永登縣弘陽新能源發(fā)電有限公司 劉東東

1 引言

架空索道具有對(duì)自然地形適應(yīng)性強(qiáng)、爬坡能力大、占地面積少、受氣象影響小，以及設(shè)備簡(jiǎn)單、建設(shè)速度快、管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，大幅度地減少對(duì)地表植被生態(tài)和景觀的影響，在光伏領(lǐng)域應(yīng)用有極大的探索意義。

目前索道主要應(yīng)用在整個(gè)旅游行業(yè)，全國的索道數(shù)量已經(jīng)達(dá)將近1200條，光伏領(lǐng)域應(yīng)用處于空白階段。我國戈壁、沙漠、荒灘區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面附著物較少自然條件差，生態(tài)環(huán)境脆弱，大多屬于國有荒灘地，開發(fā)利用條件優(yōu)越；滿足建設(shè)用地要求，適合建設(shè)大型光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目。

2 光伏電站使用架空索道的背景

我國戈壁、沙漠、荒灘土質(zhì)含粉土、含礫砂層，結(jié)構(gòu)疏松，干燥，土層凝結(jié)度低，區(qū)內(nèi)天然植被稀少，地勢(shì)開闊，該層工程地質(zhì)條件差。光伏電站檢修頻繁，光伏場(chǎng)區(qū)道路縱橫交錯(cuò)，道路密度高，車輛行駛極易引起地表原始凝結(jié)狀態(tài)破壞，大風(fēng)天氣引起揚(yáng)塵，且車輛行駛中揚(yáng)塵較大，不利于戈壁、沙漠、荒灘區(qū)域內(nèi)防風(fēng)固沙，與我國在戈壁、沙漠、荒灘區(qū)域內(nèi)環(huán)保政策背道而馳。

目前光伏場(chǎng)區(qū)主干道路多采用人工鋪砂石道路，雖對(duì)揚(yáng)塵有抑制作用，但對(duì)砂石需求量大，砂石的采集、粉碎、運(yùn)輸都有不同程度的環(huán)境污染和對(duì)自然資源的破壞、能源的消耗，且砂石道路不利于植被恢復(fù)。

3 光伏電站使用索道的必要性

光伏場(chǎng)區(qū)建成后，日常巡視、檢修、維護(hù)主要以匯流箱、逆變器為主，攜帶工具大多以萬用表、鉗表、螺絲刀、手鉗等輕型工具為主。攜帶備件以保險(xiǎn)、板件等輕型耗材為主。大型機(jī)械進(jìn)入頻率低，重型備品如變壓器油概率頻次1次/年，工具、備件、人重量低空索道足可以承重，用索道空中優(yōu)勢(shì)代替車輛頻繁對(duì)土壤的碾壓。光伏組件具有雨水匯流作用，雨水沖刷光伏組件后落地形成一條濕潤(rùn)地帶，逐漸對(duì)土壤進(jìn)行改良，日積月累、減少人為活動(dòng)有利于植被的恢復(fù)，最終達(dá)到有光伏的地方就有綠色，有綠色的地方就有野生動(dòng)物，達(dá)到人與自然的和諧共生。

沙漠地帶安裝光伏對(duì)沙土環(huán)境改善已經(jīng)有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，如陜西大荔某光伏，光伏下沙漠草長(zhǎng)茂密。然西部地區(qū)戈壁、沙漠、荒灘大多數(shù)地方降雨量不及陜西，但是光伏具有遮光作用，匯集雨水對(duì)沙漠土壤改善作用，耐旱性植物如紅柳、駱駝刺在間歇性的雨水滋潤(rùn)下也有頑強(qiáng)的生命力，人類要做的就是在這些植物成長(zhǎng)的過程中足下留情，因此低空架空索道空中交通系統(tǒng)的建設(shè)就很有必要。

生態(tài)研究表明，索道是最環(huán)保的交通解決方案?！翱瓦\(yùn)索道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸，運(yùn)距最短，電力驅(qū)動(dòng)，同等運(yùn)能情況下能耗更少，產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量最小。假設(shè)使用壽命為 30年，索道產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量不到其他運(yùn)輸工具的四分之一”，

