太陽電池生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)EPC項目的設(shè)計管理探討

摘 要：在碳達峰、碳中和的大背景下，太陽電池生產(chǎn)企業(yè)類的工程總承包 （EPC）項目發(fā)展迅猛，該類項目所涉及到的環(huán)節(jié)多、設(shè)計周期短、工期緊張。以某太陽電池生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)的EPC項目為例，從設(shè)計進度管理、限額設(shè)計管理、品質(zhì)管控管理3個維度對此類項目的設(shè)計管理工作進行了探討。結(jié)果顯示：通過采用此種設(shè)計管理方法，不僅保障了項目的報批、報建手續(xù)和圖紙按時送審；還促進了多方參與者的深度融合，控制了項目成本，保證并提升了項目品質(zhì)，確保了項目優(yōu)質(zhì)履約。

關(guān)鍵詞：太陽電池生產(chǎn)企業(yè)；廠區(qū)；工程總承包項目；設(shè)計管理；設(shè)計進度管理；限額設(shè)計管理；品質(zhì)管控管理

中圖分類號：TM615 文獻標(biāo)志碼：A

0" 引言

根據(jù)工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)，2022年中國光伏產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破1.4萬億元，光伏組件產(chǎn)量約為288 GW。根據(jù)國際能源署預(yù)測，2030年全球光伏發(fā)電裝機容量將達650 GW。在碳達峰、碳中和的大背景下，光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展迅猛，作為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)的太陽電池產(chǎn)品，其生產(chǎn)也如雨后春筍般全面發(fā)展，備受矚目。

由于太陽電池生產(chǎn)企業(yè)的廠區(qū)具有投資大、建設(shè)周期短、能耗高的特點，因此，此類企業(yè)的廠區(qū)建設(shè)傾向于采用工程總承包（EPC）模式發(fā)包[1-3]。鑒于EPC承包商承擔(dān)太陽電池生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)建設(shè)的案例較少，本文以某太陽電池生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)EPC項目為例，從設(shè)計進度管理、限額設(shè)計管理、品質(zhì)管控管理3個維度對此類項目的設(shè)計管理工作進行探討，以促進項目優(yōu)質(zhì)履約，提升項目品質(zhì)。

1" 項目簡介

1.1" 項目概況

本EPC項目針對某年產(chǎn)能為10 GW的TOPCon太陽電池生產(chǎn)企業(yè)的廠區(qū)，對該廠區(qū)建設(shè)面積內(nèi)的建筑進行EPC設(shè)計。廠區(qū)總建筑面積為17.9萬m2，主要包括18棟建筑單體，各建筑的火災(zāi)危險性類別、結(jié)構(gòu)形式、功能如表1所示，其中，5 GW太陽電池生產(chǎn)車間（共兩棟，分別為2#和3#車間）為大型建筑單體，車間的平面尺寸約為456 m×100 m。

由于該項目采用的是帶方案招標(biāo)的EPC發(fā)包方式，業(yè)主在招標(biāo)時會提供EPC項目的總平面圖、5 GW太陽電池生產(chǎn)車間的工藝系統(tǒng)提資表（即“工藝UM表”）與工藝設(shè)備布局圖。結(jié)合TOPCon太陽電池的生產(chǎn)工藝工序和工藝UM表可知，太陽電池生產(chǎn)過程中涉及到的設(shè)備及系統(tǒng)繁多，功能復(fù)雜，各工序的生產(chǎn)環(huán)境需求與需提供的資源及其排出的廢棄物種類，如表2所示。

該EPC項目采用固定總價合同模式，從中標(biāo)通知書發(fā)出到各項內(nèi)容竣工驗收的總工期為257日歷天，其中，設(shè)計周期為45日歷天，EPC范圍包括施工圖設(shè)計、設(shè)備材料采購、施工、設(shè)備調(diào)試、驗收等內(nèi)容。

1.2項目特點

結(jié)合該太陽電池生產(chǎn)企業(yè)（業(yè)主）的工藝要求及太陽電池市場環(huán)境，此類項目對于EPC承包商而言一般呈現(xiàn)4個特點，即設(shè)計周期短、施工進度快、招采難度大、成本管控難。

