太陽電池生產企業廠區EPC項目的設計管理探討

摘 要：在碳達峰、碳中和的大背景下，太陽電池生產企業類的工程總承包 （EPC）項目發展迅猛，該類項目所涉及到的環節多、設計周期短、工期緊張。以某太陽電池生產企業廠區的EPC項目為例，從設計進度管理、限額設計管理、品質管控管理3個維度對此類項目的設計管理工作進行了探討。結果顯示：通過采用此種設計管理方法，不僅保障了項目的報批、報建手續和圖紙按時送審；還促進了多方參與者的深度融合，控制了項目成本，保證并提升了項目品質，確保了項目優質履約。

關鍵詞：太陽電池生產企業；廠區；工程總承包項目；設計管理；設計進度管理；限額設計管理；品質管控管理

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A

0" 引言

根據工業和信息化部數據，2022年中國光伏產業總產值突破1.4萬億元，光伏組件產量約為288 GW。根據國際能源署預測，2030年全球光伏發電裝機容量將達650 GW。在碳達峰、碳中和的大背景下，光伏產業鏈各環節發展迅猛，作為產業鏈中游環節的太陽電池產品，其生產也如雨后春筍般全面發展，備受矚目。

由于太陽電池生產企業的廠區具有投資大、建設周期短、能耗高的特點，因此，此類企業的廠區建設傾向于采用工程總承包（EPC）模式發包[1-3]。鑒于EPC承包商承擔太陽電池生產企業廠區建設的案例較少，本文以某太陽電池生產企業廠區EPC項目為例，從設計進度管理、限額設計管理、品質管控管理3個維度對此類項目的設計管理工作進行探討，以促進項目優質履約，提升項目品質。

1" 項目簡介

1.1" 項目概況

本EPC項目針對某年產能為10 GW的TOPCon太陽電池生產企業的廠區，對該廠區建設面積內的建筑進行EPC設計。廠區總建筑面積為17.9萬m2，主要包括18棟建筑單體，各建筑的火災危險性類別、結構形式、功能如表1所示，其中，5 GW太陽電池生產車間（共兩棟，分別為2#和3#車間）為大型建筑單體，車間的平面尺寸約為456 m×100 m。

由于該項目采用的是帶方案招標的EPC發包方式，業主在招標時會提供EPC項目的總平面圖、5 GW太陽電池生產車間的工藝系統提資表（即“工藝UM表”）與工藝設備布局圖。結合TOPCon太陽電池的生產工藝工序和工藝UM表可知，太陽電池生產過程中涉及到的設備及系統繁多，功能復雜，各工序的生產環境需求與需提供的資源及其排出的廢棄物種類，如表2所示。

該EPC項目采用固定總價合同模式，從中標通知書發出到各項內容竣工驗收的總工期為257日歷天，其中，設計周期為45日歷天，EPC范圍包括施工圖設計、設備材料采購、施工、設備調試、驗收等內容。

1.2項目特點

結合該太陽電池生產企業（業主）的工藝要求及太陽電池市場環境，此類項目對于EPC承包商而言一般呈現4個特點，即設計周期短、施工進度快、招采難度大、成本管控難。

1）設計周期短。在EPC承包商項目設計過程中，業主可能對總平面布局進行調整，并根據最新工藝技術不斷更新工藝UM表及工藝設備布局圖，但這會影響設計進度，給EPC承包商在規定節點按期完成報批、報建、審圖等工作帶來很大挑戰。

2）施工進度快。從設備進場到移交業主進行設備安裝僅有155日歷天（含設計、報批、報建時間），項目需進行合理策劃，以便于迅速完成圍墻、道路、土方開挖、樁基、主體結構等的施工，確保業主的MOVE IN節點（即設備的安裝或搬遷進入某個特定位置或階段），否則如期完成工期將面臨較大壓力。

3）招采難度大。項目存在大量長交期設備，比如：冷水機組、高低壓配電柜、空氣壓縮機等；同時，本項目還涉及多個功能包系統，比如：純水系統、廢水系統、特氣供應系統、化學品供應系統、排風系統等，功能包系統廠家是否中標會影響部分設備性能參數的確定，進而影響圖紙的完成度。這些都對EPC承包商招采工作的及時性和有效性提出了更高要求。

