光伏EPC 項目設計優(yōu)化的重要性

王金平

河北省電力建設第一工程公司

光伏支架及支架基礎是支撐太陽能光伏板重要受力構件，根據(jù)不同的地形、地質(zhì)、氣候等條件其設計形式也是多種多樣，如何根據(jù)不同地形和地質(zhì)情況設計出既滿足受力要求又能最大限度降低工程造價的樁基和支架形式，是降低工程造價的一個重要途徑。本文對比承德某20MWp 光伏項目前后兩種設計的優(yōu)化過程，揭示了設計優(yōu)化對于控制工程造價的重要作用。

光伏發(fā)電作為一種新型的清潔能源在國家的大力支持下，近幾年在我國得到迅速發(fā)展，由于其結構簡單、施工難度小、造價相對較低，很多光伏項目都采用了EPC 模式進行發(fā)包。我公司承攬承德某20MWp 光伏項目的發(fā)包方式屬于小型EPC 發(fā)包模式，施工單位負責樁基礎、地面支架的設計、采購、安裝及光伏板的安裝。本文通過對投標初設階段和中標后的施工優(yōu)化階段兩種方案的對比，以實例形式表明光伏項目設計優(yōu)化對工程造價的影響，設計優(yōu)化的重要性。

工程概況

建設場地

承德某20MWp 光伏發(fā)電工程站址地處承德縣，海拔高度約450。

地形地貌及工程地質(zhì)情況

工程所處丘陵地帶，地面上主要覆蓋刺槐、長草等植被。所屬土地性質(zhì)為山坡荒地。地形坡度相對較緩。

場區(qū)勘測范圍內(nèi)，地基土層主要由人工填土、第四系全新統(tǒng)粉土、粉質(zhì)粘土、礫砂、碎石土與侏羅系中侏羅統(tǒng)的泥巖、砂巖組成。

（1）場區(qū)組件部分：地貌單元為低山丘陵，地勢較平緩，地層描述如下：

粉土①：褐黃色，稍密，稍濕，土質(zhì)不均勻，含植物根系，偶見姜石，局部夾碎塊石；該層僅局部分布，厚度0.50m～4.00m。

粉土②：紅褐色，稍密，稍濕，土質(zhì)不均勻，局部夾碎塊石；該層僅局部分布，厚度0.50m～3.00m。

泥巖③：紅褐色，全風化，原巖結構已破壞，上層呈粉土狀，局部夾有強風化碎塊；該層僅局部分布，厚度1.00～3.00m。

泥巖④：紅褐色，強風化，泥質(zhì)結構，薄層狀構造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體極破碎～破碎，上部呈碎石狀，粉土充填；該層僅局部分布，該層未揭穿。

砂巖⑤：灰黃色，全風化，主要礦物成分為石英、長石，原巖結構已破壞，上層呈礫砂狀，局部夾有強風化碎塊；該層僅局部分布，厚度1.00m～3.00m

砂巖⑥：灰黃色，強風化，粒狀結構，薄～中厚層狀構造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，上部呈碎石狀；該層僅局部分布，厚度3.00m～5.00m。

砂巖⑦，灰黃色，中風化，粒狀結構，中厚層狀構造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎；本次勘察期間未揭穿。

工程范圍

全場20 個方陣樁基礎（地下及地上部分）及配套固定支架系統(tǒng)的材料采購、制作加工及運輸、安裝調(diào)整至集成。

本項目合同采用固定總價的合同形式。基礎和支架部分清單表如下。

合同形式

其中樁基礎總量固定、樁基形式由投標單位根據(jù)現(xiàn)場情況自行確定。

樁基礎方案投標階段初步選型與優(yōu)選

根據(jù)現(xiàn)場的地形及現(xiàn)場試樁，部分地質(zhì)適合螺旋鋼樁，大部分地質(zhì)適合采用灌注樁，下面需要對上述兩種地樁形式的特點進行對比：

