复杂地形光伏电站工程的场地设计研究

赵永军

摘要：本文以某处光伏电站工程案例为基础，从复杂地形光伏电站工程场地设计的问题、光伏电站的自身特点以及复杂地形光伏电站工程的场地设计几个方面进行了详细的分析与探讨，以供参考。

关键字：复杂地形；光伏电站；场地设计；

中图分类号：C35文献标识码： A

前言：改革开放以来，我国经济高位运行激生了巨大的能源消费需求，2013 年我国能源消费总量已达37.5×108t 标准煤，成为世界第一大能源消费国。面对日益紧张的能源供应安全形势，加之因使用化石燃料导致的大面积、长时间的雾霾问题，我国选择发展风电、光伏、光热等清洁能源利用方式。近10 年来，光伏发电产业在我国发展迅速。然而，由于自身产业结构欠完善，加之发展欠预见性，在金融危机和欧美贸易保护主义的双重打击下，我国光伏产业自2009 年起经历了发展低谷，大量企业停产、破产、倒闭。2012 年下半年以来，在

国家政策的引导下， 国内光伏装机市场迅速兴起，拉动了内需的增长，也推动了国内企业“出口导向”发展战略的调整， 我国光伏产业结构逐步优化，行业正在恢复往日生机。

一、复杂地形光伏电站工程场地设计的问题

场地设计，主要是针对基地内的建设项目的总平面设计，根据建设项目的使用功能的要求与规划设计的条件，在基地内外的现状条件与有关法规、规范的基础上，人为地组织和安排场地中各构成要素关系的活动。对场地的设计既能提高基地利用的科学性，又使场地中的各要素，特别是建筑物和其他的构成要素所形成的一个有机的整体，从而有效的保证建设项目能够合理的有序的运行和使用，从而发挥出正常的经济效益与社会效益。于此同时，使建设项目和基地周围环境有机的结合，从而产生良好的环境效益。当前，国内的电力建设已经进入市场化，适时地引入经济学理论是适应电力建设市场化的必然。将经济学的基础理论引入场地设计研究不仅仅是对场地设计概念理论的有效继承，更是市场经济发展下的必然。近年来通过对光伏工程案例的分析，就非常容易的发现复杂地形的电站工程已经逐渐成为整个国内市场的主力军。现以某市20MWp光伏电站工程为例，详细讲解了如何引入场地设计概念去推进项目的运行。

二、某处光伏电站工程案例分析

1、建厂的外部条件分析

（1）地理位置。西侧距离城区驻地约1千米。发电站西侧和站址南侧都有规划路可以进入该城市区道路，交通条件便利。

（2）光照。该市无日射观测站，全年总辐射量按5122.55MJ/m2计，全年的日照时数大约在2700小时，全年的平均日照百分率大都在60%以上。非常适合太阳能电站的建设。

（3）场地。拟建站址的地形起伏比较大，北侧、东侧与南侧三面的地势比较高，西侧与中间的地势属于洼地，自然地面标高在61.5米到161.1米，地貌类型为丘陵，地貌成因类型是斜坡地。当前还没有被利用。发电站的站址用地形状非常不规则，场地东西长约150米到1400米，南北宽约260米～960米，场地用地面积大约在76.32hm2，因场地东侧部分丘陵约6.71 hm2，已被划定为公益林用地，除去这个，工程实际用地面积大约69.61hm2，基本上能满足本工程电站站区的用地要求。

（4）电站接入。依据电站的规模和在电网中所处的位置，拟通过1回35kV线路接接至110kV石墙站35kV侧或者220kV北宿站35kV侧。

（5）区域水文。因为山地丘陵的坡度比较大，汇流的时间就非常短，洪峰流量比较大，坡地汇流洪水将对站址有一定的影响，站址区域中的山脚平原处在超标准暴雨过后的洪水淹没深度约0.8米左右。

（6）生态环境现状。该市易发生水土流失，全县的低山丘陵大约占全市总面积的70%左右，大小河流的数目非常多，所以水土流失的现象曾非常严重。为了改变这一情况，该市依靠政策来综合治理水土流失，经过长时间不懈的努力，取得了非常好的成绩，治理后的小流域林草覆盖率也有了很大的提高，土壤流失率也有较大程度的降低。

