任 龍

（永靖國能光伏發(fā)電有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國電能消耗量逐漸增大，對(duì)發(fā)電行業(yè)提出了更高要求。與此同時(shí)，隨著綠色發(fā)展理念的提升，發(fā)展以太陽能為代表的清潔能源，改變能源結(jié)構(gòu)便顯得至關(guān)重要。目前，太陽能光伏發(fā)電站因其綠色環(huán)保、生產(chǎn)簡單受到人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注。我國光伏產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，光伏發(fā)電工程還存在關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、技術(shù)應(yīng)用面較窄、光伏閑置率較高等一系列問題。對(duì)此，本文分析探討了進(jìn)山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的策略，這對(duì)山地光伏電站建設(shè)更好地應(yīng)用關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)具有積極現(xiàn)實(shí)意義。

1 山地光伏電站的特點(diǎn)

1.1 地形復(fù)雜光伏組件集電線路布置難度大

山地光伏電站具有地形復(fù)雜、光伏組件及集電線路布置難度大的特點(diǎn)。山地光伏電站場地大多地形較為復(fù)雜，地表并不平坦，朝向各不相同，部分場地中還伴有小型的水沖溝或高原巖石芽殘丘；由于山地地形較為復(fù)雜，相比較地勢(shì)平坦的地區(qū)，在山地上建立光伏電站，工作流程煩瑣復(fù)雜，工作人員需要花費(fèi)較大的精力來布置支架，且布置的支架并不能集中在一起。而且，復(fù)雜山地光伏電站中光伏發(fā)電單元較為分散，受到地形條件限制，合理、節(jié)約布置場區(qū)集電線路難度較大，容易導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)集電線路較長，線損較大。

1.2 設(shè)計(jì)施工周期短項(xiàng)目管理協(xié)調(diào)難度大

山地光伏電站設(shè)計(jì)及施工期間，施工人員所花費(fèi)的時(shí)間比較短，但施工項(xiàng)目協(xié)調(diào)內(nèi)容比較多，協(xié)調(diào)困難度較高。山地地勢(shì)并不平坦，山坡比較多，所以為了使地表保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，一般情況下工作人員都是直接根據(jù)現(xiàn)有的地形進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，這就增加了施工難度和施工安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。例如，光伏組件屬于精密器件，在施工時(shí)要避免被擠壓和碰撞。所以，在施工過程當(dāng)中，管理人員需要采取更多的措施來保持施工人員人身安全，確保機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行，從整體上來說，難度較大。

1.3 限制因素較多建設(shè)方案易反復(fù)

山地光伏電站具有限制因素較多、建設(shè)方案易反復(fù)的特點(diǎn)。光伏電站建設(shè)所占用的山地范圍比較廣，需要涉及多個(gè)領(lǐng)域，如林業(yè)、環(huán)保等。所以，一般在項(xiàng)目施工前提，施工單位需要將施工方案交由林業(yè)、環(huán)保等部門進(jìn)行審核，待審核通過后才能進(jìn)行下一步計(jì)劃。而且，在項(xiàng)目施工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)居民耕地被征用或租用的情況，由于征地補(bǔ)償、當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗等因素影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建設(shè)征地工作開展不力，從而直接導(dǎo)致光伏電站建設(shè)方案反復(fù)調(diào)整。

2 山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

2.1 光伏組件布置間距控制技術(shù)的應(yīng)用

光伏組件布置間距控制這一關(guān)鍵技術(shù)，是建立在3S 空間分析基礎(chǔ)上的。通過使用3S 空間分析技術(shù)，工作人員更好地完成光伏電站場地地形因子分析，并根據(jù)地形特征合理分配光伏組件，解決光伏組件間距布置范圍過廣、占地面積過大的問題。不僅如此，基于“3S”技術(shù)的組件布置，其誤差大大減小，在提升光伏電站發(fā)電效率上有著突出的作用。以永靖縣“十四五”第一批光伏發(fā)電項(xiàng)目為例。項(xiàng)目中，光伏組件采用豎向布置的方式，排布方式為2 行13 列，支架單元數(shù)量為12 107 組，共安裝540 W 光伏組件8 452 組，535 W光伏組件3 655 組。

2.2 鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用

不同于常規(guī)鉆孔裝置，鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)這一關(guān)鍵技術(shù)可以展開支架基礎(chǔ)的鉆孔任務(wù)，促使支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成。山地地形復(fù)雜，有的山地地區(qū)地表風(fēng)化較為嚴(yán)重，土層并不穩(wěn)定，這樣設(shè)計(jì)好的支架基礎(chǔ)容易晃動(dòng)，影響施工安全，而鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)更能適應(yīng)山地地形環(huán)境。工作人員可以使用空壓手風(fēng)鉆完成鉆孔任務(wù)，而且鉆孔速度還比較快，鉆孔程序較為簡單。不僅如此，使用鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)這一關(guān)鍵技術(shù)還能有效節(jié)約施工成本，提高施工效率。所以說，鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)這一關(guān)鍵技術(shù)既能快速地完成鉆孔任務(wù)，又能促使支架基礎(chǔ)更加穩(wěn)定，降低山地光伏電站建設(shè)成本。