1）設(shè)計周期短。在EPC承包商項目設(shè)計過程中，業(yè)主可能對總平面布局進行調(diào)整，并根據(jù)最新工藝技術(shù)不斷更新工藝UM表及工藝設(shè)備布局圖，但這會影響設(shè)計進度，給EPC承包商在規(guī)定節(jié)點按期完成報批、報建、審圖等工作帶來很大挑戰(zhàn)。

2）施工進度快。從設(shè)備進場到移交業(yè)主進行設(shè)備安裝僅有155日歷天（含設(shè)計、報批、報建時間），項目需進行合理策劃，以便于迅速完成圍墻、道路、土方開挖、樁基、主體結(jié)構(gòu)等的施工，確保業(yè)主的MOVE IN節(jié)點（即設(shè)備的安裝或搬遷進入某個特定位置或階段），否則如期完成工期將面臨較大壓力。

3）招采難度大。項目存在大量長交期設(shè)備，比如：冷水機組、高低壓配電柜、空氣壓縮機等；同時，本項目還涉及多個功能包系統(tǒng)，比如：純水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、特氣供應(yīng)系統(tǒng)、化學(xué)品供應(yīng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)等，功能包系統(tǒng)廠家是否中標(biāo)會影響部分設(shè)備性能參數(shù)的確定，進而影響圖紙的完成度。這些都對EPC承包商招采工作的及時性和有效性提出了更高要求。

4）成本管控難。該類項目一般是固定總價，存在概算“天花板”，若EPC承包商對此類項目了解不深，對工藝設(shè)備和功能包系統(tǒng)缺乏招采、深化設(shè)計、施工等方面的經(jīng)驗，按照常規(guī)土建項目進行成本管控，必將存在較大風(fēng)險。

2" 設(shè)計管理

項目管理中的3個核心問題分別是進度、成本與質(zhì)量。其中，進度是關(guān)鍵，效益是目的，質(zhì)量是根本，三者既相互制約又有機統(tǒng)一，需準(zhǔn)確理解3者之間的辯證關(guān)系，以便在較短的設(shè)計周期內(nèi)高效地完成設(shè)計管理工作，因此，本文從這3個方面對設(shè)計管理工作進行闡述。設(shè)計管理環(huán)節(jié)與要點如表3所示。

2.1" 設(shè)計進度管理

2.1.1" 合理的設(shè)計進度計劃

合理的設(shè)計進度計劃是確保工作有序開展的指引性文件。EPC承包單位的設(shè)計管理部門為了保證設(shè)計院的設(shè)計進度能夠滿足項目的進度要求，需在合同的設(shè)計周期內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場施工進度計劃詳細分解各建筑單體的出圖節(jié)點，同時兼顧主要設(shè)備與功能包系統(tǒng)的詢價、采購時間，以確保進度計劃的周密性、合理性。

為使設(shè)計內(nèi)容更好地滿足項目現(xiàn)場要求，設(shè)計管理部門會派專人駐點施工圖設(shè)計院，駐點人員根據(jù)現(xiàn)場施工計劃與設(shè)計進度計劃，與施工圖設(shè)計師溝通需先后完成并送審的各單體圖紙，以保證現(xiàn)場連續(xù)施工。

2.1.2" 有效的溝通協(xié)調(diào)機制

建立有效的溝通協(xié)調(diào)機制是及時、準(zhǔn)確地解決項目各參與方之間需求與問題的有效方式，也是保證項目順利進行的重要內(nèi)容。業(yè)主方、EPC承包單位、設(shè)計院及各外部單位之間應(yīng)確定設(shè)計管理對接流程，各方均應(yīng)指定專門的對接人，由對接人作為設(shè)計需求及相關(guān)設(shè)計管理文件的輸入口和輸出口，防止管理混亂和信息共享不同步。

由于項目設(shè)計內(nèi)容多，對功能要求高，在設(shè)計過程中業(yè)主會不斷地提出新想法、新要求，各功能包系統(tǒng)的方案圖、主要設(shè)備管線的技術(shù)參數(shù)均需準(zhǔn)確、完整地體現(xiàn)在施工圖上；此外，設(shè)計院在圖紙繪制過程中會產(chǎn)生各種疑問和需求，這都要求EPC承包單位設(shè)計管理部及時對接設(shè)計院與業(yè)主、功能包系統(tǒng)廠家等，建立合規(guī)的工作流程，組織線上與線下會議，做好溝通協(xié)調(diào)工作。

2.1.3" 及時的完成報批、報建手續(xù)

