尾礦庫區太陽能光伏電站平面與豎向布置應用研究

蔡湘雯，王 譽，李 丹

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，長沙 410007)

尾礦庫區太陽能光伏電站平面與豎向布置應用研究

蔡湘雯，王 譽，李 丹

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，長沙 410007)

在我國境內有大面積的尾礦庫有待二次開發利用，而光伏電站的布置一般需占用較大土地面積。如能將二者結合，則既能解決光伏發電的用地問題，也實現了尾礦庫的再利用。文中將結合實際項目從總平面布置、豎向布置、安全風險等角度對尾礦庫區太陽能光伏電站項目進行分析討論。

尾礦庫；光伏電站；總平面布置；豎向布置

0 引 言

尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業廢渣的場所。在我們廣闊的國土上，存在著大量廢棄的尾礦庫、排土場、露采坑以及因采礦破壞的荒山荒地，如何加以有效的利用這些土地資源是一個有待研究的課題。

而當前，世界范圍內能源供需之間的矛盾日益突出，對可再生能源的需求也愈加迫切，資源極其豐富的太陽能作為可再生能源的代表，目前的主要利用方式有光伏及光熱兩種。但太陽輻射能能量密度較低，為獲取足夠太陽輻射，光伏或光熱發電均需占用較大土地面積進行布置。而將太陽能光伏發電與尾礦庫相結合，則不但解決了光伏發電的用地問題，也能較好的實現尾礦庫的再利用。

文中將結合利用尾礦庫區進行布置的江西省某太陽能光伏電站項目進行分析，以供專業參考。

1 項目概況

本項目所在尾礦庫已于2013年完成閉庫驗收，庫區三面環山，山坡植被良好，屬低山丘陵地貌。尾礦庫閉庫后最終標高為137.0 m，整個庫區內場地平整，幾乎沒有高差。庫區內為防止雨水、滲流沖刷及粉塵飛揚，在尾礦庫內干灘面上覆蓋粘性土厚0.2 m，并在庫內干灘面上設置了排水溝。庫內干灘面排水溝分干灘面主排水橫溝、次排水橫溝、主排水縱溝、次排水縱溝四種U形斷面排水溝。

光伏電站項目規劃容量為21 MW，共分19個單元，每一個單元為1.1 MW，配一臺逆變器和箱變。

2 總平面布置

根據建站地區緯度計算，本工程電池方陣的最佳固定傾斜角度為20°，最終取組件之間間距為2.5 m。東西向電池板支架間距保留有可以過人的檢修通道，取為0.5 m。

在布置光伏板時，考慮合理利用場地的同時，以不擾動原有的排水系統為原則，所有光伏板均避開排水溝，布置在被排水溝分割而成的條形區域內，為方便電纜布置，盡量選取主排水溝同側的就近區域內的光伏板組成同一陣列。

由于尾礦庫區內特殊的地質條件，光伏電站開關站不宜布置在庫區內部，應于庫區外選擇合適站址。本工程中結合進站道路、出線方向、地質條件等外部因素，將開關站布置于庫區東南方向的山坡處。

為滿足消防、檢修維護和巡視需要，站區內設置環形道路及東西向、南北向各一條貫通道路。道路布置基本沿排水溝方向，站內道路路路面寬4 m，路面與排水溝之間留出0.5 m路肩寬度，道路排水利用已有排水溝，采用單坡向排水。路面結構采用碎石路面，在穿過排水溝的路段，根據跨度不同，采用埋涵管覆土或鋪設鋼蓋板的形式跨過排水溝，保證排水溝的通暢。在道路交叉口處，由于跨越溝道面積較大，采用埋涵管覆土的形式易造成堵塞且難以疏通，建議在溝道上方鋪設鋼蓋板。

逆變器的布置考慮到便于電氣接線，并盡量減少電纜長度，減少電能損耗，盡量將其置于每個方陣的中心位置，并緊鄰檢修道路，方便進行安裝檢修。光伏電站總平面布置圖詳如圖1所示。

圖1 光伏電站總平面布置圖

3 豎向布置

尾礦庫區灘面原有豎向布置為外高內底，整個灘面覆土后形成了兩個平臺面，再通過人工形成兩個順坡坡度1%的斜坡面，將干灘面大氣降水排入尾礦庫排洪系統進水口處。尾礦庫后已建成一條城門洞型排水隧洞，橫斷面為1.5×1.8 m，隧洞出口采用排水明渠接排水明渠，可滿足五百年一遇設計洪峰過流量要求。

場地內有一處低洼區域，由于常年排水不暢，導致該區域內積水較深，有沼澤化趨勢。在本項目建設過程中，將對此區域進行治理，首先將水抽干排出，然后通過拋石擠於，改善區域內地質承載力。最后將開關站產生的挖方余土將此區域回填至設計標高，并完善區域內排水溝，以免再次形成沼澤。