2.3 集電線路布置技術(shù)的應(yīng)用

集成線路布置技術(shù)適應(yīng)山地地區(qū)地形的復(fù)雜性特征，將其應(yīng)用到山地光伏電站設(shè)計(jì)和建設(shè)當(dāng)中，不但可以節(jié)約電纜用量，而且還能有效控制建設(shè)成本，促使施工效率的提升。事實(shí)上，山地光伏電站地形復(fù)雜，坡多路險(xiǎn)，地勢(shì)坎坷不平，這給工作人員布置逆變器、箱變等任務(wù)增加了更多難度。而且，在山地光伏電站設(shè)計(jì)及建設(shè)過程中，集電線路、電纜用量等也是控制工程施工成本的主要要素，而通過應(yīng)用集成線路布置技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目的。工作人員可以使用電纜溝穿越陣列、直埋電纜及電纜槽盒結(jié)合的方式來控制電纜用量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約建設(shè)成本的目的。以永靖縣“十四五”第一批光伏發(fā)電項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目在遵守《光伏發(fā)電工程電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的基礎(chǔ)上，結(jié)合地形特點(diǎn)、光伏電站裝機(jī)規(guī)模等各項(xiàng)因素，采用架空和鋁合金電纜混合方案，全線設(shè)8 回35 KV 集電線路，每回集電線路接6 臺(tái)箱變，全線采用單、雙回路混合架空的方式走線。這期間，工作人員主要采用電纜線路匯集，電纜溝、穿管敷設(shè)的方式來控制電纜用量。

2.4 滑動(dòng)可調(diào)型光伏支架技術(shù)的應(yīng)用

在支架施工的測(cè)量環(huán)節(jié)，工作人員操作失誤，使得測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)不一致，容易出現(xiàn)支架基礎(chǔ)偏離原定計(jì)劃位置的情況。如果偏離不大則對(duì)工程安全影響較小，但是山地地區(qū)的復(fù)雜地形會(huì)加大此誤差的產(chǎn)生。針對(duì)這種情況，工作人員可以使用滑動(dòng)可調(diào)型光伏支架這一關(guān)鍵技術(shù)，在支架基礎(chǔ)上設(shè)置可滑動(dòng)的調(diào)孔。當(dāng)支架基礎(chǔ)發(fā)生偏離時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)連件、調(diào)節(jié)螺栓在支架斜梁位置，可以修復(fù)支架基礎(chǔ)偏離導(dǎo)致的支架立柱位移，從而確保支架立柱和斜梁的連接在規(guī)定之內(nèi)，保證支架安裝既穩(wěn)定又安全，這也是山地光伏電站工程項(xiàng)目施工的重要內(nèi)容。

3 山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用中面臨的困境

3.1 山地地形復(fù)雜施工難度大

目前，山地地形復(fù)雜施工難度大是山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用中面臨的主要困境之一。我國北方山地地形主要表現(xiàn)為沙地化、荒漠化以及石漠化，這些地區(qū)地表起伏較大，小區(qū)域內(nèi)朝向也不相同，且局部還存在沖溝、殘丘等小地形，這導(dǎo)致供光伏電站修建的場地較為破碎與分散?；谏降氐匦蔚膹?fù)雜性這一特征，為了在山地上順利修建光伏電站，一般需要考慮較多的基礎(chǔ)設(shè)施布置，比如，支架如何布置、立柱怎么搭建、系統(tǒng)流程怎樣布局等。除此之外，還要考慮如何與自然狀況更加合理地搭配，這些都會(huì)增加山地光伏電站施工難度。

3.2 支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度較高

當(dāng)前，支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度較高是山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用中面臨的主要困境之一。由于山地地形較為復(fù)雜，所以要想在山地上修建光伏電站，搭建基礎(chǔ)支架是前提。而且，由于山地開發(fā)并不完全，地表上長著許多植物和荒草，一定程度上來說，這種地形為山風(fēng)的形成提供便利的條件。這種情況下，如果按照平地支架設(shè)計(jì)要求去執(zhí)行的話，那么搭建的支架將很容易被損毀，影響整個(gè)項(xiàng)目的有序進(jìn)行。另外，山地地形結(jié)構(gòu)并不單一，一般的履帶式鉆孔設(shè)備不能完成地表鉆孔工作，通常需要工作人員手動(dòng)操作，這增加了支架及支架基礎(chǔ)建設(shè)難度。

