山地光伏電站施工控制要點分析

馮斌

摘要：在地理位置比較復雜的環境下建設的光伏電站，例如山地丘陵等起伏不平、具有凹凸以及朝向不同等復雜的地形被稱為山地光伏電站。其具有的特點是面積不規則，地形分散，設計難度較大，在建成本高以及發電效率較低等。本文從通渭縣40兆瓦光伏電站施工建設過程中的材料運輸管理、支架基礎施工、輸電線路以及場區排水布置等設計施工方面進行深入的分析，對山地光伏電站施工進行探討并提出相關的措施。

關鍵詞：山地;光伏電站;施工控制要點;分析

1、通渭縣40兆瓦山地光伏電站特點

在山地丘陵等復雜地形情況下建設的光伏電站其場地大部分沙化、荒漠化以及石漠化等現象比較突出，地形地面凹凸不平，朝向各異并一小部分還具有水沖溝，在這樣不利的地質環境條件下建設光伏電站可以利用的面積大小不等且分散;

這在一定程度上加大了建設施工難度和施工成本，然而其土地利用成本相對較低，便于管理，對周邊的生活擾動較少，在土地利用率上很高等優勢。40兆瓦光伏電站建設于甘肅定西市通渭縣的榜羅鎮境內，其地理位置處于溫帶半濕潤半干旱性季風氣候，該地區的區域的構造相對比較穩定，電站光伏場區一半位于川地，一半位于山地。川地區域坐北朝南，無遮陰的要求，且當地日照年輻照量有5852.8MJ/m2（水平面）（NASA數據），年均有效日照時數約為1888h（傾斜面，NASA數據）。

山地地區地勢為梯田狀和常規山地，周邊溝坎較多，落差較大，項目用地不是很工整。所選區域坐北朝南，無遮陰的要求，且當地日照年輻照量有5852.8MJ/m2（水平面）（NASA數據），年均有效日照時數約為1888h（傾斜面，NASA數據）。

2、山地光伏電站施工控制要點分析

2.1材料的運輸與管理

通渭縣40兆瓦山地光伏進場道路毗鄰縣道，故以縣道和鄉道為主，但是大部門為山路，道路坡抖彎急，路況比較差，大多材料設備都不能通過大型運輸車輛運輸到場區，只能采用中小型貨車轉運到達場區。可用于布置光伏組件的資源有限并因水土保護等因素的影響，同時根據對地表破壞減少的原則，光伏區域檢修通道以及施工便道修筑相對較少，造成光伏支架組件等材料只能靠人工搬運進行，這給材料運輸帶來很大的難度。

同時，光伏電站物資數量巨大，以通渭縣40兆瓦光伏電站為例，光伏組件、支架、電纜線、鋼筋、水泥、砂石料等物資總量超過4萬噸，而通常情況下施工周期則為6個月，這樣下來每天平局得數十次進行往返倒運材料，這將導致運輸量大任務重，管理難度增加，安全風險相對較高。所以為了確保材料的運輸以及高效的管理，應該對工期進行科學合理的安排，對材料的儲存場地進行規劃，完善修建道路以及加強協調管理等。

2.2光伏支架基礎施工

通渭縣40兆瓦光伏電站場址位于通渭縣文樹鄉文樹村境內，地面高程1803～1850m，地形部分原為梯田農耕用地，現今經平整地勢較為平坦，還有一部分依然是山地梯田和原山地場區，按照場區所在的地質資料擬建場地抗震設防烈度為8度，且地震加速度為0.2g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0.45s，根據單體擬建建（構）筑物結構荷載特征及地基土主要物理力學性質，故采用樁基礎方案，對于小型的箱式變壓器等設備基礎可以局部地基處理來滿足設計要求。

在平整后的弄耕用地施工時，考慮該光伏電站為農光互補電站，為發電的同時便于農田耕作，結合當地地質條件，故樁基礎采用4m長預制管樁，設計為單排樁基礎，預制管樁外漏高度為2m。山地施工時，地貌都是地形復雜的荒地，還不能進行農田的耕種，為了對施工成本節約以及水土的保持保護，故山地采用雙排混凝土灌注樁基礎，樁基外露地面高度為20cm。

2.3光伏電站設備選型

山地光伏電站最重要的設備選型則是逆變器，同時還必須注意其組件的選擇以及匯流箱、箱變和可調支架等。現階段主要有A組串式逆變器、B山地型集中式逆變器、C常規集中式逆變器、D集散式逆變器這四種逆變器，其各自具體的特點則是：

