水庫“漁光互補”光伏電站施工技術研究

程牧春 張元海

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 510410）

0 引言

目前，大規模的光伏電站多分布在遠離負荷中心的青海、新疆、內蒙等地，電能遠距離輸送成本較大，且運營維護非常困難；而作為負荷中心的大城市，由于城市周邊用地緊張，除了房屋屋頂可建設分布式光伏電站之外，很難建設大規模的光伏電站。探索將城市周邊水庫的大面積水面作為光伏電站的建設場地，一體化發展多種產業，成為解決土地資源優化配置的重要研究方向[1-2]。水庫通風好，水蒸氣能帶走光伏組件的部分熱量，提高發電效率，同時光伏組件又能給水庫遮陽，減少水面蒸發，對水產養殖起到輔助作用，形成“漁光互補”效應[3]。

1 工程概況

徐聞鯉魚潭水庫二期20MW光伏電站工程，利用水庫東北側消落區約205596m2進行“漁光互補”型光伏電站建設。鯉魚潭水庫位于廣東最南端的徐聞縣下橋鎮，水庫主要為存蓄水庫，保證周圍及下游農業灌溉用水，兼養殖作用。水庫每年2月至6月為水位緩慢消落期，8～11月為漲水期，12月至次年2月為水位穩定期，水庫正常蓄水位為54m高程（黃海高程），56m高程以下為消落區。二期建設規劃用地是在一期工程的基礎上往水庫東側主要進水口拓建，按常規單側消落區布置，現有消落區建設規劃用地面積遠小于實際平面布置需求量。根據水下測量資料，水道東側有約40020m2消落區可利用，滿足用地需求，但根據水庫歷年水位資料，電站建設期該部分基本在水下，且平均水深約1.5m。綜上，為搶光伏“6.30”電價，必須解決跨水道及低位光伏方陣施工等問題[4]。

2 施工總體方案

根據2013-2015年水位變化（見圖1），5月中旬前入水口兩側大面積消落區基本位于水位以下。此外，消落區光伏場地經水的浸泡，水位消退后為富水軟基，需要晾曬一段時間后才具備施工條件。如果按照水庫水位消退及常規施工工藝，不但施工困難，且工期無法保證[5-6]。項目組創造性地將分級圍堰、分段導流應用于本項目，創造了水庫入水口河道兩側光伏方陣連片施工場地，同時創新了一種穩定圍堰內水位的技術，既保證了光伏方陣的正常施工，節約了大量工期，為項目實現“6.30”并網發電創造了有利條件，又保證了施工過程中的農業與生態用水。

圖1 2013-2015鯉魚潭水庫上半年水位變化曲線

2.1 分級圍堰與分段導流方案

根據光伏區平面布置，結合入水口兩側實際地形、水庫水位消退的特征、光伏場區施工特點及工程進度要求，制定施工技術方案。施工方案的主要原則包括：單側分級導流且不影響光伏場區施工；根據水位消退情況建立分級圍堰；水道兩側道路連通形成連片作業場地。根據以上3個原則進行圍堰和導流明渠布置（見圖2）。

圖2 分級圍堰與導流設置方案

2.2 水位穩定技術方案

為滿足水庫四周農業用水及水庫水生態平衡的用水需求，項目建設期須保證圍堰內一定的水位。在圍堰填筑過程中，通過在圍堰體內敷設管道，管道兩側或單側設置閘閥，通過開啟或關閉閘閥，實現自動穩定圍堰內水位的目標，保障生態用水和灌溉取水，同時也避免了雨天陡漲的河水或庫區水對建設場區的影響。

3 主要施工技術分析

3.1 一級導流明渠施工

河道左岸布置的方陣包括28#、32#和34#方陣，其中34#方陣所在位置平均高程為52.3m，28#和32#方陣平均高程51.3m，結合歷年水庫水位變化曲線可知水庫水位從每年的2月份開始逐步消退。故通過組織協調先完成34#方陣施工再完成河道左岸其他光伏方陣施工。

