光伏EPC 項目設(shè)計優(yōu)化的重要性

王金平

河北省電力建設(shè)第一工程公司

光伏支架及支架基礎(chǔ)是支撐太陽能光伏板重要受力構(gòu)件，根據(jù)不同的地形、地質(zhì)、氣候等條件其設(shè)計形式也是多種多樣，如何根據(jù)不同地形和地質(zhì)情況設(shè)計出既滿足受力要求又能最大限度降低工程造價的樁基和支架形式，是降低工程造價的一個重要途徑。本文對比承德某20MWp 光伏項目前后兩種設(shè)計的優(yōu)化過程，揭示了設(shè)計優(yōu)化對于控制工程造價的重要作用。

光伏發(fā)電作為一種新型的清潔能源在國家的大力支持下，近幾年在我國得到迅速發(fā)展，由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工難度小、造價相對較低，很多光伏項目都采用了EPC 模式進行發(fā)包。我公司承攬承德某20MWp 光伏項目的發(fā)包方式屬于小型EPC 發(fā)包模式，施工單位負(fù)責(zé)樁基礎(chǔ)、地面支架的設(shè)計、采購、安裝及光伏板的安裝。本文通過對投標(biāo)初設(shè)階段和中標(biāo)后的施工優(yōu)化階段兩種方案的對比，以實例形式表明光伏項目設(shè)計優(yōu)化對工程造價的影響，設(shè)計優(yōu)化的重要性。

工程概況

建設(shè)場地

承德某20MWp 光伏發(fā)電工程站址地處承德縣，海拔高度約450。

地形地貌及工程地質(zhì)情況

工程所處丘陵地帶，地面上主要覆蓋刺槐、長草等植被。所屬土地性質(zhì)為山坡荒地。地形坡度相對較緩。

場區(qū)勘測范圍內(nèi)，地基土層主要由人工填土、第四系全新統(tǒng)粉土、粉質(zhì)粘土、礫砂、碎石土與侏羅系中侏羅統(tǒng)的泥巖、砂巖組成。

（1）場區(qū)組件部分：地貌單元為低山丘陵，地勢較平緩，地層描述如下：

粉土①：褐黃色，稍密，稍濕，土質(zhì)不均勻，含植物根系，偶見姜石，局部夾碎塊石；該層僅局部分布，厚度0.50m～4.00m。

粉土②：紅褐色，稍密，稍濕，土質(zhì)不均勻，局部夾碎塊石；該層僅局部分布，厚度0.50m～3.00m。

泥巖③：紅褐色，全風(fēng)化，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，上層呈粉土狀，局部夾有強風(fēng)化碎塊；該層僅局部分布，厚度1.00～3.00m。

泥巖④：紅褐色，強風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體極破碎～破碎，上部呈碎石狀，粉土充填；該層僅局部分布，該層未揭穿。

砂巖⑤：灰黃色，全風(fēng)化，主要礦物成分為石英、長石，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，上層呈礫砂狀，局部夾有強風(fēng)化碎塊；該層僅局部分布，厚度1.00m～3.00m

砂巖⑥：灰黃色，強風(fēng)化，粒狀結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，上部呈碎石狀；該層僅局部分布，厚度3.00m～5.00m。

砂巖⑦，灰黃色，中風(fēng)化，粒狀結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎；本次勘察期間未揭穿。

工程范圍

全場20 個方陣樁基礎(chǔ)（地下及地上部分）及配套固定支架系統(tǒng)的材料采購、制作加工及運輸、安裝調(diào)整至集成。

本項目合同采用固定總價的合同形式。基礎(chǔ)和支架部分清單表如下。

合同形式

其中樁基礎(chǔ)總量固定、樁基形式由投標(biāo)單位根據(jù)現(xiàn)場情況自行確定。

樁基礎(chǔ)方案投標(biāo)階段初步選型與優(yōu)選

根據(jù)現(xiàn)場的地形及現(xiàn)場試樁，部分地質(zhì)適合螺旋鋼樁，大部分地質(zhì)適合采用灌注樁，下面需要對上述兩種地樁形式的特點進行對比：