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，人工干預(yù)天氣對(duì)自然環(huán)境進(jìn)一步惡化狀況的改善起了巨大的作用，如人工降雨、人工降雪。但是人類工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，人類涉足的地域越來越廣，破壞的范圍也越來越廣，有必要對(duì)人類生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域脆弱的生態(tài)保護(hù)提出一種可靠的解決辦法。索道成為一種新型的綠色交通工具，真正踐行了綠色低碳環(huán)保新理念。近年來光伏+農(nóng)業(yè)，光伏+充電樁、光伏+畜牧、光伏+漁業(yè)，光伏+交通等，光伏+已經(jīng)變成無限可能，隨著光伏+技術(shù)應(yīng)用潮流風(fēng)靡盛行，光伏+索道交通在光伏領(lǐng)域也有必要展開具有前瞻性的探索。

4 目前光伏電站交通成本分析

4.1 道路施工成本分析

以某戈壁、沙漠50MW 光伏電站修路成本為例，道路維修合計(jì)成本1127048.5萬元，戈壁、沙漠、荒灘地勢(shì)平坦，具備基本的通行，沙礫石開挖101343元和沙礫石回填51485.5元，兩項(xiàng)合計(jì)152828.5元作為初步道路維修費(fèi)用滿足通行條件，結(jié)余974220元。

4.2 車輛使用維護(hù)成本分析

以光伏配20萬元車輛計(jì)算，每天平均30km，每年行駛10950km，25年行駛273750km，油耗以9L/100km 計(jì)算，共計(jì)需24637.5L，以每升8.5元共計(jì)209418.75元，車輛維修、保養(yǎng)保險(xiǎn)每年預(yù)計(jì)1萬元，全生命周期預(yù)計(jì)25萬元。全生命周期每輛車合計(jì)費(fèi)用659418.75元，且不包括中途更換車輛及配置雙車輛的費(fèi)用。

4.3 車輛使用導(dǎo)致組件遮擋電量損失分析

光伏場(chǎng)站檢修人員每日?qǐng)鰠^(qū)進(jìn)入頻繁，車輛所經(jīng)之處揚(yáng)起沙塵，沙塵落在光伏組件之上，阻擋陽光照射組件，影響組件發(fā)電，光伏場(chǎng)區(qū)道路縱橫交錯(cuò)，影響面積占總?cè)萘康?%，以50MW為例，全年發(fā)電量目標(biāo)7500萬kWh，減去每年組件清洗4次40d 無影響時(shí)間，不考慮全生命組件衰減，發(fā)電量減少20%計(jì)算，預(yù)計(jì)影響電量達(dá)13.358萬kWh，25年生命周期影響電量333.95萬，以每kWh0.4元計(jì)算，損失合計(jì)133.58萬元。

5 使用低空架空索道技術(shù)要求

5.1 重載高速

重載高速即索道的承重既要滿足人員、轎廂、還有可能攜帶的工器具，備品備件的重量，還要滿足風(fēng)力等外力作用的合力效果下安全系數(shù)，同時(shí)速度較常規(guī)速度有較快的提升，滿足運(yùn)檢人員對(duì)于處理事故及缺陷的緊迫性要求，減少運(yùn)檢人員交通耗費(fèi)時(shí)間，提升檢修效率。

5.2 智能控制

智能控制是基于大數(shù)據(jù)的安全監(jiān)控故障診斷，以及遠(yuǎn)程安全監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)。充分利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高索道智能控制等領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，從高速度大運(yùn)量向高安全性、可靠性、乘坐舒適性發(fā)展，確保在光伏行業(yè)領(lǐng)域低空架空索道的應(yīng)用處于領(lǐng)先龍頭地位。

