朱偉峰 丁雪豐

摘要：在空曠的魚塘上建設(shè)光伏電站，發(fā)電的同時(shí)不影響魚塘的正常收益，充分發(fā)揮土地的利用率，符合我國未來光伏發(fā)展的趨勢。本文以某漁光互補(bǔ)項(xiàng)目為例。從設(shè)計(jì)管控和降本增效角度出發(fā)，探索漁光互補(bǔ)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，可供后期類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)參考。

一、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于水庫內(nèi)，庫內(nèi)水深約1-2米，雨季最高水位可上漲3-4米。項(xiàng)目安裝容量50MWp，由18個(gè)2.5MWp光伏發(fā)電單元組成。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)管控要點(diǎn)回顧

1.不同方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

光伏組件+支撐部分的投資占電站總投資70%以上，且其對電站的發(fā)電量、占地面積等影響很大，因此對于光伏電站的投資收益也起到了決定性的作用。本項(xiàng)目屬于漁光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目，根據(jù)《某某城市防洪規(guī)劃（2016～2030）》水文分析報(bào)告，本項(xiàng)目基礎(chǔ)頂標(biāo)高需滿足最高洪水位（或內(nèi)澇水位）的標(biāo)高要求，且根據(jù)《光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范》組件最下緣應(yīng)高于最高洪水位（或內(nèi)澇水位）0.5m以上。在滿足以上要求的情況下，開展十種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選，選擇投資收益最佳運(yùn)行方式。比選方案如下：

由比選結(jié)果可知，考慮單瓦成本、全投資收益率、資本金收益率等因素，本項(xiàng)目選擇固定+雙面445+高壓水下敷設(shè)（YJLHY23）運(yùn)行方案為最優(yōu)。

2.方陣容量的優(yōu)化

方陣容量的確定涉及諸多因素，從發(fā)電量、投資成本、環(huán)境適應(yīng)性、監(jiān)控、安全性、安裝和運(yùn)維七個(gè)方面對比分析，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備特點(diǎn)，集中式逆變器方案投資成本低、技術(shù)成熟、市場占有率高，適用于大型光伏電站;組串式逆變器方案的投資成本高、具備多路MPPT、跟蹤效果更好，相比集中式發(fā)電量更高、運(yùn)維更高效。隨著逆變器容量的增大，分?jǐn)偟絾瓮叩馁M(fèi)用明顯降低。所以，從經(jīng)濟(jì)性考慮，逆變器的容量盡可能的大有利于初期投資的減少。國內(nèi)近幾年建設(shè)的大型光伏電站采用的逆變器均以2500kW、3125kW容量的為主，實(shí)踐證明其具有較高的可靠性。因此本項(xiàng)目選用2500kW的集中式逆變器。根據(jù)本項(xiàng)目地形特點(diǎn)與項(xiàng)目規(guī)模，將集中式逆變器與箱變結(jié)合的箱逆變一體機(jī)更為經(jīng)濟(jì)，安裝更為便捷，最終選擇了2.5M集中箱逆變一體機(jī)方案。

3.35kV集電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化

本項(xiàng)目地形不規(guī)則，紅線范圍內(nèi)為魚塘，綜合考慮簡單設(shè)計(jì)、施工便利及降低成本等因素，地塊內(nèi)采用高壓電纜水下敷設(shè)，低壓電纜橋架敷設(shè)。

3.1電纜及敷設(shè)方案選擇

項(xiàng)目組件出線選用1500V 4mm2光伏專用電纜。電纜在支架上沿檁條敷設(shè)，同排跨支架采用穿管敷設(shè)，跨排時(shí)綁在連接前后排支架間的連桿上。

匯流箱出線沿橋架敷設(shè)，采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，由于是漁光項(xiàng)目，環(huán)境潮濕，因此采用聚乙烯護(hù)套。35kV箱變出線電纜采用防水電纜水底敷設(shè)的方式，在電纜接頭處局部打門型樁，將電纜接頭置于門型樁上。

電纜導(dǎo)體可以選擇銅、鋁或鋁合金導(dǎo)體。綜合考慮各方面因素，本項(xiàng)目匯流箱出線及箱變出線均采用鋁合金電纜。

4.太陽能電池組件規(guī)格的選擇

現(xiàn)行光伏組件分為1000V系統(tǒng)及1500V系統(tǒng)，由于1500V系統(tǒng)增加了功率密度，相同容量下，逆變器的數(shù)量更少，線纜的數(shù)量相對較少，節(jié)約了物料、安裝成本并集約利用了土地，因此本項(xiàng)目采用1500V系統(tǒng)。