由于場址自然地形平緩，光伏區豎向布置以盡量減少對自然地面的破壞，減少水土流失，節省投資為原則，不進行大面積場平。但由于庫區內覆土受到沖刷及自然沉降的影響，部分區域標高已低于庫區閉庫標高，在本項目設計中將原場地標高作為光伏支架基礎零米設計標高，在基礎施工完成后，恢復站區內原有排水坡度。

4 安全風險

由于光伏發電站建設在尾礦庫已經覆土植被的干灘面上，尾礦庫的安全穩定狀態對光伏電站有著及其重要的作用，只有保持尾礦庫本身的安全才能確保光伏電站的安全。

項目在建設期間，伴隨著基礎開挖、安裝場地平整、施工道路施工、管理區建設、臨時堆土等施工活動，將擾動原尾礦庫灘面地表、破壞地表形態、損壞植被，導致地表裸露、土層結構破壞；尤其是項目建設可能對尾礦庫灘面排水主次溝的破壞，會影響尾礦庫灘面的正常排水；誤將雜物堵塞排洪隧洞，則有可能因庫內洪水不能及時排出而導致洪水漫壩進而最終造成尾礦庫的潰壩；施工時如果將壩體排滲設施損壞而又沒有及時修復，則會導致壩體浸潤線升高使壩體處于不穩定狀態。在項目運行過程中，則可能因沒有保護好排洪設施而導致排洪系統堵塞或損壞，進而產生安全隱患。

通過上述分析可見，尾礦庫主要安全風險的出現多與庫區的防排洪設施有關，保護好防排洪設施是保證項目安全建設運行的重點。

在項目建設過程中，首先需要合理的施工組織安排。在施工開始前，應組織施工人員進行全面的安全教育及交底。施工開始應以路通為先，在通過溝道處做好跨越措施，道路施工完成后施工設備方可進場。項目的占地面積較大，宜多人分場地同時安裝、施工，而施工作業面的展開應盡量以被排水溝劃分的不同區域為界，避免重型機械在未處理的排水溝上通過，對已損壞的排水溝要及時修復。不得在排水溝內堆放物品或土石，對主排水溝及排洪隧洞要注意及時清理，避免淤塞。

在項目建成投產后，站區的安全巡檢人員應同時對尾礦庫設施進行定期巡檢排查，或由礦山企業協同進行安全巡檢，做到及時發現隱患，及時處理。

5 結束語

尾礦庫為光伏發電提供了較為良好的建設條件，而合理的尾礦庫再利用也符合了我國的用地政策要求，切實落實了保護耕地的基本國策，因地制宜，合理布置，提高土地的利用率。

在利用尾礦庫開發光伏太陽能發電項目的同時，也有幾個問題需要注意：項目開發應采用已完成閉庫安全驗收的尾礦庫區，保證項目建設及運行的安全；項目的平面與豎向設計需要注意與一般平原場地的異同，結合實際，合理劃分布置區域及組織交通；尾礦庫內的地質條件不適宜建設開關站相關建構筑物，需在庫外選址；礦砂可能對光伏板基礎所采用的鋼筋混凝土結構產生腐蝕作用，須注意基礎的防腐；尾礦庫的安全問題尤為重要，在項目的施工及運行期間，需要加強安全管理，及時發現并處理安全隱患。

利用尾礦庫區進行太陽能光伏電站的建設可以做到不占用耕地、不破壞環境，同時實現尾礦庫的環境治理和礦山轉型可持續發展。在全國各地尚有許多同類型的場地的情況下，合理的進行太陽能光伏項目的開發，不失為一個值得進一步研究及探討的方向。

[1] 武一琦.火力發電廠廠址選擇與總圖運輸設計[M]．北京：中國電力出版社，2005．

[2] 楊金煥, 于化叢, 葛 梁. 太陽能光伏發電應用技術[M]. 北京: 電子工業出版社, 2009.

[3] 光伏電站設計規范.(GB 50797—2012).

[4] 地面用光伏(PV)發電系統概述和導則.(GB/T 18479-2001).

[5] 光伏系統并網技術要求.(GB/T 19939-2005).

The Study of the Design of General Layout and Vertical Layout for Photovoltaic Plants in Tailings Fields

CAI Xiang-wen, WANG Yu, LI Dan

(HEPDI, CEEC, Changsha 410007, Hunan Province, China)

Now we have two problems: there are large areas of tailings fields can be exploited again in our country; however, the photovoltaic plants usually require a lot of lands. Therefore, if we construct the photovoltaic plants in the tailings fields, we can solve the above two problems at the same time. Combined with practical project, this thesis studies the general layout, vertical layout, security and risk, etc., trying to analysis the feasibility of photovoltaic plants construction in tailings fields

Tailings fields; Photovoltaic plants; General layout; Vertical layout

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.12.009

2015-10-25

2015-11-15

蔡湘雯(1971-)，女，湖南長沙人，高級工程師 本科 主要從事電力行業總圖運輸規劃和設計工作。

TK511

B

1009-3230(2015)12-0027-03