5.3 架空索道的構(gòu)成

一是鋼索：供轎廂行走、牽引轎廂運(yùn)行；二是絞盤機(jī)：索道的動(dòng)力設(shè)備；三是索道塔架、平臺(tái)；鋼支架等，起支撐承載索保持懸空狀態(tài)；四是電梯、旋梯；電梯從塔架平臺(tái)至地面塔架內(nèi)部垂直升降，旋梯繞塔架外圍焊接的樓梯呈螺旋狀攀爬上至或下至塔架平臺(tái)或地面；五是鞍座(直線或拐彎鞍座)：承托承載索且減少其撓度；六是止動(dòng)器：固定在承載索上，使轎廂在預(yù)定位置停止；七是滑車：承托、轉(zhuǎn)向、拉緊鋼索等作用；八是轎廂：用于承載人和貨物的可以密閉的空間。

6 建設(shè)低空架空索道交通成本分析

按照目前的道路交通成本、車輛成本、電量損失成本分析都是一筆不小的費(fèi)用，將此費(fèi)用計(jì)入索道安裝施工，以50MW光伏容量為例計(jì)算，采用箱逆變一體機(jī)，箱變?nèi)萘坎捎?250kVA，預(yù)計(jì)共計(jì)需要15臺(tái)，每臺(tái)箱逆變間距按100m計(jì)算，合計(jì)1500m，加上邊界距離及裕度距離，在箱變及升壓站選址、設(shè)計(jì)時(shí)做好規(guī)劃，使邊界距離最短，陣列排布整齊。預(yù)留最大裕度，取最大裕度系數(shù)1.5，合計(jì)距離2.25km。

索道按照施工難易程度造價(jià)成本在20萬～200萬元/km，光伏場(chǎng)站戈壁、沙漠、荒灘區(qū)內(nèi)具有地勢(shì)平坦，機(jī)械易于安裝，索道高度低，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。按照最易于施工的費(fèi)用計(jì)算合計(jì)45萬元，按照溢價(jià)1.5系數(shù)，合計(jì)67.5萬元，具體費(fèi)用根據(jù)業(yè)主的配置要求適當(dāng)增減，如索道平臺(tái)至地面采用爬梯、繞鐵塔旋轉(zhuǎn)樓梯或是電梯、16臺(tái)塔架平臺(tái)費(fèi)用等，但是總體價(jià)格低于目前交通分析成本。索道應(yīng)用的全貌如圖1所示。

7 使用低空架空索道效果愿景

7.1 減少土地表層破壞

減少對(duì)光伏場(chǎng)區(qū)生態(tài)的侵?jǐn)_，光伏場(chǎng)區(qū)無車輛對(duì)土壤表層的碾壓，光伏場(chǎng)區(qū)箱變（逆變器）與箱變（逆變器）之間的距離使用低空架空索道交通，某一子陣匯流箱之間故障處理徒步進(jìn)行。積年累月，土壤逐漸改善，人為種植耐旱性植被，逐漸恢復(fù)草綠最終達(dá)到天藍(lán)草綠、動(dòng)物成群人與自然和諧共生的狀態(tài)。

7.2 提升運(yùn)輸效率

檢修人員接到檢修任務(wù)，準(zhǔn)備工具、備品備件，從辦公區(qū)域乘坐電梯至樓頂轎廂停靠處，打開轎廂箱門，人員進(jìn)入關(guān)好門窗，按下要檢修的子陣編號(hào)，如7（號(hào)子陣），索道系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別定位到該子陣塔架平臺(tái)處，索道系統(tǒng)開始行走，途經(jīng)的每個(gè)子陣都有語音播報(bào)系統(tǒng)，且報(bào)站下一個(gè)子陣編號(hào)，提醒乘坐人員間隔距離遠(yuǎn)近。到預(yù)定檢修子陣后，轎廂自動(dòng)?？吭谒芷脚_(tái)，人員走出轎廂，關(guān)好轎廂門。人員走至平臺(tái)電梯按鈕處，按下1按鍵，乘坐電梯至地面在當(dāng)前7號(hào)子陣開展檢修任務(wù)，轎廂一直?？吭?號(hào)塔架平臺(tái)。