為更好滿足車間生產(chǎn)時的工藝要求，應(yīng)綜合考慮消防安全、運輸通道、管線能耗、工藝流程線等因素，項目各參與方在開始設(shè)計施工圖時應(yīng)詳細分析總平面圖，對太陽電池生產(chǎn)車間的尺寸、純水站與部分特氣化學(xué)品站（比如：硅烷站、磷烷氫站、化學(xué)品庫房）的設(shè)置位置等進行調(diào)整，設(shè)計管理部門及時對接規(guī)劃局以完成最新總平面圖的報規(guī)流程。

為盡快并順利拿到審圖合格證，設(shè)計管理部門應(yīng)根據(jù)設(shè)計出圖計劃對圖紙進行分批送審，并在審圖前交待設(shè)計院及時聯(lián)系審圖專家進行重點、難點設(shè)計疑問的探討，在正式審圖意見回復(fù)提交前先與專家溝通確認，以使審圖流程順利有效地進行。

2.2" 限額設(shè)計管理

2.2.1" 制定設(shè)計指標(biāo)

EPC承包單位的設(shè)計管理部門與商務(wù)部門應(yīng)先對總承包合同進行深入解讀，明確合同范圍、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對設(shè)計范圍和業(yè)主提出的要求進行研讀。通過參考類似項目的設(shè)計圖紙、概算指標(biāo)及成本，進行算量套價，推算本EPC項目的收入與成本。在確定總體概算的前提下，逐步分解概算，確定各分包單位的概算指標(biāo)及限額設(shè)計指標(biāo)，并將限額設(shè)計指標(biāo)作為圖紙設(shè)計時的重要參考依據(jù)。

設(shè)計管理部門進一步將概算指標(biāo)分解至各專業(yè)、各分部分項工程，形成盈虧點分析表，編制限額設(shè)計表，并下發(fā)至責(zé)任設(shè)計院和各專項單位，并與其簽訂限額設(shè)計任務(wù)書，明確進度、質(zhì)量、獎懲等權(quán)責(zé)，控制項目預(yù)算并指導(dǎo)設(shè)計開展。

2.2.2" 協(xié)同招采信息

EPC項目不僅要注重設(shè)計與施工相融合，更要發(fā)揮采購的作用，以使設(shè)計、采購、施工協(xié)同。從工期角度來看，在采購前可與設(shè)計院溝通，請其設(shè)計出模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格種類少的構(gòu)件，這樣可減少傳統(tǒng)圖紙出來后再進行采購的市場不確定性，同時可縮短采購周期。

項目前期，設(shè)計管理部門可聯(lián)合招采部門對主要設(shè)備及管材進行預(yù)招采，并將預(yù)招采結(jié)果先行反饋、落實到圖紙，并根據(jù)最終招采結(jié)果進行復(fù)核。比如：冷水機組、冷卻塔、工藝排風(fēng)裝置等大型設(shè)備的尺寸、荷載與技術(shù)參數(shù)應(yīng)及時明確，以使涉及到的各系統(tǒng)的設(shè)計能順利進行；鋼結(jié)構(gòu)分包設(shè)計師應(yīng)及時與生產(chǎn)廠區(qū)負責(zé)人溝通，以避免浪費鋼梁、鋼柱，并將圖紙分批送至相應(yīng)的材料加工廠進行材料加工。

2.2.3" 加強概算優(yōu)化

由于本項目的用鋼量大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且各工藝功能包的技術(shù)性強、造價高，因此，必須對項目成本進行管控。設(shè)計管理部門應(yīng)聯(lián)合設(shè)計院、各功能包單位仔細梳理業(yè)主要求，以控制成本為原則制定各類系統(tǒng)的設(shè)計方案，并進行技術(shù)經(jīng)濟性比選；隨后與業(yè)主進行深入交流，建議業(yè)主選擇設(shè)計管理部門比選得到的性價比更高的方案，從源頭上控制項目成本。