4）成本管控難。該類項目一般是固定總價，存在概算“天花板”，若EPC承包商對此類項目了解不深，對工藝設備和功能包系統缺乏招采、深化設計、施工等方面的經驗，按照常規土建項目進行成本管控，必將存在較大風險。

2" 設計管理

項目管理中的3個核心問題分別是進度、成本與質量。其中，進度是關鍵，效益是目的，質量是根本，三者既相互制約又有機統一，需準確理解3者之間的辯證關系，以便在較短的設計周期內高效地完成設計管理工作，因此，本文從這3個方面對設計管理工作進行闡述。設計管理環節與要點如表3所示。

2.1" 設計進度管理

2.1.1" 合理的設計進度計劃

合理的設計進度計劃是確保工作有序開展的指引性文件。EPC承包單位的設計管理部門為了保證設計院的設計進度能夠滿足項目的進度要求，需在合同的設計周期內根據現場施工進度計劃詳細分解各建筑單體的出圖節點，同時兼顧主要設備與功能包系統的詢價、采購時間，以確保進度計劃的周密性、合理性。

為使設計內容更好地滿足項目現場要求，設計管理部門會派專人駐點施工圖設計院，駐點人員根據現場施工計劃與設計進度計劃，與施工圖設計師溝通需先后完成并送審的各單體圖紙，以保證現場連續施工。

2.1.2" 有效的溝通協調機制

建立有效的溝通協調機制是及時、準確地解決項目各參與方之間需求與問題的有效方式，也是保證項目順利進行的重要內容。業主方、EPC承包單位、設計院及各外部單位之間應確定設計管理對接流程，各方均應指定專門的對接人，由對接人作為設計需求及相關設計管理文件的輸入口和輸出口，防止管理混亂和信息共享不同步。

由于項目設計內容多，對功能要求高，在設計過程中業主會不斷地提出新想法、新要求，各功能包系統的方案圖、主要設備管線的技術參數均需準確、完整地體現在施工圖上；此外，設計院在圖紙繪制過程中會產生各種疑問和需求，這都要求EPC承包單位設計管理部及時對接設計院與業主、功能包系統廠家等，建立合規的工作流程，組織線上與線下會議，做好溝通協調工作。

2.1.3" 及時的完成報批、報建手續

為更好滿足車間生產時的工藝要求，應綜合考慮消防安全、運輸通道、管線能耗、工藝流程線等因素，項目各參與方在開始設計施工圖時應詳細分析總平面圖，對太陽電池生產車間的尺寸、純水站與部分特氣化學品站（比如：硅烷站、磷烷氫站、化學品庫房）的設置位置等進行調整，設計管理部門及時對接規劃局以完成最新總平面圖的報規流程。

為盡快并順利拿到審圖合格證，設計管理部門應根據設計出圖計劃對圖紙進行分批送審，并在審圖前交待設計院及時聯系審圖專家進行重點、難點設計疑問的探討，在正式審圖意見回復提交前先與專家溝通確認，以使審圖流程順利有效地進行。

2.2" 限額設計管理

2.2.1" 制定設計指標

EPC承包單位的設計管理部門與商務部門應先對總承包合同進行深入解讀，明確合同范圍、設計標準，尤其是對設計范圍和業主提出的要求進行研讀。通過參考類似項目的設計圖紙、概算指標及成本，進行算量套價，推算本EPC項目的收入與成本。在確定總體概算的前提下，逐步分解概算，確定各分包單位的概算指標及限額設計指標，并將限額設計指標作為圖紙設計時的重要參考依據。

設計管理部門進一步將概算指標分解至各專業、各分部分項工程，形成盈虧點分析表，編制限額設計表，并下發至責任設計院和各專項單位，并與其簽訂限額設計任務書，明確進度、質量、獎懲等權責，控制項目預算并指導設計開展。