當(dāng)人員檢修人員活動(dòng)范圍較廣，超出當(dāng)前子陣區(qū)域，人員可以前往最近的一個(gè)塔架平臺(tái)按下所在的子陣編號(hào)，此時(shí)轎廂將自動(dòng)前往該子陣塔架平臺(tái)停靠，接送檢修人員前往下一個(gè)子陣或返回辦公場(chǎng)所。同時(shí)轎廂具有完整的控制系統(tǒng)，在行進(jìn)中具有控制停止和啟動(dòng)的功能，使人員在任何地方、任何場(chǎng)景都具有完全控制轎廂的能力。同時(shí)具有一鍵報(bào)警求生的功能，該功能和光伏主控室電話聯(lián)通，確保任何情況下都有和外界信息暢通的保障。

7.3 提升乘駕體驗(yàn)

在乘坐的過程中視野開闊、較車輛比較不同的乘坐體驗(yàn)感，人員身心放松，心情舒暢，相比較戈壁、沙漠干旱乏味的自然大環(huán)境，有利于檢修人員的身心健康。

7.4 增加經(jīng)濟(jì)效益

近年來隨著網(wǎng)紅打卡地的興起，打卡地所在的區(qū)域經(jīng)濟(jì)借助人口流量貢獻(xiàn)不少經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)值。光伏與低空索道的結(jié)合就是工業(yè)與旅游業(yè)的結(jié)合，目前光伏加農(nóng)業(yè)、光伏加牧業(yè)模式已經(jīng)成熟。光伏加旅游也是在光伏場(chǎng)區(qū)修建觀光平臺(tái)的靜態(tài)階段，光伏加低空架空索道實(shí)現(xiàn)了人在光伏游，處處都是景，開創(chuàng)了光伏俯視動(dòng)態(tài)旅游的先河，使之逐漸興起工業(yè)旅游熱、網(wǎng)紅打卡地。

8 使用低空架空索道注意事項(xiàng)

一是戈壁、沙漠、荒灘全年多風(fēng)，以酒泉為例全年平均風(fēng)速2.4m/s，8級(jí)大風(fēng)平均17.1d，最多達(dá)40d，3、4、5月平均8.9d，最多達(dá)25d，6、7月多干熱風(fēng)，建設(shè)低空架空索道應(yīng)注意防風(fēng)及應(yīng)對(duì)極端天氣情況下突發(fā)狀況，索道轎廂行駛在低空中，如何防止擺動(dòng)，可以借鑒高壓電力架空線路的經(jīng)驗(yàn)，高壓電力架空線路具有架設(shè)高度高，鐵塔之間跨距大，架空導(dǎo)線加高耐壓值絕緣子噸位重，線路運(yùn)行中隨時(shí)有隨大風(fēng)擺動(dòng)的安全隱患，但是設(shè)計(jì)人員巧妙運(yùn)用防震錘化解了此種風(fēng)險(xiǎn)，同樣索道轎廂的防震放擺可以借鑒此經(jīng)驗(yàn)。低空索道相比景區(qū)索道具有高度低，檔距小，擺幅小，安全可靠性高特點(diǎn)，具有實(shí)施的可行性。

二是轎廂內(nèi)應(yīng)配備安全衣，安全帶、緩降繩，急救醫(yī)藥箱等，乘坐轎廂人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)合格，確保在轎廂突發(fā)故障緊急情況下或不能可靠?？吭谒芷脚_(tái)能按照應(yīng)急預(yù)案逃生自救，每年應(yīng)開展應(yīng)急演練，開展演練總結(jié)評(píng)價(jià)，針對(duì)演練中存在的不足及時(shí)制定相關(guān)的對(duì)策。

三是索道維保人員應(yīng)定期開展索道安全隱患排查，定期巡檢，維護(hù)保養(yǎng)，并做好相關(guān)記錄。

四是索道、轎廂應(yīng)有良好的避雷措施，人員所接觸到的金屬可導(dǎo)電部分應(yīng)與大地具有等電位，防止雷雨天氣人員遭受雷電侵害。同時(shí)轎廂應(yīng)與動(dòng)力系統(tǒng)的電力電纜應(yīng)有良好的絕緣，防止乘坐過程中人員發(fā)生觸電危險(xiǎn)。