hù)成本等方面相對較高，并不是山地逆變器的最佳選擇。

在本次通渭縣40兆瓦光伏電站中，根據(jù)電站發(fā)電單元矩陣劃分設(shè)計特點(diǎn)，此項目則選用的為50kw容量的組串式逆變器，其體積較小便于運(yùn)輸和安裝以及后期的維護(hù)保養(yǎng)。

2.4 山地光伏電站35kW輸電線路的設(shè)計與施工

建設(shè)于山地光伏的電站由于地表起伏、朝向各異以及還有部分中小型水沖溝等，在這樣不利的地質(zhì)條件下，給35kW輸電線路的設(shè)計和施工帶來極大的困難，且成本較高。通渭縣40兆瓦光伏電站在項目初始階段，經(jīng)對項目施工所在地以及國家電網(wǎng)變電站的實地考察后，經(jīng)與有關(guān)設(shè)計院溝通，提出了相關(guān)設(shè)計變更意見如下：

1.輸電線路架空敷設(shè)

原35kV輸電線路為兩條，均接入對端110kV四新升壓站，經(jīng)與設(shè)計院溝通變更為一條35kV輸電線路，該輸電線路為單塔雙回路線路，此次變更節(jié)約了線路施工1/4成本，約300萬左右，也減少了線路方面征地面積和征拆工作量。

2.電纜直埋方案

在通渭山地光伏電站施工過程中，場區(qū)兩條35kV輸電線路于輸電線路1號塔之間有一條35kV引洮工程的輸電線路經(jīng)過，按照國網(wǎng)甘肅省電力公司要求，故我方連接該線路采用的是直埋電纜方案，埋設(shè)深度符合國家電力工程施工質(zhì)量要求，一方面便于施工，另一方面便于后期維修保養(yǎng)。

2.5場區(qū)排水布置與施工

通渭山地光伏電站場地由于地勢起伏，其地質(zhì)條件為濕陷性黃土，同時存在自然沖溝較多，以及道路和光伏陳列施工的原因，這樣就會造成雨水匯流和自然滲透，因此，在水土流失減少以及安全隱患降低方面的措施上就有必要進(jìn)行科學(xué)合理的對場區(qū)的排水布置和施工。通渭山地光伏電站則是利用天然沖溝和場內(nèi)道路排水邊溝形成綜合排水系統(tǒng)作為排水布置的原則，同時還以疏導(dǎo)引排為主，在坡頂山腰等部位設(shè)置合適的截水溝輔助引流。還得考慮接地、電纜、橋架等施工事形成的溝坎對水流的影響。

3、施工注意事項

3.1山地光伏電場在施工前一定要結(jié)合實際地形地貌和地質(zhì)條件選擇合理的設(shè)計，在光伏組件設(shè)計布置時注意要避開山地陰面和溝壑位置，讓光伏組件能夠充分的利用太陽能資源。

3.2 在山坡進(jìn)行光伏組件基礎(chǔ)施工時，盡量保持原地形地貌，減少水土流失、降低安全隱患。

3.3 在山地進(jìn)行施工時，因地形復(fù)雜，水保環(huán)保等因素，因此必須對施工的技術(shù)方案進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，確保安全施工。

3.4 在山地光伏電場場區(qū)集電線路施工時，選擇合適的電纜敷設(shè)設(shè)計和施工方案。高壓電纜敷設(shè)長度大于500m時，注意增設(shè)電纜檢查井。

3.5 山地光伏電場在送電試運(yùn)營前對場區(qū)電氣設(shè)備和集電線路進(jìn)行仔細(xì)的電氣試驗檢測，防止送電時安全事故的產(chǎn)生，導(dǎo)致沒有必要的損失。

4、結(jié)論

綜上所述，通過通渭縣40兆瓦山地光伏電站的建設(shè)可以得出：建設(shè)位于地形地貌等復(fù)雜的地質(zhì)條件的山體上的光伏電站更為困難，其勘測、設(shè)計、設(shè)備選型和施工方案相對于平地建設(shè)光伏電站有了更高的要求。

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