山地集中式光伏項目EPC建設關鍵點探討

戚宏勛，朱偉

（中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司，上海200063）

1 引言

可再生能源是國家戰略發展方向，建設光伏發電項目對節能減排具有重要戰略意義，通常采用EPC總承包建設模式。在山地集中式光伏項目的EPC建設過程中，結合山區特有的環境特點，在設計、采購、施工、安健環等主要環，均需采取針對性的措施。

2 加強重要設計環節把控

2.1 確定光伏發電系統最佳容配比

由于光伏組件在電站壽命周期內功率是逐年衰減的，并且光伏發電系統從組件到逆變器存在各項損耗，所以，通常情況下逆變器的輸出功率不能達到所對應的組件的安裝容量值，導致逆變器和其后的升壓并網設備容量不能得到充分利用，因此在設計時，考慮光伏組件安裝容量相對逆變器額定容量的超配要求，對提升工程總體經濟性十分重要[1]。

由于山地光伏地形的復雜性，組件基本按照山地的走勢進行排布，朝向通常也并非全部正南，因此，首先需針對上述復雜情況采用3D仿真軟件進行模擬仿真，得到較為合理的組件排布，仿真排布與實際排布對比如圖1所示，并對排布結果進行計算，獲得不同容配比下的發電量及年利用小時數，結合不同容配比對應的資本金內部收益率及度電成本，選擇最佳容配比。

圖1 3D軟件仿真排布與實際安裝排布對比

2.2 應用集成型小型化設備

在光伏布置區選用成套箱變，在升壓站/開關站選用預制艙式變電站，成套箱式SVG、集裝箱式儲能裝置等，可顯著降低設備占地及安裝工作量。在這些設備的選型中，需注意控制單個設備的運輸尺寸及重量，以方便山間窄道的運輸，并可降低運輸及吊裝機械噸位。山區光伏項目的吊裝機械受場地和成本制約，通常采用汽車吊，由于山道狹窄，多數路徑僅能通過最大50 t汽車吊，故合理的單體設備吊裝總重宜不超過25 t[2]。

對于需現場拼裝的較大預制艙，應盡量將分艙內的設備接線調試等在工廠內出廠前完成，以減少現場施工和調試工作量。

2.3 優化站區設備布置

逆變器在一組光伏矩陣中的位置，以及箱變在整個光伏布置區中的位置，對電纜截面、長度等有較大影響，合理的布置可有效降低電纜購置費用和敷設費用。通常，安裝在光伏支架上的逆變器與組串間以直流電纜相連，逆變后以1回交流電纜送出；區內箱變集電線路采用串接方式，除集電線路首臺箱變位置會影響線路長度外，其余箱變位置改變不會對長度產生影響。結合不同電纜截面單位造價和長度進行比較，逆變器選擇靠近箱變頂角布置，箱變布置在道路邊，并盡量位于光伏子陣的中心位置，可在降低電纜損耗的情況下做到經濟性最優。

集中送出升壓站/開關站應盡量布置在主要鄉道旁，設備沿路邊一字排開，可免于設置站內運輸道路，當需要開挖山體人工平整出部分面積時，站址標高的選擇對開挖量有較大影響，并進而會影響到施工進度，建議在不影響站內主要設備吊裝運輸的前提下，適當抬高站址標高（見圖2），以減少山體開挖量。

圖2 某山地光伏電站35 kV開關站沿路邊抬高布置

山地光伏項目中，光伏布置區與集中送出升壓站/開關站往往距離較遠，中間有跨越多個山頭的集電架空線路。在光伏布置區，為配合成套箱變設備，建議采用電纜登桿塔，可簡化集電架空線路與區內集電線路的轉接過渡。根據山地實際情況，鐵塔采用高低腿模式以適應山區地形，并應注意滿足塔腿對角連線與水平面的夾角應不小于30°。

3 針對性選擇采購標的

3.1 細化施工招標條件

根據實際工程經驗，項目當地施工單位在人機料等方面的資源調配有明顯優勢，但往往在當地的項目也較多，施工過程中容易受到其他項目影響，人員常有臨時借調或替換的情況，這在施工高峰期時對連續施工很不利。為便于工程管控，在招標文件中要細化明確各階段應投入的各工種施工工人及管理人員數量，對于關鍵的施工隊長、安全員等崗位，應要求投標方提供具體名單，并明確這些人員到崗在崗的獎懲措施[3]。

山地光伏項目的光伏布置區往往分布在多個山頭，如區域較為分散，可按不同區域設置不同的施工標段，并招標能力相當的2～3支不同施工隊伍，這樣既可降低單個施工隊伍投入人機料的壓力，又可相互形成競爭，方便施工管理，提高施工質量和效率。

3.2 關注涉網及供貨量小的設備采購

在編制設備招標文件前，應預先了解清楚項目當地電力公司是否對部分涉網設備有指定廠家或短名單，這些設備是光伏電站能否順利并網投運的關鍵，需要認真核實，并將要求明確寫入設備招標文件中。

