漂浮式光伏電站施工技術研究

趙建忠，張書啟

（1.中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050021；2.中國電建集團江西省電力建設有限公司，江西 南昌 330001）

0 引言

漂浮式光伏電站適用于較深的水域或鋪有水底防滲膜的水庫等水體，工程使用的高密度聚乙烯浮筒、不銹鋼錨具、混凝土錨固塊等材料對水體沒有破壞性，環保、節省基礎成本、施工周期短。與傳統的陸地光伏電站相比，漂浮式光伏電站具有不占用土地資源、減少水量蒸發、遮擋陽光抑制藻類生長的作用。同時，水體還可幫助光伏組件及電纜“降溫”并顯著提高發電效率[1]。文中以全球單體最大水上漂浮式光伏電站“華能德州丁莊水庫320 MW項目”為例，介紹漂浮式光伏電站的施工技術及注意事項。該項目采用高密度聚乙烯（HDPE）浮桶+支架式漂浮光伏系統、組串式逆變器、單晶硅雙玻電池組件、浮臺式箱變基礎及高密度聚乙烯（HDPE）電纜浮桶。文中就組件漂浮系統組裝、箱變浮臺系統組裝、電纜敷設等幾方面分別對施工技術及注意事項進行介紹以供參考。

1 組件漂浮系統

1.1 施工平臺的搭建

拆除水庫壩體擋墻高出地面部分，每隔3 m拆除一個3 m寬的缺口，搭設滑道，供運送組件使用

在壩體內側搭建施工平臺，傾角在5～100之間，寬度約8 m，長度為30 m的整數倍，作為浮體組裝平臺。

在平臺上鋪設導軌，按照主浮體間距，每個主浮體使用兩根導軌，防止安裝好的漂浮系統推入水中時被地面劃傷。如圖1所示。

圖1 施工平臺及導軌

1.2 漂浮系統組裝

岸上緊靠壩體擋墻用方管焊接0.8-1 m高度的平臺作為組件安裝平臺，平臺第一步橫擔放置浮體，第二步橫擔放置組件，第二步橫擔的傾斜度必須與組件傾角相同，高度與組件前后立柱相同。可根據實際進度需求情況搭建多個組件安裝平臺，以保證施工速度。

將一個主浮體放置在組件安裝平臺上，檢查主浮體的外觀，不應有破損等情況。然后按照廠家指導書要求用電動扳手將前后立柱固定到浮體的相應位置上，二人在組件兩端將組件抬至組裝平臺并卡在前后立柱卡槽中，用壓板固定牢固。