A組串式逆變器（常見40kw）

改組逆變器相較于其他的具有更高的發電量，其單臺容量小適用于山地電站。根據該逆變器的容量通常建議使用小型山地光伏電站，如果應用于大型山地電站則需要上千臺，這樣就會導致系統諧波震蕩，以及存在安全風險。

B山地型集中式逆變器（500-630kw）

該類型的逆變器具有多組MPPT的逆變器設計，適合用于大型山地電站，針對山丘電站而開發的機型，其優勢是經濟性、穩定性以及電網友好性等，同時還可以布置組件規模控制在125kw，使其在設計施工可行性和發電的高效性上都可以兼具。

C常規集中式逆變器

該逆變器只有1-2路MPPT且適合于常規的地形比較平坦的場區，很容易受到各種各樣的復雜情況的影響，造成在MPPT跟蹤曲線上出現多個波峰，這對系統的使用壽命以及發電量都有很大的影響。

D集散式逆變器（500-630kw）

該逆變器加強對系統交直流端口電壓的提升以及線損降低來傳輸損耗，同時采取多路的MPPT技術來減少對組件的失配損失，對發電量進行提高，然而現階段因該逆變器在穩定性、故障率以及維護成本等方面相對較高，并不是山地逆變器的最佳選擇。

在本次通渭縣40兆瓦光伏電站中，根據電站發電單元矩陣劃分設計特點，此項目則選用的為50kw容量的組串式逆變器，其體積較小便于運輸和安裝以及后期的維護保養。

2.4 山地光伏電站35kW輸電線路的設計與施工

建設于山地光伏的電站由于地表起伏、朝向各異以及還有部分中小型水沖溝等，在這樣不利的地質條件下，給35kW輸電線路的設計和施工帶來極大的困難，且成本較高。通渭縣40兆瓦光伏電站在項目初始階段，經對項目施工所在地以及國家電網變電站的實地考察后，經與有關設計院溝通，提出了相關設計變更意見如下：

1.輸電線路架空敷設

原35kV輸電線路為兩條，均接入對端110kV四新升壓站，經與設計院溝通變更為一條35kV輸電線路，該輸電線路為單塔雙回路線路，此次變更節約了線路施工1/4成本，約300萬左右，也減少了線路方面征地面積和征拆工作量。

2.電纜直埋方案

在通渭山地光伏電站施工過程中，場區兩條35kV輸電線路于輸電線路1號塔之間有一條35kV引洮工程的輸電線路經過，按照國網甘肅省電力公司要求，故我方連接該線路采用的是直埋電纜方案，埋設深度符合國家電力工程施工質量要求，一方面便于施工，另一方面便于后期維修保養。

2.5場區排水布置與施工

通渭山地光伏電站場地由于地勢起伏，其地質條件為濕陷性黃土，同時存在自然沖溝較多，以及道路和光伏陳列施工的原因，這樣就會造成雨水匯流和自然滲透，因此，在水土流失減少以及安全隱患降低方面的措施上就有必要進行科學合理的對場區的排水布置和施工。通渭山地光伏電站則是利用天然沖溝和場內道路排水邊溝形成綜合排水系統作為排水布置的原則，同時還以疏導引排為主，在坡頂山腰等部位設置合適的截水溝輔助引流。還得考慮接地、電纜、橋架等施工事形成的溝坎對水流的影響。

3、施工注意事項

3.1山地光伏電場在施工前一定要結合實際地形地貌和地質條件選擇合理的設計，在光伏組件設計布置時注意要避開山地陰面和溝壑位置，讓光伏組件能夠充分的利用太陽能資源。

3.2 在山坡進行光伏組件基礎施工時，盡量保持原地形地貌，減少水土流失、降低安全隱患。

3.3 在山地進行施工時，因地形復雜，水保環保等因素，因此必須對施工的技術方案進行科學合理的選擇，確保安全施工。

3.4 在山地光伏電場場區集電線路施工時，選擇合適的電纜敷設設計和施工方案。高壓電纜敷設長度大于500m時，注意增設電纜檢查井。

3.5 山地光伏電場在送電試運營前對場區電氣設備和集電線路進行仔細的電氣試驗檢測，防止送電時安全事故的產生，導致沒有必要的損失。

4、結論

綜上所述，通過通渭縣40兆瓦山地光伏電站的建設可以得出：建設位于地形地貌等復雜的地質條件的山體上的光伏電站更為困難，其勘測、設計、設備選型和施工方案相對于平地建設光伏電站有了更高的要求。

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