摘要：為了對(duì)海上光伏項(xiàng)目中的安裝施工工藝進(jìn)行研究，采取實(shí)踐與理論相結(jié)合的方式，從海上光伏的基礎(chǔ)進(jìn)行論述，并提出了部分海上光伏防腐蝕和安裝策略。研究發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)施工和組件安裝一直是海上光伏項(xiàng)目建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)，它會(huì)對(duì)光伏電站運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大的影響，這就需要做好設(shè)計(jì)和施工規(guī)劃，對(duì)各環(huán)節(jié)嚴(yán)格管控，以確保施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：海上光伏支架光伏組件箱式變壓器

DesignandConstructionStrategiesofFixedOffshorePhotovoltaicProjectswithPileFoundations

LIUGuanchen

FujianGuodianWindPowerCo.，Ltd.，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujianProvince，350009China

Abstract：Inordertostudytheinstallationandconstructiontechnologyofoffshorephotovoltaicprojects，thecombinationofpracticeandtheoryisadoptedtodiscussthefoundationofoffshorephotovoltaics，andsomeanti-corrosionandinstallationstrategiesforoffshorephotovoltaicsareproposed.Researchhasfoundthattheconstructionandmoduleinstallationofthefoundationhavealwaysbeenthefocusoftheconstructionofoffshorephotovoltaicprojects，andthattheywillhaveasignificantimpactonthesafetyandeconomicbenefitsoftheoperationofphotovoltaicpowerplants，whichrequiresgooddesignandconstructionplanningandthestrictcontrolofeachlinktoensureconstructionquality.

KeyWords：Offshorephotovoltaics;Bracket;Photovoltaicmodule;Pad-mountedtransformer

目前，國(guó)內(nèi)已建和在建項(xiàng)目大多為陸上光伏項(xiàng)目，尤其以西北地區(qū)利用戈壁荒灘大基地為主，但受電網(wǎng)接入限制。中東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，電網(wǎng)消納空間大，但受土地資源和政策影響。當(dāng)前，陸上光伏資源已逐漸枯竭，而海上光伏發(fā)電項(xiàng)目具有不受土地限制，接近負(fù)荷中心等優(yōu)點(diǎn)，隨著近年光伏組件價(jià)格的不斷走低和光伏轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，海上光伏項(xiàng)目開發(fā)已具備投資經(jīng)濟(jì)性。但是，相比于陸上光伏，海上光伏由于項(xiàng)目少，建設(shè)經(jīng)驗(yàn)較為缺乏，且各地區(qū)海況風(fēng)況不一致，需要根據(jù)項(xiàng)目特性，對(duì)各部位進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，以確保項(xiàng)目質(zhì)量和效益[1]。

1海上光伏的基礎(chǔ)

1.1樁式基礎(chǔ)

當(dāng)前，我國(guó)大型海洋光伏發(fā)電項(xiàng)目多在濱海、潮灘等地，已有較為成熟的“PHC管樁+鋼托架”方案。樁基固定式海上光伏建設(shè)呈現(xiàn)規(guī)模化樁群施工的特征，海洋環(huán)境的水深、海浪、潮差、風(fēng)速等指標(biāo)直接影響樁基的定位精度、垂直度和施工效率。光伏發(fā)電項(xiàng)目主要采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，其優(yōu)點(diǎn)是樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠、強(qiáng)度高、水上施工效率高、施工周期較短、水上施工快捷方便、擠土效應(yīng)顯著、較少破壞原始地貌，有利于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是主要適用地質(zhì)松軟，較平整的場(chǎng)地，不適用于巖石、碎石土及密實(shí)的砂土。

1.2施工時(shí)間及特點(diǎn)