所以，要想解决外部条件带来的一些问题，就必须要先了解光伏电站工程的本身的一些特点，依据本身的异样性来有效的分析问题，进而提出科学的解决方案。

三、光伏电站的特点

光伏并网发电系统主要由并网逆变器、测量通信系统、光伏方阵与公共电网组成的。光伏方阵把太阳能转化成电能，并且传递到和它相连接的逆变器上，逆变器通过把直流电转变为交流电，输出电力与公共电网相连接，为当地提供可靠的电力。故整个场地除了配电室、中控室、材料库以及办公室以外，大部分都是成组布置的光伏电池板组件。光伏组件是把太阳能直接转化为直流电能的部件，是光伏电源系统的核心部件，科技含量非常高，要求具有极好的耐侯性，并且能够在室外相对残酷的条件下长期稳定地运行，同时也具有较高的转换效率。所以，光伏电站工程场地总体布局的核心是对光伏电池组件的布置场地进行科学的选择。配电室、中控室、材料库以及办公室等设施可以合建一座综合楼。

四、复杂地形光伏电站工程的场地设计

1、光伏电站建厂条件

场地设计一定要符合当地的环境整治的成果。假如场地规划处理的不恰当，这就不仅是工程的败笔，更会使当地这多年的环境整治成果毁于一旦。所以在场地设计时，不仅要照顾到场地土方与场地竖向设计，更不能破坏当地的生态环境。

2、场地的设计

（1）提取山脊分水线，对场地洪水进行分析。依据等高线曲率最大判别法将山脊线提取出来，来对场地平面进行控制，然后分出山地和平地，找出控制点，并且连接成线。此外，对处理的场地都有场地边界线，不能把场地边界线想当然地认为是排水区域界线。

（2）绘制场地设计图。运用场地原有地形中因为地面径流形成的天然汇水沟，来适当地进行改造与加固工作，并且做到顺应地形，而且不破坏地表的形态与原地面的径流。

施工期间，伴随光伏组件的基础开挖与施工道路的开挖填筑等施工，工程在运行期间，地表开挖、回填与平整等扰动活动基本上都已经结束，水土流失的程度就会大幅度的降低，但是因为扰动后的区域自然恢复能力有所降低，并具有明显的效益发挥滞后性，仍然会导致一定的水土流失。所以，还需采取防止水土流失的措施：

一是分期、分阶段进行工程施工，而且作业的场地面积要控制在一定的范围以内。

二是沿山地和平地的交界处规划站区内部道路，同时沿路边设置排水沟，将场地雨水排到排洪沟内，防止山坡地径流对场地的冲刷破坏。

三是采取路基路面排水与路面混凝土硬化等工程措施，防止路基路面受到雨水、地表径流冲刷而失稳。

3、站区总平面规划

依据光伏电站布置的特点，依据场地的原自然地形坡度进行适当的调整，依据计算选择的光伏组件阵列最佳的倾角，把太阳能电池板沿地面坡度每20个单元组进行布置，1MWp一个单元，因为电站站址的用地形状不是规则的，所以每个单元的用地也不一样。每个单元行列间距由设计的最终场地坡度来确定，一般都是利用原有的自然地形坡度，尽可能的不动用土方。逆变器与变压器一个单元配置一组，尽量布置在阵列的中间，来减少电缆的敷设长度。交流配电装置与直流配电装置都选用户外型产品，站址出线通过35kV电缆直埋至户外，通过架空线路连接到站址西南侧的110kV石墙站。中控制室与材料库等联合布置的综合楼布置在站址的中部，靠近站内南侧环丘陵的5米宽的主路，方便站内的电缆连接，以降低电力损耗。

结束语：

在对复杂地形光伏发电站工程的场地进行设计时，要充分考虑各个方面的因素，采用先进的科学技术，提高场地设计的水平，从而为电站的良好运行提供最为基本的保障。

参考文献：

[1]栾石林,李光明,廖华,李文光. 太阳能山地光伏电站优化设计研究[J]. 云南师范大学学报(自然科学版),2014,05:25-31.

[2]姜军海,宋春艳. 太阳能电站关于站址选择的探讨[A]. 山东电机工程学会.山东电机工程学会2011年学术年会论文集[C].山东电机工程学会:,2011:8.

[3]陈祥. 大型光伏并网电站科研规划的探讨[J]. 太阳能,2010,07:8-12.

[4]冯耕,马宇云. 复杂地形下的太阳能矩阵布置[J]. 武汉大学学报(工学版),2009,S1:78-81.

[5]毛思禹,许文年,侯燕梅,祝立群,张成. 太阳能光伏电站场址选择问题的探讨[J]. 三峡大学学报(自然科学版),2011,04:26-30.

[6]王旭阳. 大规模光伏电站建模及外特性研究[D].北京交通大学,2012.