設(shè)計管理部門應(yīng)根據(jù)限額設(shè)計指標(biāo)從不同專業(yè)的角度提出概算優(yōu)化方法，并派各專業(yè)的設(shè)計師駐點設(shè)計院，在管控設(shè)計進度之余與施工圖設(shè)計院溝通優(yōu)化意見并落實，以進一步控制成本。比如：設(shè)計管理部門的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)與設(shè)計院的建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通及電氣專業(yè)的相關(guān)設(shè)計師共同研討主要生產(chǎn)廠區(qū)、倉庫區(qū)、輔房區(qū)的土建與機電設(shè)備的管線荷載，確定各區(qū)域內(nèi)含鋼量標(biāo)準(zhǔn)，進行差異化設(shè)計，控制含鋼量；應(yīng)與機電設(shè)備相關(guān)的各專業(yè)的設(shè)計師進一步細化設(shè)備規(guī)格，管控材料選型，優(yōu)化管線路徑。

2.3" 品質(zhì)管控管理

2.3.1 實施綠色建造

因太陽電池生產(chǎn)工藝的原因，生產(chǎn)過程中各個系統(tǒng)運行時會產(chǎn)生大量的不同種類的廢氣，需合理設(shè)計廢氣處理方案，力求對環(huán)境的影響降到最低，比如：依據(jù)廢氣的種類分別設(shè)置處理系統(tǒng)。

在項目實施前，設(shè)計管理部門應(yīng)結(jié)合規(guī)劃總圖，與項目部共同制定永臨結(jié)合施工方案，包括道路、圍墻、施工用水、機電管線、消防等方面，做好施工措施入圖的策劃。策劃充分考慮施工臨時設(shè)施與永久性設(shè)施的結(jié)合利用，減少重復(fù)建設(shè)，降低建筑材料損耗率，實現(xiàn)綠色建造。

2.3.2" 新技術(shù)新材料的運用

為了更好履約項目并提升項目品質(zhì)，設(shè)計管理部門在設(shè)計施工各環(huán)節(jié)應(yīng)盡量采用建筑行業(yè)的新技術(shù)與新材料。因太陽電池生產(chǎn)對水質(zhì)、水溫、壓力的要求均較高，需對自來水進行處理，達到純水標(biāo)準(zhǔn)后才可用于生產(chǎn)。設(shè)計管理部門應(yīng)聯(lián)合招采部對純水?dāng)M供應(yīng)廠家進行調(diào)研，以水質(zhì)為首要衡量標(biāo)準(zhǔn)，對廠家純水系統(tǒng)進行評審，從而選定廠家，確保滿足純水要求，以保證項目品質(zhì)。

根據(jù)GB 55030—2022《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》的要求：金屬屋面需設(shè)一道柔性卷材作為防水層，而傳統(tǒng)的卷材密度較大，若增設(shè)此種防水卷材需將屋面玻璃棉改為巖棉，導(dǎo)致屋面保溫性下降，不僅增加屋面荷載且品質(zhì)也不高。因此，在給屋面做防水處理時，應(yīng)盡量采用新材料，以達到更好的保溫、防水效果。

2.3.3" 創(chuàng)建價值工程

價值工程涉及到價值、功能和壽命周期成本3個基本要素，其基本思想是以最少的費用換取所需要的功能。項目部在深入分析業(yè)主關(guān)注的內(nèi)容和企業(yè)自身特點后，認為企業(yè)在投入生產(chǎn)后的運行能耗較大，運行費用較高，決定尋求最大限度降低運行能耗，以最大化節(jié)約成本的方法，從而創(chuàng)造價值工程。

設(shè)計管理部門在仔細分析各系統(tǒng)運行特點后發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的低溫冷水機組與中溫冷水機組運行能耗占比較大，且該系統(tǒng)的穩(wěn)定性與高效性也是生產(chǎn)線正常運行的必備條件，因此應(yīng)重點關(guān)注制冷機房的設(shè)計方案，以期設(shè)計出高效制冷機房。