4 推進(jìn)山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的策略

4.1 注重技術(shù)創(chuàng)新克服施工困難

注重技術(shù)創(chuàng)新，通過運(yùn)用三維、3S 等高新技術(shù)，創(chuàng)新支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，有效克服山地光伏電站施工困難，保證了山地光伏電站工程項(xiàng)目質(zhì)量。第一，應(yīng)用光伏組件布置間距控制技術(shù)。山地光伏電站地形條件復(fù)雜多變，為滿足冬至日6 h 無遮擋這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，工作人員在設(shè)計(jì)光伏電站時(shí)，可以在3S 空間分析的技術(shù)基礎(chǔ)上，搭建光伏支架規(guī)格參數(shù)聯(lián)合分析指數(shù)。通過該指數(shù)，可以更精確地分析山地地形坡度、坡向等指標(biāo)數(shù)據(jù)，再定量分析計(jì)算生成光伏陣列間距分布圖譜。這樣一來，工作人員可以根據(jù)得到的光伏陣列間距分布圖譜，合理設(shè)計(jì)并控制光伏組件布置間距，避免占地面積過大，提升光伏陣列布置工作效率。第二，應(yīng)用鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)。山地地形復(fù)雜，常規(guī)的履帶式鉆孔設(shè)備無法展開工作，一般需要人工操作，這就增加了支架及支架基礎(chǔ)建設(shè)難度。針對(duì)這種情況，工作人員可以應(yīng)用鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)這一關(guān)鍵技術(shù)。通過應(yīng)用這種基礎(chǔ)形式的設(shè)備，可以大大提升施工便捷性，還能更好地適應(yīng)山地地形條件，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。

4.2 合理選擇支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行山地光伏電站支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，是較為重要的基礎(chǔ)內(nèi)容。由于山地地區(qū)和平原地區(qū)的地形條件有很大不同，因此其各自的支架設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求也應(yīng)當(dāng)區(qū)分開來。工作人員在設(shè)計(jì)山地光伏電站支架基礎(chǔ)過程中，應(yīng)當(dāng)先勘查現(xiàn)場山地地形特點(diǎn)。通過運(yùn)用相關(guān)技術(shù)設(shè)備，經(jīng)過實(shí)地測(cè)量，了解山地地形的基本要素，如坡度、山風(fēng)規(guī)模及強(qiáng)度、其他自然氣候要素等。基本了解現(xiàn)場的氣候、地形等指標(biāo)數(shù)據(jù)之后，再從綜合角度考慮，制定合適的支架設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，工作人員結(jié)合支架設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇合適的支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，這樣設(shè)計(jì)出的支架也能適應(yīng)山地氣候，確保支架穩(wěn)定、安全，保證山地光伏電站工程質(zhì)量。

4.3 制訂科學(xué)山地光伏電站施工方案

在山地地區(qū)修建光伏電站，前期施工準(zhǔn)備工作量比較大。如果前期施工準(zhǔn)備不充分，那么不但會(huì)影響整體施工部署，而且還會(huì)帶來不同的安全、質(zhì)量以及工期隱患。針對(duì)這個(gè)問題，工作人員在工程施工之前，要因地制宜，制訂科學(xué)的山地光伏電站施工方案。以光伏組件選擇這一環(huán)節(jié)為例。山地光伏電站通常建在交通較差的山區(qū)，運(yùn)輸、安裝條件差，大型運(yùn)輸設(shè)備難到達(dá)場地。加之電站占地面積較大，站內(nèi)交通較差，存在大量二次搬運(yùn)，尤其是設(shè)備的安裝需要依靠人力來完成。所以，工作人員要考慮到這些要素，在選擇光伏組件時(shí)，要確保人力能夠承擔(dān)得起光伏組件尺寸大小和重量。同時(shí)，選擇光伏組件之后，還要根據(jù)光伏組件的具體參數(shù)，考慮需要的搬運(yùn)人數(shù)、花費(fèi)的搬運(yùn)時(shí)間等要素，制訂一個(gè)合理的方案，提高安裝效率，降低建設(shè)成本。

5 結(jié)語

綜上所述，光伏組件布置間距控制技術(shù)、鉆孔錨桿灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)在山地光伏電站建設(shè)過程中占據(jù)著重要位置。然而，當(dāng)前山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用中面臨著山地地形復(fù)雜施工難度大、支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度較高、光伏電站前期施工準(zhǔn)備工作量大以及山地光伏電站施工管理欠缺等困境。對(duì)此，可采取的應(yīng)對(duì)措施有：注重技術(shù)創(chuàng)新，克服施工困難；合理選擇支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法；制訂科學(xué)山地光伏電站施工方案；加強(qiáng)山地光伏電站施工管理。本文關(guān)于山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)研究還不夠全面，未來階段應(yīng)當(dāng)持續(xù)關(guān)注山地光伏電站關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)方面的研究動(dòng)態(tài)，不斷借鑒和學(xué)習(xí)，豐富研究經(jīng)驗(yàn)，以彌補(bǔ)本文研究不足。