淺談山地光伏電站設計優化

支少鋒

（四川蘇源環保工程有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 211100）

淺談山地光伏電站設計優化

支少鋒

（四川蘇源環保工程有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 211100）

根據目前山地光伏電站建設的實際情況，分析總結了山地光伏電站的特點及設計難點。本著提高山地光伏電站系統效率、確保電站投資收益、保證系統安全運行的原則，從設計優化角度對山地光伏電站建設進行探討與分析，供今后山地光伏電站的設計參考。

山地光伏電站；傾角設計；間距設計；光伏支架

近年來，國家對于以光伏、風電為代表的新能源發電大力支持，光伏電站裝機規模在政策及市場驅動的背景下，呈現蓬勃發展之勢。2017年7月，國家能源局發布“可再生能源發展十三五規劃實施的指導意見”（國能發新能〔2017〕31號）中明確提出，2017—2020年新增光伏規劃裝機容量86.5 GW，預計光伏2017—2020年年均裝機有望達30 GW以上。隨著光伏電站數量的不斷提升，日照好、地勢平坦的土地資源也在逐漸減少，依靠農業、湖泊、山地等建設條件，開始成為光伏電站設置的主要場所，尤其是山地光伏電站，其建設數量處于不斷提升的過程。

“山地光伏電站”指的是依靠山地或者是丘陵等地建造的光伏電站，表面一般是起伏不平的，地形中可以使用的部分比較少，所以相應的設計難度大，建設的成本也比較高，后期維護的資金也較多。因此，山地光伏電站的設計建設一方面要考慮到系統的效率，另一方面也要對系統的實際使用安全性及經濟效益進行考慮。

山地光伏電站建設如何克服各種不利條件，保障電站安全可靠運行，提升發電量，確保投資收益，降低投資和運維成本，這對山地光伏電站的設計方案選擇提出更高的要求。

1 光伏方陣布置

山地光伏電站方陣布置有如下特點：①山地起伏較大，較為復雜，陰影部分是由于山體的陰影所產生的，所以選擇合理的區域是十分關鍵的；②山地地形本身就存在著彼此阻擋的現象，設計時需要采取一些措施處理這些問題；③光伏方陣分散、分區復雜，所以在設計的過程中需要因地制宜。為此，針對山地光伏電站的這一系列特點，選擇合理的安裝區域及安裝的角度等就顯得尤為重要，這些都是光伏方陣后期布置設計的重點和難點。

1.1 光伏組件安裝傾角設計

光伏組件安裝傾角是在布置過程中首先需要考慮的問題，這對后期的設計光伏方陣間距及電站占地面積都起到了極為關鍵的作用。在并網光伏發電系統中，一旦選擇了最佳的安裝傾角，該區域組件表面全年內所接收到的太陽輻射也會達到一個最大值，光伏陣列所發電量也將最大。但是在實際設計的過程中，需考慮山地建設場地的特性及電站整體經濟效益等實際問題，選擇一個適中的安裝傾角。

1.2 光伏方陣間距設計

在山地、丘陵等地建設光伏發電站時，場地的地形地貌較為復雜，對光伏方陣的布置產生較大影響。如果將地勢完全鏟平，所帶來的工程量是巨大的，土建成本和水土保持等生態修復也將會是個很大的問題。最佳方案是因地制宜、利用坡度安裝光伏組件。

在后期的實際安裝過程中，若光伏陣列間距偏小，前后排的組件之間就會產生遮擋，根據光伏組件的特性，遮擋直接帶來光伏組件功率輸出變化，也會產生電流的差異，增加光伏陣列的不匹配度，對整個發電的效率及運行安全產生影響；若間距偏大，光伏方陣區所占面積將增大，場地使用率降低，且在有限的面積下裝機容量減小，對電站的經濟效益產生影響。為此，設計時需針對山地光伏電站實際地形，合理地布置光伏陣列，根據山體朝向和坡度對光伏陣列間距進行計算。

2 支架結構和基礎的選擇

光伏支架選擇合理的結構形式將會直接影響到施工的難易程度，不合理的支架安裝會增加安裝的工作量并導致發電量的損耗。目前，山地光伏支架在安裝過程中主要有下面2個問題：①地勢不平，導致同一組光伏支架立管的長度出現差異；②因施工誤差引起的螺栓與螺栓孔連接困難或連接不上。目前，在設計過程中多采用U型檁條和插管式立柱解決以上問題。目前，光伏支架基礎主要有以下幾種形式：鋼筋混凝土條形基礎、微孔灌柱樁基礎、預制鋼筋混凝土樁、巖石植筋錨桿基礎、螺旋鋼樁基礎。采用何種基礎，需根據項目的巖土、地形、坡度、地下水、腐蝕性等條件選擇。目前，較為常用的基礎是微孔灌柱樁基礎。

3 防雷接地設計及優化

多數光伏電站選用地為未利用的荒坡等地，主要是因為地處巖石層，具有降阻難度高、施工難度大等特點。光伏電站接地系統的好壞直接影響到人身安全和設備的安全，正確、合理地選擇接地方法、防護方法和接地裝置，可以保證光伏電站電力系統長期安全、穩定地運行，是山地光伏電站設計中的一項重要內容。

為了保證光伏電站的安全、穩定、可靠運行，設計時需重點考慮接地網的接地電阻問題、接地網均壓問題、設備接地問題、接地線的熱穩定問題、接地網的防腐問題等。

銅包鋼線是以鋼線為芯體，在其表面覆蓋一層銅的復合線材，銅包鋼線兼具鋼的高強度、耐高溫軟化的機械性能和銅的導電率高、接觸電阻小的性能，因而具有傳導效率高、材料成本低、抗拉斷力大、質量輕、耐磨損的特點，適用于一般環境和潮濕、鹽堿、酸性土壤及產生化學腐蝕介質的特殊環境等高要求的工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地的水平接地體。綜合考慮電站接地網的使用年限、地網材料、接地電阻、地質情況、濕度溫度等因素的影響，山地光伏電站接地中，銅包鋼線接地體是較好的選擇。

4 結束語

山地光伏電站設計是一項系統工程，需要結合實際情況，在保障電站安全、不破壞原有生態系統的情況下，以提高電站系統效率及電站整體經濟性為原則進行設計和施工。本文根據目前山地光伏電站建設的實際情況，從設計優化角度對光伏方陣布置、光伏支架結構形式及支架基礎、電站防雷接地等方面進行闡述。創新永無止境，對山地光伏電站設計仍需不斷探索、研究和創新。

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TM615

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.105

2095－6835（2017）21－0105－02

支少鋒（1985—），男，江西撫州人，工程師，2007年畢業于長沙理工大學（本科），從事新能源工程及技術管理工作。

〔編輯：劉曉芳〕