設(shè)計管理部門在與業(yè)主充分溝通后，與設(shè)計院共同研討高效制冷機房設(shè)計方案，在保證低溫制冷機房月均能效目標(biāo)不低于5.0，以及中溫制冷機房月均能耗不低于6.0的情況下，采取了以下措施：1）精確計算冷水機組負荷，從源頭控制冷水機組的規(guī)模；2）低溫冷水機組與中溫冷水機組均采用大溫差、小流量設(shè)計；3）不同出水溫度的冷水機組，均采用多機組配置，并減少部分負荷下的開啟臺數(shù)；4）采用螺桿機冷水機組與離心式冷水機組相搭配的方案；5）離心式冷水機組至少設(shè)置1臺變頻機組；6）各冷水機組均采用GB 19577—2015《冷水機組能效限定值及能效等級》中要求的1級能效；7）冷卻塔采用變頻控制，耗電比小于等于0.035 kW/（m3·h）；8）各水泵均采用變頻水泵，電機能效不低于GB 18613—2020《電動機能效限定值及能效等級》中的2級標(biāo)準(zhǔn)，水泵效率大于80%；9）合理設(shè)置各空調(diào)水管、冷卻水管路徑，減少系統(tǒng)阻力；10）能量表和電表精度等級均設(shè)置為1.5級；11）與設(shè)備廠家協(xié)同調(diào)試，制定冷水機組在不同負荷下的啟停策略；12）設(shè)置安全控制功能，設(shè)計1套互備控制中心，確保系統(tǒng)的安全可靠運行；13）機房設(shè)備采用PLC控制器集中控制，通過采集能量表和電表實時數(shù)據(jù)計算制冷機房的綜合能效。

3" 本EPC項目效果介紹

本EPC項目通過采用上述設(shè)計管理方法，達到了以下效果：

1）通過進行設(shè)計、采購、施工3個方面的協(xié)調(diào)設(shè)計與深度融合，僅用38天就完成了首棟鋼結(jié)構(gòu)主體的封頂，完成了項目重要節(jié)點的履約。

2）對于廢氣的處理，分別設(shè)計了針對高溫廢氣的熱排風(fēng)系統(tǒng)，針對含酸堿氣體的經(jīng)洗滌塔處理的酸堿排風(fēng)系統(tǒng)，針對含有機氣體的經(jīng)活性炭過濾處理的有機排風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了不同類型廢氣的有針對性處理。

3）在屋面防水層方面，設(shè)計管理部門在綜合考慮后，決定采用1.5 mm厚的低密度高分子基膜防水卷材，這樣可繼續(xù)使用玻璃棉保溫，不需要重新復(fù)核結(jié)構(gòu)荷載，有利于進度的正常推進并保證項目品質(zhì)。由于該類太陽電池生產(chǎn)工藝對廠房的保溫節(jié)能要求較高，因此，本EPC項目中的鋼結(jié)構(gòu)單體建筑外墻采用隔音效果好、保溫性能強的壓型鋼板復(fù)合保溫板。

本EPC項目的效果圖如圖1所示。

4" 結(jié)論

本文以某太陽電池生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)的EPC項目為例，從設(shè)計進度管理、限額設(shè)計管理、品質(zhì)管控管理3個維度對此類項目的設(shè)計管理工作進行了探討。結(jié)果顯示：通過采用此種設(shè)計管理工作方法，不僅保障了項目的報批、報建手續(xù)和圖紙按時送審；還促進了多方參與者的深度融合，控制了項目成本，保證并提升了項目品質(zhì)，確保了項目優(yōu)質(zhì)履約。

[參考文獻]

[1] 周予啟，張航科，詹必雄，等. 超大高科技電子廠房關(guān)鍵施工技術(shù)研究[J]. 建設(shè)科技，2021（13）：96-99，103.

[2] 夏雙練. 薄膜太陽能電池工廠的設(shè)計[J]. 電子技術(shù)，2019，48（1）：34-36.

[3] 徐湘華. 光伏廠房工程總承包的進度管理[J]. 太陽能，2017（5）：66-69.

Discussion on Design Management of EPC Projects in Solar Cell Production Enterprises' Factory Areas

Wang Liangliang，Li Biao，Zhang Yan，Huang Yihui，Zhu Ye，Yao Jun，Lu Juan

（China Construction 4th Engineering Bureau 6th Co.，Ltd，Hefei 230000，China）

Abstract： In the context of emission peak and carbon neutrality，the development of engineering general contracting （EPC） projects for solar cell production enterprises is rapid. Such projects involve multiple links，short design cycles，and short construction cycle. This paper takes the EPC project of a solar cell production enterprise as an example to explore the design management work of such projects from three dimensions： design schedule management，quota design management，and quality control management. The results showed that by adopting this design management method，not only did it ensure the timely submission of project approval，construction procedures，and drawings for review. It also promotes the deep integration of multiple participants，controls project costs，ensures and improves project quality，and guarantees high-quality project performance.

Keywords： solar cell manufacturing enterprises；production plant area；EPC project；design management；design progress management；limit design management；quality control management