光伏電站土建設(shè)計(jì)原則探討

陶鐵鈴+陳玉梅

摘 要：隨著能源危機(jī)的不斷加深，建筑能耗的顯著增長，光伏產(chǎn)品在市場應(yīng)用中不斷推廣， 我國的光伏發(fā)電規(guī)模建設(shè)也進(jìn)入到快速發(fā)展時期。本文主要分析屋面光伏電站土建設(shè)計(jì)方法和地面光伏電站設(shè)計(jì)方法，為光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)提供使用的設(shè)計(jì)思路，從而為光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)工作人員提供參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：光伏電站；土建；設(shè)計(jì)原則

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.109

隨著分布式電站和地面光伏電站的廣泛應(yīng)用，光伏電站設(shè)計(jì)逐漸趨于成熟，尤其是土建設(shè)計(jì)成為光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)的重要組織部分，地面光伏電站土建設(shè)主要包括以下幾個部分：支架基礎(chǔ)；圍欄；道路；綜合樓；電控樓；逆變小室單元。屋面光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個方面：（1）鋼結(jié)構(gòu)屋面基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；（2）混凝土屋面基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。屋面光伏電站，一方面承擔(dān)著電力供應(yīng)作用，另外一方面又沒有占用過多的土地資源，節(jié)約了大部分的資源。

盡管我國在不斷地推動光伏電站的建設(shè)和開發(fā)，但是我國仍然是一個光伏組建生產(chǎn)的大國和光伏電力上網(wǎng)的小國。出現(xiàn)上述情況的主要原因是：（1）光伏發(fā)電站的投資成本過高且經(jīng)濟(jì)效益低，部分光伏發(fā)電站的建設(shè)補(bǔ)貼不夠到位；（2）大多數(shù)集中式光伏發(fā)電站由于處在偏遠(yuǎn)地區(qū)，部分電網(wǎng)系統(tǒng)共未能覆蓋，所以造成光伏電力上網(wǎng)輸送困難；（3）光伏項(xiàng)目與建筑結(jié)合 相對而言比較少，一些基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不夠足，建筑設(shè)計(jì)過于重視功能效果的觀念未發(fā)生相應(yīng)改變，對可再生能源的利用被忽視；（4）近年來國內(nèi)光伏上網(wǎng)得到相關(guān)文件許可，但是服務(wù)不夠到位，光伏電力上網(wǎng)補(bǔ)貼額度比較低，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)在國內(nèi)市場中的相應(yīng)發(fā)展。作者從地面光伏電站和屋面光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)等方面，簡要分析光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)方法和相關(guān)思路[1]。

1 地面電站土建設(shè)的相關(guān)設(shè)計(jì)

1.1 選擇合適的站址

從自然條件來看，需要充分考慮到這幾個方面：太陽能光資源；交通條件；用水條件；場區(qū)用電情況。

從接入電網(wǎng)條件的角度來看，需要充分考慮到：調(diào)查光伏廠區(qū)與接入點(diǎn)之間的距離；假如項(xiàng)目所在地與接入電力系統(tǒng)的變電站比較遠(yuǎn)，則需要綜合考慮輸電線路造價過高問題[2]。

1.2 圍墻設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電站的圍欄設(shè)計(jì)需要充分考慮到以下幾種因素：圍欄的遮擋因素；組件因素；美觀因素；經(jīng)濟(jì)因素；實(shí)用因素。圍墻設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式通常為：磚混合；鋼絲網(wǎng)；鋼鑄鐵。

1.3 支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)的基本情況，從而確定好支架基礎(chǔ)形式。在一般情況下，常用的支架基礎(chǔ)有以下幾種：條形基礎(chǔ)；灌注樁基礎(chǔ)；獨(dú)立基礎(chǔ)；微孔灌注鋼管樁；巖石錨桿基礎(chǔ)；方樁基礎(chǔ)；化學(xué)植筋基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)直接基礎(chǔ)設(shè)計(jì)角度來看，需要根據(jù)場區(qū)的地勘報(bào)告，再分析場區(qū)的基本地質(zhì)類型，通過軟件計(jì)算來加以校核，最終確定好何種形式的支架基礎(chǔ)。

1.4 綜合樓的設(shè)計(jì)

綜合樓主要用于電站辦公的建筑物，通常布置在辦公室、會議室和衛(wèi)生間等。建筑物的各個功能的不同分工分為工作單元和生活單元方面，通過門廳和走廊之間的互為聯(lián)系，要達(dá)到既有聯(lián)系又相對而言獨(dú)立的效果。在屋頂通常會設(shè)置觀光平臺，建筑整體的立面更為美觀和協(xié)調(diào)，建筑物的使用功能一般為業(yè)主的需求而加以設(shè)計(jì)。

