四川高海拔山地光伏電站建設總結

李剛　袁強　吳穹　江浩　趙常明

摘? 要：高海拔山地光伏電站，海拔高，空氣較稀薄，年平均氣溫低，晝夜溫差大，其建設場地地表起伏不平，施工難度大，對運輸、施工、設備選擇等都有著專門的要求。以國家電投四川公司在甘孜、阿壩地區建設的光伏電站為例，對高海拔地區光伏電站建設做了總結。

關鍵詞：高海拔? 山地? 光伏? 建設

中圖分類號：TM615 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0030-03

Abstract： Because of the high altitude， thin air， low annual average temperature， large temperature difference between day and night， and the undulating construction site， the construction of the solar power station construction in high altitude mountains is difficult. There are special requirements for transportation， construction and equipment selection. Taking the solar power stations in Ganzi and Aba areas as examples， the construction of solar power stations in high-altitude mountains is summarized.

Key Words： High altitude; Mountains; Solar; Construction

高海拔山地光伏電站，海拔高，空氣較稀薄，年平均氣溫低，晝夜溫差大，其建設場地地表起伏不平，朝向各異，局部伴有中小型水沖溝和高原巖石殘丘等不利地形地質條件，可利用面積大小不同，相對分散，施工難度和成本較大。

四川省地跨青藏高原、橫斷山脈、云貴高原、秦巴山地、四川盆地等幾大地貌單元，地勢西高東低，由西北向東南傾斜。地形復雜多樣，以龍門山-大涼山一線為界，東部為四川盆地及盆緣山地，西部為川西高山高原及川西山地。四川省日照分布的基本特征是高原多、盆地少，高原東春日照對于夏季，盆地春夏日照多于秋冬[1];太陽輻射年總量呈經向分布，其東西差異達一倍以上;盆地南部及西南部都是四川省乃至全國太陽能資源貧乏地區;川西高原是四川省太陽資源最為豐富地區，有很大的開發利用價值[2]。

根據四川省的地形特點和光照資源分布地點，光伏電站主要建設區域為甘孜、阿壩、涼山及攀枝花地區。

1? 高海拔山地光伏電站建設特點

1.1 交通運輸

高海拔山地光伏進場道路大多為山道，路況差，大型運輸車輛一般情況不能直達場區，大部分材料和設備都需要用中小型貨車進行轉運。由于高海拔山地光伏電站可用于布置光伏組件的資源十分有限，且考慮水土保護等因素，以及按照盡量減少地表破壞的原則，光伏檢修通道和施工便道修筑較少，從而導致支架、組件等搬運主要依靠人工進行，物料搬運難度十分巨大，管理難度大、安全風險高[3]。因此，合理安排工期、優化道路設計、加強協調管理是保證物料運輸和管理高效、安全的有力保障。

1.2 支架及組件安裝

光伏支架和組件安裝是光伏發電站施工的主要工作之一，其安裝質量和成型效果關系著電站整體美觀性和發電效率，但由于高海拔山地光伏電站地形制約，其施工難度遠大于平原地區。因此，在支架基礎測量放樣時應收集準確的實測高程資料，然后對實測高程資料進行統計分析，采用不同長度的前后立柱調節支架整體平整度，在依山就勢的原則下盡量保證整體平順，減少組串間的錯臺落差，以保證組件安裝成型后不被陰影遮擋，提高發電效率和整體美觀性[3]。方陣布置應根據土地利用方式，盡量整齊美觀，節約土地，以方便后期運行維護。

根據《四川省地面光伏電站規劃建設指導意見（試行）》，支架基礎應根據土地性質、地質條件、建設方式選擇，原則上有條件的地區都應使用螺旋樁技術，無法使用螺旋樁技術的應優先使用微孔灌注樁技術，限制使用混凝土樁基礎技術。

1.3 設備選型

設備選擇方面，高海拔山地地區氣候具有常年氣溫低、氣壓低、空氣稀薄、干燥、日溫差大的特點[4]，故在設備選擇時，應充分考慮高海拔地區的特點，選擇山地高原專用設備或性能滿足當地使用條件的設備。

高原氣候對高壓設備的影響首當其沖，海拔升高時，氣壓隨之降低，空氣的絕緣強度減弱，使電氣外絕緣降低而對內絕緣影響很小[5]，而設備廠家實驗是在正常海拔進行的，因此對于以開關設備的額定工頻耐壓值和額定脈沖耐壓值來鑒定絕緣能力的，當使用地點海拔超過1000m的，應進行校正。隨著海拔的升高，空氣密度降低，散熱條件變差，會使高壓電器在運行中升溫增加，但空氣溫度隨海拔的增加又相應遞減，其值基本可以補償由海拔升高對電器溫升的影響，一般海拔不超過4000m的，高壓電器額定電流值保持不變。

