山地光伏电站总图布置方法及施工难点解决方案

特变电工新疆新能源股份有限公司 ■ 买发军 吕丹

中国船舶重工集团西安第七O五研究所海源测控技术有限公司 ■ 白荣丽

0 引言

因山地光伏电站所处地理位置地形高低起伏、坡向差异大，部分区域沟壑纵横交错，局部伴有小型水冲沟或高原岩石芽残丘，可利用面积大小不同、相对分散等各种复杂环境因素，导致此类型电站设计和施工难度极大。随着“领跑者”项目的陆续开展，山地光伏电站的比例逐步增加，以往荒漠电站的设计经验和施工方案已远不能满足山地光伏电站的建设需求。根据近几年项目经验，本文主要从设计和施工两个角度，对山地光伏电站总图布置方法和施工难点解决方案进行阐述，可有效解决山地光伏电站面临的难题。

1 山地光伏电站总图布置方法

1.1 发电量最大化布置方案

发电量最大化布置方案根据不同的坡体走向，将山体划分为不同类型的小区域，并根据山体走向进行分类，坡度朝向类似的地形采用相同的布置方式，通过调整光伏组件所在平面，使其尽量保证朝向为南，倾角为最佳倾角[1]。

设计图纸需提供两端坐标及相对坐标，施工单位通过电脑计算出各桩位坐标，导入GPS之后打点确定桩位。图1为中电投曲阳某项目，采用了发电量最大化布置方案。

图1 发电量最大化布置图

发电量最大化布置方案的优点：

1)朝向基本朝南，支架安装角度接近于最佳倾角，可保证发电量最大化；

2)对现场施工人员技术水平要求较低，只需要根据提供的坐标打孔即可，便于流水化作业；

3)整个方阵方位角差别不大，集中式逆变器和组串式逆变器均适用。

发电量最大化布置方案的缺点：

1)不同坡向组件布置差异大，整体视觉效果欠佳；

2)施工前期桩位坐标计算量较大；

3)现场施工人员灵活性较差，如地形图不准，需要进行局部调整，导致进度较慢。

1.2 外观整齐美观布置方案

外观整齐美观布置方案采用随坡就势原则，所有光伏组件均东西向布置，从外观上看，所有光伏组件均为“一”字沿东西向布置。

设计图纸只需要提供一端坐标及单组支架相对位置图，施工单位可通过现场放线，自行调整钻孔位置。图2为三峡新能源曲阳某项目，采用了外观整齐美观的布置方案。

图2 外观整齐美观布置图

图3 每组支架左上角桩位坐标标注图

图4 桩位相对位置关系图

外观整齐美观布置方案的优点：

1)光伏组件沿东西向蜿蜒布置，整体视觉效果壮观；

2)不需要计算每个桩位坐标，现场放点后自行确定桩位；

3)施工较灵活，施工单位可根据设计图纸提供坐标和间距等信息，适当增减光伏组件数量[2]。

外观整齐美观布置方案的缺点：

1)各区域光伏组件的朝向和角度差别较大，影响一定的发电量；

2)现场施工需边放点边施工，对施工队伍整体素质要求较高，打孔较慢；

3)因各方阵方位角差别大，建议采用具有多路MPPT功能的组串式逆变器。

1.3 两种布置方案对比

从以上两个案例可以看出，对发电量要求较高、美观度要求较低的项目，建议采用发电量最大化布置方案，如中电投曲阳某项目；对美观度要求较高、发电量要求较低的项目，建议采用外观整齐美观布置方案，如三峡新能源曲阳某项目。

在电站实际设计过程中，由于受到很多其他因素的影响，需要从发电量、施工进度、电站美观度等多方面进行考虑，做到精细化设计。

2 山地光伏电站施工难点解决方案

2.1 桩位坐标计算工作量大

一般设计院提供的光伏总平面布置图仅给出一组支架两端中间部位的位置坐标，现场施工人员需通过桩位相对位置关系推算桩位的坐标。而在支架基础桩位布置图中，只有每组支架左端中点与各桩的相对位置关系，导致计算相邻组串的桩位坐标时较为困难，二次计算工作量较大。

解决方案：在支架基础桩位布置图上标注坐标时，标注每组支架的左上角桩位坐标(见图3)，再配以桩位相对位置关系图(见图4)，这样在计算其余桩位坐标时较为容易理解，且计算较为简单。现场放点前需将桩位坐标导入GPS仪器中，对于数据量较大的项目，为避免错误，可利用CAD插件(coodsheet.dvb)将每个方阵的桩位坐标做成Excel表格，提供给施工单位[3]。

2.2 支架立柱、斜支撑及背拉杆浪费严重

受山地光伏电站地形地貌影响，在坡度较大地方会出现后立柱过长的现象，如图5所示，需要现场切割，造成材料的浪费。图6为背拉杆过长无法张紧的情况，由于背拉杆两端都有套丝，若中间切割再焊接并进行防锈处理，将大幅增加工作量。斜支撑过长无法按照图纸设计角度进行安装到位，起不到支撑作用，从而影响支架稳定性。

图5 后立柱过长需现场切割图

图6 背拉杆过长无法张紧图

解决方案：在设计支架时，需要根据不同坡向坡度进行设计，提供不同坡度下后立柱、后拉条及斜支撑的下料长度。在总平面布置图中，需要注明每个区域不同坡向的坡度为多少，根据不同坡度统计各长度的材料数量，后续施工时按照图纸标注坡度，选用不同长度材料，尽可能减少切割浪费[4]。

4 结束语

随着光伏电站容量不断增加，地势平坦、建设条件较好的土地资源日趋减少，山地等建设条件次之的土地将成为重要的光伏电站建设资源。然而由于山地光伏电站的复杂环境因素，导致系统匹配损失大，给设计和施工造成一定难度。本项目提出的总图布置方法和施工难点解决方案能够很好地解决现阶段复杂山地光伏电站所面临的难题，为后期山地光伏电站设计和施工提供参考。