復雜地形光伏電站工程的場地設計研究

趙永軍

摘要：本文以某處光伏電站工程案例為基礎，從復雜地形光伏電站工程場地設計的問題、光伏電站的自身特點以及復雜地形光伏電站工程的場地設計幾個方面進行了詳細的分析與探討，以供參考。

關鍵字：復雜地形；光伏電站；場地設計；

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

前言：改革開放以來，我國經濟高位運行激生了巨大的能源消費需求，2013 年我國能源消費總量已達37.5×108t 標準煤，成為世界第一大能源消費國。面對日益緊張的能源供應安全形勢，加之因使用化石燃料導致的大面積、長時間的霧霾問題，我國選擇發展風電、光伏、光熱等清潔能源利用方式。近10 年來，光伏發電產業在我國發展迅速。然而，由于自身產業結構欠完善，加之發展欠預見性，在金融危機和歐美貿易保護主義的雙重打擊下，我國光伏產業自2009 年起經歷了發展低谷，大量企業停產、破產、倒閉。2012 年下半年以來，在

國家政策的引導下， 國內光伏裝機市場迅速興起，拉動了內需的增長，也推動了國內企業“出口導向”發展戰略的調整， 我國光伏產業結構逐步優化，行業正在恢復往日生機。

一、復雜地形光伏電站工程場地設計的問題

場地設計，主要是針對基地內的建設項目的總平面設計，根據建設項目的使用功能的要求與規劃設計的條件，在基地內外的現狀條件與有關法規、規范的基礎上，人為地組織和安排場地中各構成要素關系的活動。對場地的設計既能提高基地利用的科學性，又使場地中的各要素，特別是建筑物和其他的構成要素所形成的一個有機的整體，從而有效的保證建設項目能夠合理的有序的運行和使用，從而發揮出正常的經濟效益與社會效益。于此同時，使建設項目和基地周圍環境有機的結合，從而產生良好的環境效益。當前，國內的電力建設已經進入市場化，適時地引入經濟學理論是適應電力建設市場化的必然。將經濟學的基礎理論引入場地設計研究不僅僅是對場地設計概念理論的有效繼承，更是市場經濟發展下的必然。近年來通過對光伏工程案例的分析，就非常容易的發現復雜地形的電站工程已經逐漸成為整個國內市場的主力軍?，F以某市20MWp光伏電站工程為例，詳細講解了如何引入場地設計概念去推進項目的運行。

二、某處光伏電站工程案例分析

1、建廠的外部條件分析

（1）地理位置。西側距離城區駐地約1千米。發電站西側和站址南側都有規劃路可以進入該城市區道路，交通條件便利。

（2）光照。該市無日射觀測站，全年總輻射量按5122.55MJ/m2計，全年的日照時數大約在2700小時，全年的平均日照百分率大都在60%以上。非常適合太陽能電站的建設。

（3）場地。擬建站址的地形起伏比較大，北側、東側與南側三面的地勢比較高，西側與中間的地勢屬于洼地，自然地面標高在61.5米到161.1米，地貌類型為丘陵，地貌成因類型是斜坡地。當前還沒有被利用。發電站的站址用地形狀非常不規則，場地東西長約150米到1400米，南北寬約260米～960米，場地用地面積大約在76.32hm2，因場地東側部分丘陵約6.71 hm2，已被劃定為公益林用地，除去這個，工程實際用地面積大約69.61hm2，基本上能滿足本工程電站站區的用地要求。

（4）電站接入。依據電站的規模和在電網中所處的位置，擬通過1回35kV線路接接至110kV石墻站35kV側或者220kV北宿站35kV側。

（5）區域水文。因為山地丘陵的坡度比較大，匯流的時間就非常短，洪峰流量比較大，坡地匯流洪水將對站址有一定的影響，站址區域中的山腳平原處在超標準暴雨過后的洪水淹沒深度約0.8米左右。

（6）生態環境現狀。該市易發生水土流失，全縣的低山丘陵大約占全市總面積的70%左右，大小河流的數目非常多，所以水土流失的現象曾非常嚴重。為了改變這一情況，該市依靠政策來綜合治理水土流失，經過長時間不懈的努力，取得了非常好的成績，治理后的小流域林草覆蓋率也有了很大的提高，土壤流失率也有較大程度的降低。