此外，還應關注市場上供貨量小的設備材料（如鋁芯電纜等），由于光伏項目工期十分緊張，開工后回旋余地小，故要提前做好預案，保證設備供貨與施工進度的匹配。

由于山區中的大件設備運輸多需要二次倒運，總包方應在招標前邀請有經驗的運輸公司實地勘察，確定二次倒運的工作量和費用，寫入招標文件中。

4 強化施工關鍵點控制

4.1 光伏組件支架基礎施工

考慮到山地光伏電站的實際情況，混凝土獨立基礎和混凝土條形基礎費時、費水、且難于調平，螺旋樁基礎對地質條件要求高、施工難度大，均不適用于山地區域；結合項目實際的地質情況，采用微孔灌注樁基礎較為合適。考慮到山區地址變化較大，樁基可根據中風化凝灰巖的實際原狀土深度設計不同樁型，直徑均為300 mm，通常對于中風化凝灰巖埋深在1 m以上的情況，統一按地下部分2 m，地上部分0.5 m樁型施工；埋深不到1 m的情況，按地下部分樁端深入中風化基巖1 m，地上部分0.5 m樁型施工。當隨坡就勢布置時，地面控制標高線的角度不得大于10°，當地形局部起伏時，樁頂距實際地面的距離h須滿足0.4 m≤h≤0.6 m。微型混凝土灌注樁基礎澆筑應一次完畢，地腳錨栓規定及定位支架需保證錨栓定位準確，建議定制卡位模具。

需要注意的是，在施工樁型的選擇中，要特別關注對風壓系數的選擇，系數的合理選擇對造價影響很大，尤其在高海拔的山地項目中特別重要。

4.2 做好光伏組件到場復檢工作

光伏組件是整個工程中最重要的單體設備，組件到場施工前，除了做好常規的外包裝及資料核查外，還應做好組件功率衰降、組件電致發光（EL）檢測兩項現場檢查，需委托具有資質的第三方檢測機構完成。

檢測一般在晚上進行，結合相關檢測標準的要求，分別檢測組件的線狀隱裂、交叉隱裂、碎片、功率混檔、短路、黑心黑斑等缺陷情況。

4.3 大型設備在山區的運輸及吊裝

箱變、預制艙、箱式SVG等設備的外包尺寸均較大，尤其在山地光伏項目中，鄉道的寬度普遍只有5～6 m，最窄處只有4 m多，除在設計和招標階段嚴格控制設備運輸尺寸外，在設備運至山區前一周應再次踏勘核實全路徑的路況信息，確定倒運車輛的規格，制訂好大件運輸專項方案。

進行設備吊裝時，除根據設備重量尺寸選定合適噸位的吊車外，由于布置緊湊，設備間距通常僅考慮巡視通道寬度，距離很近，故不同尺寸與重量的設備需考慮合理的吊裝順序。由于重量更重的設備對吊車的吊裝半徑、起吊高度均有較大限制，在設備布置時，宜將這些設備布置在全站的靠中間位置，設備吊裝時，先吊裝就位這些設備，重量較輕的設備布置在周邊區域，可方便在順序上靠后進行吊裝，如圖3所示。

圖3 某山地光伏電站35 kV開關站預制艙分艙吊裝

4.4 落實施工機械的調配

山區一般比較偏遠，在當地能夠集結和調配的施工機械有限，如炮頭機、攪拌機、汽車吊、土方運輸車等需要提前落實。

此外，山體開挖中采用爆破方案應十分謹慎，常用的幾種爆破方式均容易造成飛石及塊石對周圍人員、機械、公共設施的傷害和破壞，且不易控制，一般不建議采用。

5 注重安健環措施

5.1 防火措施

山地光伏電站所在區域內自然植被較多，屬于較易發生火災的區域。防火措施較常規光伏項目更需要關注和強化，主要措施包括：加強防火宣傳工作，將相關宣傳標語懸掛于通往光伏區的主要道路、出入口、植被茂盛區域等醒目位置；配置充足易用的滅火設施，并布置在關鍵位置，如便攜干粉滅火器，宜布置在電纜匯集處，箱變等處；在龐大的光伏布置區內，往往會有多處當地土墳，視頻監控攝像頭及擴音喇叭宜布置在附近，便于運維人員遠程監控祭掃情況，必要時還可進行喊話警告。

5.2 噪聲控制措施

在山地光伏項目中，常需要開挖山體以平整場地或修筑/拓寬山路等。在開挖山體過程中，常會使用多臺炮頭機同時工作，從而產生大量施工噪聲，EPC總包方應注意合理安排施工時間，盡量避免夜間施工，控制施工范圍，將開挖區域設在遠離附近村莊的位置，并積極采用低噪聲的開挖機械，努力將施工噪聲對附近村民生活的影響降到最低。

6 結語

本文對山地光伏項目EPC建設過程中，需考慮的山區地形的復雜性所帶來的組件合理排布、支架基礎隨坡就勢變化、架空鐵塔高低腿設置、開關站緊湊布置、在狹窄山區的大件設備運輸吊裝等一系列關鍵問題進行了探討，給出了合理的處理措施和建議，對山地光伏項目的EPC建設具有參考價值。