二人將組裝好的浮體及組件抬至滑道上端，用繩子系住浮體后滑至施工平臺，施工平臺作業人員用組裝浮體將主浮體連接成片，每13塊為一排，逐排推入水面并臨時錨固。

2 箱變浮臺系統安裝

2.1 浮臺系統的構成及組裝

浮臺主要由鋼制浮筒（內充聚氨酯發泡）、桁架平臺、箱變底座、不銹鋼欄桿組成。

平臺組件卸貨過程中，應安排專人輔助吊裝轉運，不能發生碰撞；平臺設備運輸至現場后盡量堆放在安裝位置附近，避免二次倒運。

由于運輸限制，桁架平臺分段運至現場，現場設置鋼結構作業平臺，試拼裝后焊接成型，吊起1.3 m后架設牢固，用滑板車將鋼浮筒拖至桁架下用螺栓固定牢固，如圖2。

圖2 浮臺組裝效果圖

2.2 浮臺系統入水及箱變安裝

浮臺組裝完畢（不含玻璃鋼格柵及欄桿）用25 t汽車吊運至水庫堤壩滑軌上，由電動葫蘆緩慢滑至水中。

將浮臺臨時錨固后安裝玻璃鋼格柵板及不銹鋼欄桿，然后統一由拖船拖至光伏方陣附件岸邊，等待箱變吊裝。

為加快施工進度及降低成本，以10臺箱變為一個作業班次，用180 t汽車吊將箱變吊至浮臺上并焊接固定，然后用拖船拖至指定位置錨固。

3 電纜敷設

由于水上敷設集電線路電纜重量大，作業面窄，同時水面起伏大，船只及電纜浮體無固定著力點，電纜敷設難度比陸地作業難度增加較大。

集電線路電纜敷設時，隨著堤壩電纜軸的展放，壩體內側作業工人將臨時浮體綁至電纜上，間隔1 m左右，保證電纜不沉入水中，前端設拖船逐步將電纜放至水面上。

敷設長度滿足要求后，將水面臨時浮體及電纜拖至電纜通道旁，人工解開浮體并將電纜移至通道浮體上并固定好。

電纜通道設在光伏方陣上時，由拖船將電纜前端拖至方陣旁，方陣上設置50人左右集體將電纜拉至指定位置并固定，如圖3。

圖3 電纜敷設

4 注意事項

4.1 施工平臺與水面的落差控制

由于水庫水位處于緩慢漲落的循環中，最大漲落幅度達1 m以上，故施工平臺與水面的高差是控制重點。平臺搭設前與水利管理部門溝通，了解清楚目前的水位處于哪一階段，近期內將要補水還是泄水，如處于補水期，以施工平臺高于水面30 cm為宜，如處于泄水期，以施工平臺入水10 cm為宜；對于水位變化引起的施工平臺與水面落差較大的情況，應將臨時拼裝的設備浮體組裝成約1m寬的平臺附于施工平臺側面作為過渡，防止光伏漂浮系統在入水時因落差過大造成浮體連接耳部損壞[2]。

4.2 錨固系統安裝

錨塊拋投前按照錨塊設計坐標提前進行定位及水深測繪工作，計算錨固鋼絲繩長度，防止出現長度不夠或太長浪費現象；鋼絲繩套的繩卡數量為3個，繩卡壓板朝錨繩主線方向，繩卡間距不應小于6倍鋼絲繩的直徑，壓板卡槽與鋼絲繩捻繞方向相反；鋼絲繩浮球體積足夠承載整根鋼絲繩重量，防止水位上漲后浮球沉入水底；組件方陣拖至指定位置后，臨時錨固點數量必須大于正式錨固點的50%，防止突發大風天氣導致浮體被吹跑。

4.3 箱變浮臺滑軌的利用

箱變浮臺組裝場地一般位于水庫壩頂，浮臺組裝重量約10 t，若直接吊裝入水，需配備200 t以上汽車吊才能滿足負荷要求。為縮短工期及降低施工成本，該工程采用滑軌入水的方式，做到浮臺組裝好立即入水的要求。事先在壩體內側石砌邊坡上打孔布置兩排鋼管錨固點，用直徑100 mm的無縫鋼管焊接在錨固點上作為滑軌，上涂黃油減小摩擦力；浮臺的上下兩個浮筒兩端套環形鋼板保護罩（與鋼管接觸部位焊接限位）與滑軌接觸，入水時用25 t汽車吊將浮臺放在滑軌最頂端，用兩臺10 t電動葫蘆水平拉緊浮臺，然后汽車吊松鉤，同步操作電動葫蘆將浮臺放至水中，如圖4。

圖4 箱變浮臺入水滑軌

4.4 電纜浮體的連接

交流電纜在箱變與光伏陣列連接處的路徑彎曲較多，現場設計的電纜浮體寬度較小，浮力足夠但在彎曲路徑上由于水面起伏晃動易導致電纜翻入水中。經過現場討論研究，在電纜浮體之間增加不銹鋼鉸接過渡，使浮體能夠隨水面起伏自由活動，解決了電纜翻入水中的問題。如圖5。

圖5 電纜浮體鉸接件

4.5 大風天氣應急措施

漂浮式光伏電站在施工過程中最易受到大風或陣風天氣影響，如錨固數量不足或錨固系統固定不牢固極易引發重大工程損失事故。應對極端天氣需從兩方面入手：1）施工平臺前方需設置足夠的臨時錨塊，在天氣預報有極端天氣提醒時將未入列的浮體固定牢固，防止被吹跑或吹至岸上損壞。2）已入列的浮體必須在當天完成50%以上的正式錨固，其余錨固點可采取臨時錨固措施，嚴禁漏錨、不上繩卡、未安裝防松螺母等情況出現。

5 結語

文中以漂浮式光伏電站項目為例，簡要介紹了組件漂浮系統組裝、箱變浮臺系統組裝、電纜敷設等幾方面的施工特點，詳細闡述了浮筒、浮臺、錨固系統的安裝過程，以供電力工程建設中漂浮式光伏電站項目施工學習，在保證安全質量的同時，優化設計和施工工藝，達到縮短工期，節約成本，提高施工效率的目的。