由于雙面組件的正反兩面都可以吸收光能并轉(zhuǎn)化成電能。在同等使用環(huán)境下，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、地表反射率等因素的影響，雙面組件可提高5%～30%的發(fā)電量。因此，從度電成本為最優(yōu)角度出發(fā)，本項(xiàng)目采用1500V系統(tǒng)單晶雙面雙玻半片光伏組件。綜合考慮組件效率、技術(shù)成熟性、市場占有率，以及采購訂貨時(shí)的可選擇余地，本工程選用445Wp的電池組件。

5.支架基礎(chǔ)及樁間加固材料的選擇和優(yōu)化

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、安裝維修成本等因素。本項(xiàng)目采用固定傾角支架。

該漁光項(xiàng)目考慮了環(huán)境的腐蝕性影響，組件支架采用國標(biāo)鋼構(gòu)件，均采用熱鍍鋅防腐，鍍鋅層厚度不小于85μm。

根據(jù)地塊的地質(zhì)條件和洪水位要求，通過試樁結(jié)果確定了本項(xiàng)目采用不同長度的管樁，管樁型號(hào)為PHC-300A-70，由于場內(nèi)魚塘淤泥層較厚，如果管樁達(dá)到持力層深度，必然要增加長度，通過成本測算，最為經(jīng)濟(jì)有效的方法就是減少管樁長度，支架基礎(chǔ)南北之間進(jìn)行樁間加固，可提高支架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。樁間加固材料主要為抱箍、角鋼和鋼管。

6.洪水位調(diào)研評估

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，地塊堤壩位于東側(cè)，堤頂高程11.05～12.00m?，F(xiàn)階段水位高程6.9～8米，水域西側(cè)邊界高程8～9.5米。

據(jù)調(diào)查，當(dāng)?shù)嘏艥匙罡呖刂扑粸榈添斠韵?.5m，附近堤頂高程在12.00m左右，擬定該區(qū)50年一遇設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位為11.50m;

根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50797-2012），在以內(nèi)澇為主的地區(qū)建站并設(shè)置防洪堤時(shí)，其堤頂標(biāo)高應(yīng)按50年一遇的設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位加0.5m的安全超高確定。

根據(jù)洪評批復(fù)，本次地塊選取的最大洪水位標(biāo)高為12米，即按照50年一遇的設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位加0.5m的安全超高。

從另一方面考慮，此塊水域西側(cè)邊界高程8～9.5米。當(dāng)水位標(biāo)高高于西側(cè)邊界標(biāo)高時(shí)，水域內(nèi)的水即可從西側(cè)排至附近基本農(nóng)田區(qū)域，光伏電站設(shè)計(jì)組件最低點(diǎn)標(biāo)高為11.5+0.5=12米，高于南側(cè)邊界標(biāo)高，擬建光伏電站區(qū)域不會(huì)受到影響。

綜上所述，地塊設(shè)計(jì)標(biāo)高取值滿足現(xiàn)場實(shí)際情況。

三、漁光互補(bǔ)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通過本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工情況，漁光項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要點(diǎn)可作如下參考：

（1）前期踏勘及初設(shè)階段，需根據(jù)場地紅線范圍，核實(shí)場內(nèi)的土地用地屬性，確保在土地有限的情況下合理進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備選型，保證最大容量及容配比的要求。

（2）合理規(guī)劃場內(nèi)道路，漁光項(xiàng)目的道路一般具有防洪防汛的要求，在滿足施工便利的同時(shí)，盡量保護(hù)原有道路。

（3）當(dāng)場內(nèi)地塊分散時(shí)，漁光項(xiàng)目的高壓電纜宜采用水下敷設(shè)和架空相結(jié)合的方式，重點(diǎn)關(guān)注征地情況和線路路徑及基礎(chǔ)施工情況;當(dāng)場地集中時(shí)，需通過對比水下敷設(shè)和橋架敷設(shè)的優(yōu)劣性，綜合選擇高壓電纜的敷設(shè)方式。

（4）當(dāng)采用排水施工時(shí)，打樁精度較高，支架形式宜選擇用鋼量較少的立柱焊接形式;當(dāng)采用水上打樁時(shí)，因打樁精度較差，支架設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的可調(diào)節(jié)裕量，保證支架系統(tǒng)的水平度滿足工程精度要求。

（5）支架設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照組件邊框的預(yù)留孔設(shè)置主要構(gòu)件的開孔，使其滿足組件接地線的連接和螺栓固定的要求。

（6）總圖布置需合理考慮魚塘的用地紅線，塘埂，架空線路及樹木的陰影遮擋。箱變位置按現(xiàn)場施工及電纜用量情況合理布置于道路邊或魚塘中間。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鐘實(shí)，人民郵電出版社，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用。

[2]能源部西北電力設(shè)計(jì)院，中國電力出版社，電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊。

作者簡介：朱偉峰，1984年出生，男，陜西西安人，從新能源電站設(shè)計(jì)開發(fā)工作。