山地光伏電站總圖布置方法及施工難點解決方案

特變電工新疆新能源股份有限公司 ■ 買發軍 呂丹

中國船舶重工集團西安第七O五研究所海源測控技術有限公司 ■ 白榮麗

0 引言

因山地光伏電站所處地理位置地形高低起伏、坡向差異大，部分區域溝壑縱橫交錯，局部伴有小型水沖溝或高原巖石芽殘丘，可利用面積大小不同、相對分散等各種復雜環境因素，導致此類型電站設計和施工難度極大。隨著“領跑者”項目的陸續開展，山地光伏電站的比例逐步增加，以往荒漠電站的設計經驗和施工方案已遠不能滿足山地光伏電站的建設需求。根據近幾年項目經驗，本文主要從設計和施工兩個角度，對山地光伏電站總圖布置方法和施工難點解決方案進行闡述，可有效解決山地光伏電站面臨的難題。

1 山地光伏電站總圖布置方法

1.1 發電量最大化布置方案

發電量最大化布置方案根據不同的坡體走向，將山體劃分為不同類型的小區域，并根據山體走向進行分類，坡度朝向類似的地形采用相同的布置方式，通過調整光伏組件所在平面，使其盡量保證朝向為南，傾角為最佳傾角[1]。

設計圖紙需提供兩端坐標及相對坐標，施工單位通過電腦計算出各樁位坐標，導入GPS之后打點確定樁位。圖1為中電投曲陽某項目，采用了發電量最大化布置方案。

圖1 發電量最大化布置圖

發電量最大化布置方案的優點：

1)朝向基本朝南，支架安裝角度接近于最佳傾角，可保證發電量最大化；

2)對現場施工人員技術水平要求較低，只需要根據提供的坐標打孔即可，便于流水化作業；

3)整個方陣方位角差別不大，集中式逆變器和組串式逆變器均適用。

發電量最大化布置方案的缺點：

1)不同坡向組件布置差異大，整體視覺效果欠佳；

2)施工前期樁位坐標計算量較大；

3)現場施工人員靈活性較差，如地形圖不準，需要進行局部調整，導致進度較慢。

1.2 外觀整齊美觀布置方案

外觀整齊美觀布置方案采用隨坡就勢原則，所有光伏組件均東西向布置，從外觀上看，所有光伏組件均為“一”字沿東西向布置。

設計圖紙只需要提供一端坐標及單組支架相對位置圖，施工單位可通過現場放線，自行調整鉆孔位置。圖2為三峽新能源曲陽某項目，采用了外觀整齊美觀的布置方案。

圖2 外觀整齊美觀布置圖

圖3 每組支架左上角樁位坐標標注圖

圖4 樁位相對位置關系圖

外觀整齊美觀布置方案的優點：

1)光伏組件沿東西向蜿蜒布置，整體視覺效果壯觀；

2)不需要計算每個樁位坐標，現場放點后自行確定樁位；

3)施工較靈活，施工單位可根據設計圖紙提供坐標和間距等信息，適當增減光伏組件數量[2]。

外觀整齊美觀布置方案的缺點：

1)各區域光伏組件的朝向和角度差別較大，影響一定的發電量；

2)現場施工需邊放點邊施工，對施工隊伍整體素質要求較高，打孔較慢；

3)因各方陣方位角差別大，建議采用具有多路MPPT功能的組串式逆變器。

1.3 兩種布置方案對比

從以上兩個案例可以看出，對發電量要求較高、美觀度要求較低的項目，建議采用發電量最大化布置方案，如中電投曲陽某項目；對美觀度要求較高、發電量要求較低的項目，建議采用外觀整齊美觀布置方案，如三峽新能源曲陽某項目。

在電站實際設計過程中，由于受到很多其他因素的影響，需要從發電量、施工進度、電站美觀度等多方面進行考慮，做到精細化設計。

2 山地光伏電站施工難點解決方案

2.1 樁位坐標計算工作量大

一般設計院提供的光伏總平面布置圖僅給出一組支架兩端中間部位的位置坐標，現場施工人員需通過樁位相對位置關系推算樁位的坐標。而在支架基礎樁位布置圖中，只有每組支架左端中點與各樁的相對位置關系，導致計算相鄰組串的樁位坐標時較為困難，二次計算工作量較大。

解決方案：在支架基礎樁位布置圖上標注坐標時，標注每組支架的左上角樁位坐標(見圖3)，再配以樁位相對位置關系圖(見圖4)，這樣在計算其余樁位坐標時較為容易理解，且計算較為簡單。現場放點前需將樁位坐標導入GPS儀器中，對于數據量較大的項目，為避免錯誤，可利用CAD插件(coodsheet.dvb)將每個方陣的樁位坐標做成Excel表格，提供給施工單位[3]。

2.2 支架立柱、斜支撐及背拉桿浪費嚴重

受山地光伏電站地形地貌影響，在坡度較大地方會出現后立柱過長的現象，如圖5所示，需要現場切割，造成材料的浪費。圖6為背拉桿過長無法張緊的情況，由于背拉桿兩端都有套絲，若中間切割再焊接并進行防銹處理，將大幅增加工作量。斜支撐過長無法按照圖紙設計角度進行安裝到位，起不到支撐作用，從而影響支架穩定性。

圖5 后立柱過長需現場切割圖

圖6 背拉桿過長無法張緊圖

解決方案：在設計支架時，需要根據不同坡向坡度進行設計，提供不同坡度下后立柱、后拉條及斜支撐的下料長度。在總平面布置圖中，需要注明每個區域不同坡向的坡度為多少，根據不同坡度統計各長度的材料數量，后續施工時按照圖紙標注坡度，選用不同長度材料，盡可能減少切割浪費[4]。

4 結束語

隨著光伏電站容量不斷增加，地勢平坦、建設條件較好的土地資源日趨減少，山地等建設條件次之的土地將成為重要的光伏電站建設資源。然而由于山地光伏電站的復雜環境因素，導致系統匹配損失大，給設計和施工造成一定難度。本項目提出的總圖布置方法和施工難點解決方案能夠很好地解決現階段復雜山地光伏電站所面臨的難題，為后期山地光伏電站設計和施工提供參考。