所以，要想解決外部條件帶來的一些問題，就必須要先了解光伏電站工程的本身的一些特點，依據本身的異樣性來有效的分析問題，進而提出科學的解決方案。

三、光伏電站的特點

光伏并網發電系統主要由并網逆變器、測量通信系統、光伏方陣與公共電網組成的。光伏方陣把太陽能轉化成電能，并且傳遞到和它相連接的逆變器上，逆變器通過把直流電轉變為交流電，輸出電力與公共電網相連接，為當地提供可靠的電力。故整個場地除了配電室、中控室、材料庫以及辦公室以外，大部分都是成組布置的光伏電池板組件。光伏組件是把太陽能直接轉化為直流電能的部件，是光伏電源系統的核心部件，科技含量非常高，要求具有極好的耐侯性，并且能夠在室外相對殘酷的條件下長期穩定地運行，同時也具有較高的轉換效率。所以，光伏電站工程場地總體布局的核心是對光伏電池組件的布置場地進行科學的選擇。配電室、中控室、材料庫以及辦公室等設施可以合建一座綜合樓。

四、復雜地形光伏電站工程的場地設計

1、光伏電站建廠條件

場地設計一定要符合當地的環境整治的成果。假如場地規劃處理的不恰當，這就不僅是工程的敗筆，更會使當地這多年的環境整治成果毀于一旦。所以在場地設計時，不僅要照顧到場地土方與場地豎向設計，更不能破壞當地的生態環境。

2、場地的設計

（1）提取山脊分水線，對場地洪水進行分析。依據等高線曲率最大判別法將山脊線提取出來，來對場地平面進行控制，然后分出山地和平地，找出控制點，并且連接成線。此外，對處理的場地都有場地邊界線，不能把場地邊界線想當然地認為是排水區域界線。

（2）繪制場地設計圖。運用場地原有地形中因為地面徑流形成的天然匯水溝，來適當地進行改造與加固工作，并且做到順應地形，而且不破壞地表的形態與原地面的徑流。

施工期間，伴隨光伏組件的基礎開挖與施工道路的開挖填筑等施工，工程在運行期間，地表開挖、回填與平整等擾動活動基本上都已經結束，水土流失的程度就會大幅度的降低，但是因為擾動后的區域自然恢復能力有所降低，并具有明顯的效益發揮滯后性，仍然會導致一定的水土流失。所以，還需采取防止水土流失的措施：

一是分期、分階段進行工程施工，而且作業的場地面積要控制在一定的范圍以內。

二是沿山地和平地的交界處規劃站區內部道路，同時沿路邊設置排水溝，將場地雨水排到排洪溝內，防止山坡地徑流對場地的沖刷破壞。

三是采取路基路面排水與路面混凝土硬化等工程措施，防止路基路面受到雨水、地表徑流沖刷而失穩。

3、站區總平面規劃

依據光伏電站布置的特點，依據場地的原自然地形坡度進行適當的調整，依據計算選擇的光伏組件陣列最佳的傾角，把太陽能電池板沿地面坡度每20個單元組進行布置，1MWp一個單元，因為電站站址的用地形狀不是規則的，所以每個單元的用地也不一樣。每個單元行列間距由設計的最終場地坡度來確定，一般都是利用原有的自然地形坡度，盡可能的不動用土方。逆變器與變壓器一個單元配置一組，盡量布置在陣列的中間，來減少電纜的敷設長度。交流配電裝置與直流配電裝置都選用戶外型產品，站址出線通過35kV電纜直埋至戶外，通過架空線路連接到站址西南側的110kV石墻站。中控制室與材料庫等聯合布置的綜合樓布置在站址的中部，靠近站內南側環丘陵的5米寬的主路，方便站內的電纜連接，以降低電力損耗。

結束語：

在對復雜地形光伏發電站工程的場地進行設計時，要充分考慮各個方面的因素，采用先進的科學技術，提高場地設計的水平，從而為電站的良好運行提供最為基本的保障。

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