1.5 總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)和豎向布置設(shè)計(jì)

豎向設(shè)計(jì)是確定設(shè)施和 建筑高程關(guān)系的工作，要根據(jù)廠區(qū)地形、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等基本要求，最終確定好廠址區(qū)域中的建設(shè)設(shè)計(jì)工程量和場地設(shè)計(jì)工程量之中。道路的工程設(shè)計(jì)需要充分結(jié)合 變電站內(nèi)的原有道路布置系統(tǒng)，再合理的規(guī)劃好道路的基本位置，從而方便能夠?qū)ν饨煌ǎ傩纬闪己玫慕煌肪W(wǎng)。另外，需要盡最大努力減少道路的跨越溝渠，減少橋梁工程量，便于節(jié)省工程投資，保證工程量在最為節(jié)省的條件下做到道路暢通狀況。根據(jù)道路設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范和道路用途設(shè)計(jì)用材方法和施工方法。

1.6 電控樓的基本設(shè)計(jì)

電控樓通常含有以下幾種工作單元：低壓配電室；控制室；10KV開關(guān)柜；備品備件間。各個工作單元之間布置需要滿足電氣設(shè)計(jì)的基本要求。

1.7 逆變升壓單元設(shè)計(jì)

根據(jù)電氣基本要求和光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)年限要求，在一般情況下，逆變升壓單元可以根據(jù)以下幾種形式：砌體結(jié)構(gòu)逆變器小室；集裝箱式逆變升壓設(shè)備。

2 屋面電站土建設(shè)計(jì)

2.1 新建大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）向主體建筑設(shè)計(jì)院提供支架的連接方式；（2）配合主體設(shè)計(jì)院進(jìn)行屋面瓦選型，保證光伏組件支架扣件和鋼結(jié)構(gòu)彩鋼瓦配套關(guān)旭；（3）向主體建設(shè)設(shè)計(jì)院提供屋面光伏組建的活載，供主體院設(shè)計(jì)提供網(wǎng)架受力構(gòu)件大小。

2.2 新建混凝土屋面支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）配合主體設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)之初完成好屋面支架基礎(chǔ)，預(yù)留埋件，在成品圖紙前負(fù)荷是否滿足光伏組建的安裝要求；（2）向主體建筑設(shè)計(jì)院提供屋面鋪設(shè)光伏組件之后的活載；（3）向主體建筑設(shè)計(jì)院提供支架基礎(chǔ)尺寸和支架安裝方式。

2.3 已建混凝土屋面支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)平面的結(jié)構(gòu)形式，盡最大努力將支架的著力點(diǎn)布置在屋面梁上；（2）向主體建筑設(shè)計(jì)院提供已建屋面鋪設(shè)光伏組建的活載，以供復(fù)核屋面結(jié)構(gòu)更為安全，一旦超出屋面所承受的負(fù)荷，則需要提供局部加固措施。

2.4 支架與屋面之間的連接

（1）新做的混凝土支墩，需要將支架和預(yù)留埋件與支架連接好，與此同時修復(fù)屋面防水層；（2）新增加的支架底梁剛度被直接放置在屋面之上，根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，剛性屋面則需要上述方式。

2.5 已建大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）利用原有的結(jié)構(gòu)柱和結(jié)構(gòu)梁等架設(shè)支架結(jié)構(gòu)，加固原有的梁柱結(jié)構(gòu)；（2）與原有屋面 結(jié)構(gòu)完全脫開，在原結(jié)構(gòu)的四周建立好屋面結(jié)構(gòu)和梁柱結(jié)構(gòu)，但是此種方法造價過高。

3 結(jié)束語

綜上所述，即使已經(jīng)有諸多參考經(jīng)驗(yàn)在光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范中，但是其規(guī)范內(nèi)容較為籠統(tǒng)，只能夠給設(shè)計(jì)工作人員提供大概方向 ，因此無法滿足設(shè)計(jì)的基本需求。本文從屋面光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)和地面光伏電站土設(shè)計(jì)等方面展開論述，從而能夠詳細(xì)描述出光伏電站土建設(shè)設(shè)計(jì)中各個環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最終提供可供參考的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]買發(fā)軍，白榮麗.光伏電站土建設(shè)計(jì)原則探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，14（16）：7115.

[2]陽曉原，鄧嵐，王小軍等.湛江特呈島光伏電站項(xiàng)目水土保持植物措施評價[J].廣東水利水電，2010，15（07）：29-31，41.endprint