2.2.2" 協同招采信息

EPC項目不僅要注重設計與施工相融合，更要發揮采購的作用，以使設計、采購、施工協同。從工期角度來看，在采購前可與設計院溝通，請其設計出模塊化、標準化、規格種類少的構件，這樣可減少傳統圖紙出來后再進行采購的市場不確定性，同時可縮短采購周期。

項目前期，設計管理部門可聯合招采部門對主要設備及管材進行預招采，并將預招采結果先行反饋、落實到圖紙，并根據最終招采結果進行復核。比如：冷水機組、冷卻塔、工藝排風裝置等大型設備的尺寸、荷載與技術參數應及時明確，以使涉及到的各系統的設計能順利進行；鋼結構分包設計師應及時與生產廠區負責人溝通，以避免浪費鋼梁、鋼柱，并將圖紙分批送至相應的材料加工廠進行材料加工。

2.2.3" 加強概算優化

由于本項目的用鋼量大、系統結構復雜，且各工藝功能包的技術性強、造價高，因此，必須對項目成本進行管控。設計管理部門應聯合設計院、各功能包單位仔細梳理業主要求，以控制成本為原則制定各類系統的設計方案，并進行技術經濟性比選；隨后與業主進行深入交流，建議業主選擇設計管理部門比選得到的性價比更高的方案，從源頭上控制項目成本。

設計管理部門應根據限額設計指標從不同專業的角度提出概算優化方法，并派各專業的設計師駐點設計院，在管控設計進度之余與施工圖設計院溝通優化意見并落實，以進一步控制成本。比如：設計管理部門的鋼結構設計師應與設計院的建筑、結構、給排水、暖通及電氣專業的相關設計師共同研討主要生產廠區、倉庫區、輔房區的土建與機電設備的管線荷載，確定各區域內含鋼量標準，進行差異化設計，控制含鋼量；應與機電設備相關的各專業的設計師進一步細化設備規格，管控材料選型，優化管線路徑。

2.3" 品質管控管理

2.3.1 實施綠色建造

因太陽電池生產工藝的原因，生產過程中各個系統運行時會產生大量的不同種類的廢氣，需合理設計廢氣處理方案，力求對環境的影響降到最低，比如：依據廢氣的種類分別設置處理系統。

在項目實施前，設計管理部門應結合規劃總圖，與項目部共同制定永臨結合施工方案，包括道路、圍墻、施工用水、機電管線、消防等方面，做好施工措施入圖的策劃。策劃充分考慮施工臨時設施與永久性設施的結合利用，減少重復建設，降低建筑材料損耗率，實現綠色建造。

2.3.2" 新技術新材料的運用

為了更好履約項目并提升項目品質，設計管理部門在設計施工各環節應盡量采用建筑行業的新技術與新材料。因太陽電池生產對水質、水溫、壓力的要求均較高，需對自來水進行處理，達到純水標準后才可用于生產。設計管理部門應聯合招采部對純水擬供應廠家進行調研，以水質為首要衡量標準，對廠家純水系統進行評審，從而選定廠家，確保滿足純水要求，以保證項目品質。

根據GB 55030—2022《建筑與市政工程防水通用規范》的要求：金屬屋面需設一道柔性卷材作為防水層，而傳統的卷材密度較大，若增設此種防水卷材需將屋面玻璃棉改為巖棉，導致屋面保溫性下降，不僅增加屋面荷載且品質也不高。因此，在給屋面做防水處理時，應盡量采用新材料，以達到更好的保溫、防水效果。

2.3.3" 創建價值工程

價值工程涉及到價值、功能和壽命周期成本3個基本要素，其基本思想是以最少的費用換取所需要的功能。項目部在深入分析業主關注的內容和企業自身特點后，認為企業在投入生產后的運行能耗較大，運行費用較高，決定尋求最大限度降低運行能耗，以最大化節約成本的方法，從而創造價值工程。

設計管理部門在仔細分析各系統運行特點后發現，暖通空調系統中的低溫冷水機組與中溫冷水機組運行能耗占比較大，且該系統的穩定性與高效性也是生產線正常運行的必備條件，因此應重點關注制冷機房的設計方案，以期設計出高效制冷機房。