根據項目部水位監測，選擇4月上旬水庫水位約52.45m時進行一級導流明渠施工，明渠沿34#方陣外側臺地。明渠上游接一級圍堰迎水面取水口，沿水道邊坡及53.0～51.5m高程平地段直接拉通至水庫岸邊，然后沿水庫岸邊布置直至接通消落區下游庫區水面；導流明渠開挖斷面根據上游來水情況設定，底寬2.5m，上下游段土方開挖邊坡坡比為1∶1，導流明渠施工完成后，施工一、二級圍堰同時敷設水位穩定管。

3.2 二級導流明渠施工

待水庫水位降至51.5m高程，同時已完成34#方陣管樁基礎，沿一級導流明渠下游開挖二級明渠，中間段風化石邊坡比為1∶0.5，明渠左側回填至53m高程，二級明渠進口渠底高程與一級導流明渠下游渠底高程相同。

明渠開挖采用先中間段開挖，預留兩側原狀土作為圍擋，最后連通一、二級明渠及下游水庫的方法（見圖3）。

圖3 二級導流明渠施工縱斷面示意圖

3.3 圍堰內降水技術

針對光伏施工區面積大，施工時間長，不利于布置系統電源，圍堰內抽水采用直抽式柴油抽水機。根據水位穩定技術方案，水位抽排至管樁布置地面下20cm處即可，保證水道內有存水。根據天氣及滲漏情況適時進行水位控制。

3.4 水位穩定技術

圍堰內水位降至滿足施工要求后，為保證圍堰內河道兩側農用水及河道內生態用水，三級圍堰均設置帶閘閥的排水管。其中一級圍堰及三級圍堰排水管兩側設置閘閥（見圖4），二級圍堰堰體內排水管下游側設置閘閥（見圖5）。

圖4 一、三級圍堰堰體斷面圖

圖5 二級圍堰堰體斷面圖

一級圍堰堰體中管道為補水管，位于上游側的閥門①為主控閥門，作為圍堰內補水的閥門，根據圍堰內需水狀況進行控制；內側閥門②為補水管的應急閥（備用閥），保持常開狀態，在上游水位暴漲情況下無法操作閥門①時緊急關閉。三級圍堰堰體中補水管兩側閘閥在下游水位水庫降至生態水位時同時開啟，并保持常開，穩定堰內水位。二級圍堰堰體內排水管作用為調節上游堰內水位，其閘閥設置在管道下游，方便操作。

3.5 圍堰臨時道路施工技術

直接采用二級圍堰和三級圍堰作為河道左岸光伏方陣施工臨時道路。其中二級圍堰通往34#方陣，三級圍堰連通28#和32#方陣。為滿足水中填筑圍堰的要求，圍堰填筑土料采用原狀土開挖料，適當配置整理出來的孤石料。道路路面寬4m，面層采用泥結石路面。

3.6 光伏場地內運輸道路施工

針對水退后軟基場地的施工，重型設備容易沉陷導致管樁運輸、管樁植壓施工困難的特點，采用預鋪條形鋼板作為光伏場地內運輸通行支撐的方式，鋼板可以重復循環利用，滿足引孔設備、管樁轉運設備的正常通行。

4 結束語

采用“漁光互補”光伏電站場地施工技術，徐聞鯉魚潭電站二期于2017年5月30日成功并網發電，比6.30提前一個月，創造了較好的經濟效益。整體技術總結如下：

（1）采用導流+分級圍堰的方法，很好利用了水庫水位消落的特性，節約成本的同時，滿足了施工要求。

（2）采用水位控制的方法，有利于形成水循環系統，保持水體含氧量，達到水生態基本要求的同時，又能保障當地農用灌溉用水。

（3）排水設備采用柴油式抽水機，能有效利用農用設備，保障率高且不受供電影響。

（4）導流明渠在最外側布置，既保障了原有的農用灌溉取水點，減少了農用灌溉的管路，又能對后期電廠運營形成一道護廠河。

（5）圍堰頂部鋪設碎石形成跨水道交通道路的方法，有效利用了土石方填筑體，在保障堰體安全的同時，又節約了成本。