逆變器是光伏項目中最重要的設備之一，高原光伏電站在設備選擇方面，尤其在逆變器選擇方面應滿足高海拔地區電氣技術要求。

（1）在海拔高度2000m及以上高原地區，逆變器應選用高原型（G）產品或采取降容產品[6]。

（2）對用于海拔高于1000m，但不超過4000m處的設備的外絕緣，海拔每升高100m，其絕緣強度約降低1%。

（3）使用高原型逆變器，逆變器的電氣間隙和爬電距離必須滿足或優于IEC62109《光伏發電系統用電力轉換設備的安全》標準中的基本要求。

高海拔山地地區，可根據逆變器選型原則，結合廠址區域實際氣候、海拔等特性，以及高海拔地區逆變器降容影響，得出最佳容配比。容配比是指光伏電站中組件標稱功率與逆變器額定輸出功率的比例[7]。最佳的容配比是基于項目的實測輻射數據和不同容量配置時計算數據的分析。在高海拔山地地區，如果按容配比1∶1設計，逆變器將無法滿足長時間滿負荷運行。可建立計算模型（不超容、超容5%、超容10%、超容15%、超容20%）進行計算，得出度電成本趨勢線，度電成本最低對應的容配比為最佳容配比[7]。

1.4 環保

由于高海拔山地地區生態脆弱，雨季比較集中，易發生山洪、山體滑坡、坍塌等自然災害，環保方面更應十分的重視。根據四川省當地的政策要求，優先使用螺旋樁，在環境敏感區禁止使用混凝土樁基礎技術，盡量減少土方開挖量。施工時，設置專門的垃圾、棄土、棄渣堆放區，并嚴格按照相關規定執行。合理安排生活區和工作區，按照規定進行生活垃圾與生活廢水的處理與排放，對于臨時生產便道、材料轉運等臨時道路進行有效的植被恢復，對于緩坡或陡坡根據情況設置護腳墻、護坡、植被袋等水土保持和植被恢復措施。

2? 典型高海拔山地光伏電站列舉

國家電投四川公司在甘孜、阿壩地區的地面光伏電站項目均為典型的高海拔山地光伏電站。

2.1 甘孜正斗50MW光伏電站

該項目位于四川省甘孜州鄉城縣正斗鄉，場內海拔3920～4010m，屬山地地貌。該地區有較大降雪量，且溫度低，在施工中，會避開冰霜期和低溫期，每年可施工周期短。因地處高原，工人工作效率比低海拔地區低，在施工過程中人力資源投入較低海拔地區高，工人的管理方面應加大健康管理，對于“高原有害物質檢測”不合格或有高原反應的人員不應安排進場工作，現場需常備高原常用藥物，定期開展高原救護知識培訓。

該地區項目中組件的布置多采用隨坡布置的形式，以減少開挖土方量，以保護當地生態環境，減少施工成本;隨地形布置的組件方陣之間因地勢高低不平，光伏陣列若設計布置不合理，容易造成陣列之間、陣列與山體地形等之間形成互相遮擋，影響發電量。該地區光伏陣列隨地形布置，陣列分區上面難以形成方正和清晰的陣列區域分界線。該地區光伏陣列應布置在向陽面的緩坡上，但可能遇到有些山體朝向不規則或朝向與正南有一定偏角，陣列在布置時候可能與正南方向有一定的偏角。

2.2 阿壩金川縣撒瓦腳30MW光伏電站

該項目位于四川省阿壩州金川縣境內，場址地最高海拔4150m，為世界海拔最高山地光伏。2018年11月1日開工，克服交通運輸難、施工條件惡劣、工期短等重重困難，不到2個月時間讓項目如期投運，完成了正常周期為半年的建設任務。

3? 結語

高海拔山地光伏電站因受地形地貌條件限制，與地勢平坦地區光伏電站建設相比，存在物料運輸與管理、支架基礎施工、支架和組件安裝、廠區排水等方面的困難。因此，高海拔山地光伏電站建設必須提前策劃、統籌安排、配足資源、動態管理，才能有效確保工期、節約成本、保證安全。

參考文獻

[1] 楊鵬誠.火古龍光伏電站項目經濟效益后評價研究——基于關鍵因素分析[D].電子科技大學，2017.

[2] 申彥波，張順謙，郭鵬，等.四川省太陽能資源氣候學計算[J].應用氣象學報，2014（4）：493-498.

[3] 李天軍.山地光伏電站施工難點分析[J].建材與裝飾，2016（5）：233-234.

[4] 曾吉銀.解析高海拔高寒地區輸變電設備[J].中華民居，2012（11）：239-240.

[5] 馬立學.《鐵路電力設計規范》修編概況[J].鐵道標準設計，2006（3）：95-98.

[6] 秦海.高海拔條件下的光伏逆變器降容研究[J].電子測試，2017（23）：110-111.

[7] 梅文廣.光伏發電系統最優容配比分析[J].建筑電氣，2017（10）：58-62.