設計管理部門在與業主充分溝通后，與設計院共同研討高效制冷機房設計方案，在保證低溫制冷機房月均能效目標不低于5.0，以及中溫制冷機房月均能耗不低于6.0的情況下，采取了以下措施：1）精確計算冷水機組負荷，從源頭控制冷水機組的規模；2）低溫冷水機組與中溫冷水機組均采用大溫差、小流量設計；3）不同出水溫度的冷水機組，均采用多機組配置，并減少部分負荷下的開啟臺數；4）采用螺桿機冷水機組與離心式冷水機組相搭配的方案；5）離心式冷水機組至少設置1臺變頻機組；6）各冷水機組均采用GB 19577—2015《冷水機組能效限定值及能效等級》中要求的1級能效；7）冷卻塔采用變頻控制，耗電比小于等于0.035 kW/（m3·h）；8）各水泵均采用變頻水泵，電機能效不低于GB 18613—2020《電動機能效限定值及能效等級》中的2級標準，水泵效率大于80%；9）合理設置各空調水管、冷卻水管路徑，減少系統阻力；10）能量表和電表精度等級均設置為1.5級；11）與設備廠家協同調試，制定冷水機組在不同負荷下的啟停策略；12）設置安全控制功能，設計1套互備控制中心，確保系統的安全可靠運行；13）機房設備采用PLC控制器集中控制，通過采集能量表和電表實時數據計算制冷機房的綜合能效。

3" 本EPC項目效果介紹

本EPC項目通過采用上述設計管理方法，達到了以下效果：

1）通過進行設計、采購、施工3個方面的協調設計與深度融合，僅用38天就完成了首棟鋼結構主體的封頂，完成了項目重要節點的履約。

2）對于廢氣的處理，分別設計了針對高溫廢氣的熱排風系統，針對含酸堿氣體的經洗滌塔處理的酸堿排風系統，針對含有機氣體的經活性炭過濾處理的有機排風系統，實現了不同類型廢氣的有針對性處理。

3）在屋面防水層方面，設計管理部門在綜合考慮后，決定采用1.5 mm厚的低密度高分子基膜防水卷材，這樣可繼續使用玻璃棉保溫，不需要重新復核結構荷載，有利于進度的正常推進并保證項目品質。由于該類太陽電池生產工藝對廠房的保溫節能要求較高，因此，本EPC項目中的鋼結構單體建筑外墻采用隔音效果好、保溫性能強的壓型鋼板復合保溫板。

本EPC項目的效果圖如圖1所示。

4" 結論

本文以某太陽電池生產企業廠區的EPC項目為例，從設計進度管理、限額設計管理、品質管控管理3個維度對此類項目的設計管理工作進行了探討。結果顯示：通過采用此種設計管理工作方法，不僅保障了項目的報批、報建手續和圖紙按時送審；還促進了多方參與者的深度融合，控制了項目成本，保證并提升了項目品質，確保了項目優質履約。

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Discussion on Design Management of EPC Projects in Solar Cell Production Enterprises' Factory Areas

Wang Liangliang，Li Biao，Zhang Yan，Huang Yihui，Zhu Ye，Yao Jun，Lu Juan

（China Construction 4th Engineering Bureau 6th Co.，Ltd，Hefei 230000，China）

Abstract： In the context of emission peak and carbon neutrality，the development of engineering general contracting （EPC） projects for solar cell production enterprises is rapid. Such projects involve multiple links，short design cycles，and short construction cycle. This paper takes the EPC project of a solar cell production enterprise as an example to explore the design management work of such projects from three dimensions： design schedule management，quota design management，and quality control management. The results showed that by adopting this design management method，not only did it ensure the timely submission of project approval，construction procedures，and drawings for review. It also promotes the deep integration of multiple participants，controls project costs，ensures and improves project quality，and guarantees high-quality project performance.

Keywords： solar cell manufacturing enterprises；production plant area；EPC project；design management；design progress management；limit design management；quality control management