關于漁光互補項目設計管控要點簡析

朱偉峰 丁雪豐

摘要：在空曠的魚塘上建設光伏電站，發電的同時不影響魚塘的正常收益，充分發揮土地的利用率，符合我國未來光伏發展的趨勢。本文以某漁光互補項目為例。從設計管控和降本增效角度出發，探索漁光互補項目的設計要點，可供后期類似項目設計參考。

一、項目概況

本項目位于水庫內，庫內水深約1-2米，雨季最高水位可上漲3-4米。項目安裝容量50MWp，由18個2.5MWp光伏發電單元組成。

二、項目設計管控要點回顧

1.不同方案技術經濟性分析

光伏組件+支撐部分的投資占電站總投資70%以上，且其對電站的發電量、占地面積等影響很大，因此對于光伏電站的投資收益也起到了決定性的作用。本項目屬于漁光互補光伏項目，根據《某某城市防洪規劃（2016～2030）》水文分析報告，本項目基礎頂標高需滿足最高洪水位（或內澇水位）的標高要求，且根據《光伏電站設計規范》組件最下緣應高于最高洪水位（或內澇水位）0.5m以上。在滿足以上要求的情況下，開展十種方案的技術經濟性比選，選擇投資收益最佳運行方式。比選方案如下：

由比選結果可知，考慮單瓦成本、全投資收益率、資本金收益率等因素，本項目選擇固定+雙面445+高壓水下敷設（YJLHY23）運行方案為最優。

2.方陣容量的優化

方陣容量的確定涉及諸多因素，從發電量、投資成本、環境適應性、監控、安全性、安裝和運維七個方面對比分析，結合以往設計經驗及設備特點，集中式逆變器方案投資成本低、技術成熟、市場占有率高，適用于大型光伏電站;組串式逆變器方案的投資成本高、具備多路MPPT、跟蹤效果更好，相比集中式發電量更高、運維更高效。隨著逆變器容量的增大，分攤到單瓦的費用明顯降低。所以，從經濟性考慮，逆變器的容量盡可能的大有利于初期投資的減少。國內近幾年建設的大型光伏電站采用的逆變器均以2500kW、3125kW容量的為主，實踐證明其具有較高的可靠性。因此本項目選用2500kW的集中式逆變器。根據本項目地形特點與項目規模，將集中式逆變器與箱變結合的箱逆變一體機更為經濟，安裝更為便捷，最終選擇了2.5M集中箱逆變一體機方案。

3.35kV集電線路設計優化

本項目地形不規則，紅線范圍內為魚塘，綜合考慮簡單設計、施工便利及降低成本等因素，地塊內采用高壓電纜水下敷設，低壓電纜橋架敷設。

3.1電纜及敷設方案選擇

項目組件出線選用1500V 4mm2光伏專用電纜。電纜在支架上沿檁條敷設，同排跨支架采用穿管敷設，跨排時綁在連接前后排支架間的連桿上。

匯流箱出線沿橋架敷設，采用交聯聚乙烯絕緣電纜，由于是漁光項目，環境潮濕，因此采用聚乙烯護套。35kV箱變出線電纜采用防水電纜水底敷設的方式，在電纜接頭處局部打門型樁，將電纜接頭置于門型樁上。

電纜導體可以選擇銅、鋁或鋁合金導體。綜合考慮各方面因素，本項目匯流箱出線及箱變出線均采用鋁合金電纜。

4.太陽能電池組件規格的選擇

現行光伏組件分為1000V系統及1500V系統，由于1500V系統增加了功率密度，相同容量下，逆變器的數量更少，線纜的數量相對較少，節約了物料、安裝成本并集約利用了土地，因此本項目采用1500V系統。

由于雙面組件的正反兩面都可以吸收光能并轉化成電能。在同等使用環境下，根據系統設計、地表反射率等因素的影響，雙面組件可提高5%～30%的發電量。因此，從度電成本為最優角度出發，本項目采用1500V系統單晶雙面雙玻半片光伏組件。綜合考慮組件效率、技術成熟性、市場占有率，以及采購訂貨時的可選擇余地，本工程選用445Wp的電池組件。

5.支架基礎及樁間加固材料的選擇和優化

根據當地的氣候條件、安裝維修成本等因素。本項目采用固定傾角支架。

該漁光項目考慮了環境的腐蝕性影響，組件支架采用國標鋼構件，均采用熱鍍鋅防腐，鍍鋅層厚度不小于85μm。

根據地塊的地質條件和洪水位要求，通過試樁結果確定了本項目采用不同長度的管樁，管樁型號為PHC-300A-70，由于場內魚塘淤泥層較厚，如果管樁達到持力層深度，必然要增加長度，通過成本測算，最為經濟有效的方法就是減少管樁長度，支架基礎南北之間進行樁間加固，可提高支架系統的整體穩定性。樁間加固材料主要為抱箍、角鋼和鋼管。

6.洪水位調研評估

根據現場調研，地塊堤壩位于東側，堤頂高程11.05～12.00m。現階段水位高程6.9～8米，水域西側邊界高程8～9.5米。

據調查，當地排澇最高控制水位為堤頂以下0.5m，附近堤頂高程在12.00m左右，擬定該區50年一遇設計內澇水位為11.50m;

根據《光伏發電站設計規范》（GB 50797-2012），在以內澇為主的地區建站并設置防洪堤時，其堤頂標高應按50年一遇的設計內澇水位加0.5m的安全超高確定。

根據洪評批復，本次地塊選取的最大洪水位標高為12米，即按照50年一遇的設計內澇水位加0.5m的安全超高。

從另一方面考慮，此塊水域西側邊界高程8～9.5米。當水位標高高于西側邊界標高時，水域內的水即可從西側排至附近基本農田區域，光伏電站設計組件最低點標高為11.5+0.5=12米，高于南側邊界標高，擬建光伏電站區域不會受到影響。

綜上所述，地塊設計標高取值滿足現場實際情況。

三、漁光互補項目設計要點

通過本項目的設計及施工情況，漁光項目的設計要點可作如下參考：

（1）前期踏勘及初設階段，需根據場地紅線范圍，核實場內的土地用地屬性，確保在土地有限的情況下合理進行關鍵設備選型，保證最大容量及容配比的要求。

（2）合理規劃場內道路，漁光項目的道路一般具有防洪防汛的要求，在滿足施工便利的同時，盡量保護原有道路。

（3）當場內地塊分散時，漁光項目的高壓電纜宜采用水下敷設和架空相結合的方式，重點關注征地情況和線路路徑及基礎施工情況;當場地集中時，需通過對比水下敷設和橋架敷設的優劣性，綜合選擇高壓電纜的敷設方式。

（4）當采用排水施工時，打樁精度較高，支架形式宜選擇用鋼量較少的立柱焊接形式;當采用水上打樁時，因打樁精度較差，支架設計應具有一定的可調節裕量，保證支架系統的水平度滿足工程精度要求。

（5）支架設計應嚴格按照組件邊框的預留孔設置主要構件的開孔，使其滿足組件接地線的連接和螺栓固定的要求。

（6）總圖布置需合理考慮魚塘的用地紅線，塘埂，架空線路及樹木的陰影遮擋。箱變位置按現場施工及電纜用量情況合理布置于道路邊或魚塘中間。

參考文獻：

[1]李鐘實，人民郵電出版社，太陽能光伏發電系統設計施工與應用。

[2]能源部西北電力設計院，中國電力出版社，電力工程電氣設計手冊。

作者簡介：朱偉峰，1984年出生，男，陜西西安人，從新能源電站設計開發工作。