螺旋鋼樁的優(yōu)點是：工廠批量生產(chǎn)，定位準確，直接鉆入土層即可，施工速度快。

螺旋鋼樁的缺點：對地質(zhì)情況要求較高，僅適合軟弱土層地質(zhì)，并且對定位儀器及工人施工準確度高。

灌注樁的優(yōu)點：適合在高地起伏的山地和丘陵地帶施工，定位難度小，施工速度較快。

灌注樁的缺點：不適合地質(zhì)松散的沙土地質(zhì)，這種地質(zhì)打孔機械施工效率低，且容易出現(xiàn)塌孔的情況。

通過兩種樁型優(yōu)缺點對比及使用條件，可以看出灌注樁更更適合本項目，盡管在試樁階段部分地質(zhì)也能夠使用螺旋鋼樁，但由于地質(zhì)分布的復雜性，一旦在某一地區(qū)集中采用，遇到特殊情況時可能造成廢樁的情況，因此只能采用灌注樁。

我公司中標后通過市場調(diào)查，選擇了適合本項目的兩種方案，分別是葉片式預埋灌注鋼樁和地錨式灌注樁。二者的基本形式如圖1 所示。

圖1

葉片式預埋灌注鋼樁定型后可在工廠里批量生產(chǎn)，運抵現(xiàn)場后可以直接放置在鉆孔中，位置調(diào)整準確后灌注混凝土。

地錨式灌注樁鋼筋錨栓上部鋼管結構可在工廠里批量生產(chǎn)，上部鋼管結構運抵現(xiàn)場后，需要與下部錨筋焊接在一起后，放進鉆孔，位置調(diào)整準確后灌注混凝土。

從施工速度角度分析葉片式預埋灌注鋼樁施工速度相對較快，從錨固強度及經(jīng)濟利益角度分析，地錨式灌注樁錨固效果更好，更加經(jīng)濟。

我單位在中標進場后，最終決定全部采用地錨灌注樁基礎，雖然在施工速度上比葉片式預埋灌注鋼樁要慢，但完全能夠滿足建設單位的要求，并且在滿足工期的前提下，大幅降低了成本，雙葉片灌注地樁材料費約為120 元/根，地錨灌注樁材料費約為60 元/根，采用地錨灌注樁可節(jié)約材料費190 余萬元。

支架方案初步選型及方案優(yōu)化

光伏支架作為支撐光伏板的重要支撐結構，其數(shù)量比較大，費用約占總投資的10%左右，因此在滿足各項技術參數(shù)的前提下，對支架形式進行優(yōu)化是節(jié)約成本的一項重要途徑。

本項目我公司在投標階段初選的支架形式設計圖如圖2 所示。

圖2

進場后，通過與設計院的多次溝通，在其它結構形式基本不變的情況下，將一根長斜撐改為兩根短斜撐，改進后的設計方案圖如圖3 所示。

圖3

優(yōu)化后的方案，在滿足承載力等各項技術指標要求的前提下，主要在斜撐上進行了優(yōu)化，優(yōu)化前后支架數(shù)量分別為1148t 和1105t，支架材料費單價約為7000 元/t，由此節(jié)約成本43*7000=301000 元。

總結

隨著我國光伏項目的大力發(fā)展，將有大量施工單位涉足本行業(yè)，由于光伏項目的具有施工簡單、投資較小的特點，比較適合于EPC 的發(fā)包模式。對于施工企業(yè)而言，其最大的優(yōu)勢就是豐富的現(xiàn)場施工經(jīng)驗，如何將豐富的現(xiàn)場施工經(jīng)驗融入到設計中去，通過對設計的優(yōu)化，降低成本，帶來更大效益，是能否做好EPC 項目的關鍵。因此施工單位應根據(jù)不同項目的特點、不同的環(huán)境、因地制宜，將施工單位的施工經(jīng)驗充分地與設計結合起來，達到利益最大化。