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(guī)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(guī)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(fā)展多種產業(yè)，成為解決土地資源優(yōu)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(fā)電效率，同時光伏組件又能給水庫遮陽，減少水面蒸發(fā)，對水產養(yǎng)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(qū)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(zhèn)，水庫主要為存蓄水庫，保證周圍及下游農業(yè)灌溉用水，兼養(yǎng)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(wěn)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(qū)。二期建設規(guī)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(guī)單側消落區(qū)布置，現(xiàn)有消落區(qū)建設規(guī)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(qū)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(qū)基本位于水位以下。此外，消落區(qū)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(guī)施工工藝，不但施工困難，且工期無法保證[5-6]。項目組創(chuàng)造性地將分級圍堰、分段導流應用于本項目，創(chuàng)造了水庫入水口河道兩側光伏方陣連片施工場地，同時創(chuàng)新了一種穩(wěn)定圍堰內水位的技術，既保證了光伏方陣的正常施工，節(jié)約了大量工期，為項目實現(xiàn)“6.30”并網發(fā)電創(chuàng)造了有利條件，又保證了施工過程中的農業(yè)與生態(tài)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(qū)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(qū)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(qū)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(yè)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(wěn)定技術方案

為滿足水庫四周農業(yè)用水及水庫水生態(tài)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(xiàn)自動穩(wěn)定圍堰內水位的目標，保障生態(tài)用水和灌溉取水，同時也避免了雨天陡漲的河水或庫區(qū)水對建設場區(qū)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(xié)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(jiān)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(qū)下游庫區(qū)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(wěn)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(qū)面積大，施工時間長，不利于布置系統(tǒng)電源，圍堰內抽水采用直抽式柴油抽水機。根據水位穩(wěn)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(wěn)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(tài)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(tài)，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(tài)水位時同時開啟，并保持常開，穩(wěn)定堰內水位。二級圍堰堰體內排水管作用為調節(jié)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(huán)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(fā)電，比6.30提前一個月，創(chuàng)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(jié)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(huán)系統(tǒng)，保持水體含氧量，達到水生態(tài)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(jié)約了成本。