螺旋鋼樁的優(yōu)點是：工廠批量生產(chǎn)，定位準(zhǔn)確，直接鉆入土層即可，施工速度快。

螺旋鋼樁的缺點：對地質(zhì)情況要求較高，僅適合軟弱土層地質(zhì)，并且對定位儀器及工人施工準(zhǔn)確度高。

灌注樁的優(yōu)點：適合在高地起伏的山地和丘陵地帶施工，定位難度小，施工速度較快。

灌注樁的缺點：不適合地質(zhì)松散的沙土地質(zhì)，這種地質(zhì)打孔機械施工效率低，且容易出現(xiàn)塌孔的情況。

通過兩種樁型優(yōu)缺點對比及使用條件，可以看出灌注樁更更適合本項目，盡管在試樁階段部分地質(zhì)也能夠使用螺旋鋼樁，但由于地質(zhì)分布的復(fù)雜性，一旦在某一地區(qū)集中采用，遇到特殊情況時可能造成廢樁的情況，因此只能采用灌注樁。

我公司中標(biāo)后通過市場調(diào)查，選擇了適合本項目的兩種方案，分別是葉片式預(yù)埋灌注鋼樁和地錨式灌注樁。二者的基本形式如圖1 所示。

圖1

葉片式預(yù)埋灌注鋼樁定型后可在工廠里批量生產(chǎn)，運抵現(xiàn)場后可以直接放置在鉆孔中，位置調(diào)整準(zhǔn)確后灌注混凝土。

地錨式灌注樁鋼筋錨栓上部鋼管結(jié)構(gòu)可在工廠里批量生產(chǎn)，上部鋼管結(jié)構(gòu)運抵現(xiàn)場后，需要與下部錨筋焊接在一起后，放進鉆孔，位置調(diào)整準(zhǔn)確后灌注混凝土。

從施工速度角度分析葉片式預(yù)埋灌注鋼樁施工速度相對較快，從錨固強度及經(jīng)濟利益角度分析，地錨式灌注樁錨固效果更好，更加經(jīng)濟。

我單位在中標(biāo)進場后，最終決定全部采用地錨灌注樁基礎(chǔ)，雖然在施工速度上比葉片式預(yù)埋灌注鋼樁要慢，但完全能夠滿足建設(shè)單位的要求，并且在滿足工期的前提下，大幅降低了成本，雙葉片灌注地樁材料費約為120 元/根，地錨灌注樁材料費約為60 元/根，采用地錨灌注樁可節(jié)約材料費190 余萬元。

支架方案初步選型及方案優(yōu)化

光伏支架作為支撐光伏板的重要支撐結(jié)構(gòu)，其數(shù)量比較大，費用約占總投資的10%左右，因此在滿足各項技術(shù)參數(shù)的前提下，對支架形式進行優(yōu)化是節(jié)約成本的一項重要途徑。

本項目我公司在投標(biāo)階段初選的支架形式設(shè)計圖如圖2 所示。

圖2

進場后，通過與設(shè)計院的多次溝通，在其它結(jié)構(gòu)形式基本不變的情況下，將一根長斜撐改為兩根短斜撐，改進后的設(shè)計方案圖如圖3 所示。

圖3

優(yōu)化后的方案，在滿足承載力等各項技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，主要在斜撐上進行了優(yōu)化，優(yōu)化前后支架數(shù)量分別為1148t 和1105t，支架材料費單價約為7000 元/t，由此節(jié)約成本43*7000=301000 元。

總結(jié)

隨著我國光伏項目的大力發(fā)展，將有大量施工單位涉足本行業(yè)，由于光伏項目的具有施工簡單、投資較小的特點，比較適合于EPC 的發(fā)包模式。對于施工企業(yè)而言，其最大的優(yōu)勢就是豐富的現(xiàn)場施工經(jīng)驗，如何將豐富的現(xiàn)場施工經(jīng)驗融入到設(shè)計中去，通過對設(shè)計的優(yōu)化，降低成本，帶來更大效益，是能否做好EPC 項目的關(guān)鍵。因此施工單位應(yīng)根據(jù)不同項目的特點、不同的環(huán)境、因地制宜，將施工單位的施工經(jīng)驗充分地與設(shè)計結(jié)合起來，達到利益最大化。