以我國(guó)目前一樁基固定式海上光伏項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目其中包含主要光伏器件10000余個(gè)。另外，還包含部分橋架以及箱變等重要樁基。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)現(xiàn)有的海上光伏樁基設(shè)備的工作時(shí)間為每天15h左右，若按照每天4個(gè)工作單位來(lái)計(jì)算，則一天至多可以打60個(gè)樁，打樁的施工時(shí)間需要約半年時(shí)間，這會(huì)基本占據(jù)整年海上工作時(shí)間的所有主要窗口期。因此，樁基固定式海上光伏項(xiàng)目的施工特點(diǎn)便體現(xiàn)出來(lái)，即主要的施工器件繁多，且器件的施工數(shù)量也很多，錨碇施工要用的場(chǎng)地大[2]。在極端惡劣天氣環(huán)境情況下，樁基易受到地質(zhì)情況、安裝上部鋼結(jié)構(gòu)、標(biāo)高偏差等問題的干擾，因此對(duì)樁基的定位工作有非常高的條件；另外，支架的吊裝、運(yùn)輸、安裝所用時(shí)間也較長(zhǎng)，且支架的安裝一般采用的都是流水或交叉式，這給項(xiàng)目的施工效率帶來(lái)了不小的影響[2]。在這一地區(qū)的海上施工主要窗口期、設(shè)備施工效率以及施工方法等方面，通過(guò)研究計(jì)算，該項(xiàng)目的總樁基容量為400000kWp，陸上集中式光伏項(xiàng)目的施工時(shí)間需要180d左右，而相同通量的海上光伏項(xiàng)目施工時(shí)間則不低于1年。

2海上光伏腐蝕防護(hù)策略

根據(jù)腐蝕部位和制造材料的不同，應(yīng)采用相應(yīng)的防腐蝕對(duì)策。

2.1預(yù)制管樁

2.1.1摻入引氣劑

引氣劑是一種摻氣的新型減水劑，它能在混凝土中摻入空氣，生成許多細(xì)小的、封閉的、穩(wěn)定的氣泡。高品質(zhì)的引氣劑在混凝土中形成許多細(xì)小且均勻分布的球形微孔，提高混凝土的坍落度、流動(dòng)性及塑性；減少危險(xiǎn)孔洞，阻斷侵蝕介質(zhì)對(duì)混凝土的滲透；降低砼的泌水率、離析程度，改善砼的均一性；減少導(dǎo)熱系數(shù)，改善了混凝土的體積穩(wěn)定性能，延長(zhǎng)管樁的使用壽命。

2.1.2合理選擇水泥和骨料材料

粗骨料角部及針狀顆粒過(guò)多，不經(jīng)處理，會(huì)造成大量的氣泡殘留。對(duì)于細(xì)粒級(jí)集料，天然砂來(lái)源日益減少，若用未經(jīng)充分修整的人造砂或摻混砂代替，由于其粒徑小、易產(chǎn)生氣泡，在管樁收水過(guò)程中易產(chǎn)生砂眼。建議采用級(jí)配在20mm以內(nèi)的粗集料，并對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)指數(shù)及巖石體積壓縮強(qiáng)度測(cè)試。細(xì)集選用中、細(xì)集料，細(xì)度模數(shù)為2.6，泥含量不得超過(guò)1.0%，且不得有結(jié)塊。

2.1.3增加保護(hù)層厚度

混凝土保護(hù)層厚度與裂縫寬度、鋼筋腐蝕程度有一定的相關(guān)性。增大保護(hù)層厚度、減小裂紋寬度可減小鋼筋銹蝕速率。

2.2支架

2.2.1增加鍍鋅厚度

一般情況下，鍍層厚度愈大，全蝕所需要的時(shí)間愈久，鋅液的溫度、浸鋅時(shí)間、工件表面的清潔度都會(huì)對(duì)鋅層的厚度產(chǎn)生影響。在430℃以下，鋅的擴(kuò)散速率不夠快，很難形成充足的Fe-Zn合金層；而在465℃以上，Zn和Fe的擴(kuò)散速率加快，Zn層厚度迅速增大，而隨著溫度的提高，Zn層的厚度又開始減小。通常，隨著鍍層厚度的增加，浸鋅期延長(zhǎng)。但是，過(guò)多的浸鋅會(huì)造成鋅層的脆性。此外，高表面質(zhì)量的工件上，鋅層也比較薄，因此，在適當(dāng)?shù)腻冧\溫度下，可以適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)浸鋅時(shí)間，以增大鋅層的厚度[3]。

2.2.2提高鍍鋅工藝水平

熱浸鋅鋼表面存在的各種缺陷對(duì)其耐滲性能有很大的影響，其中鋅液的成分、溫度等與鍍鋅材料表面的夾渣、劃傷、裂紋等有密切的關(guān)系。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的主要質(zhì)量控制要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。（1）原料缺陷的處理。由于鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)輸過(guò)程中的防護(hù)措施不到位，導(dǎo)致鋼鐵材料表面出現(xiàn)裂紋、結(jié)疤和皺皮等缺陷。在熱浸鋅之前，必須對(duì)其表面的裂縫、起皺、結(jié)疤、麻面進(jìn)行打磨修補(bǔ)。（2）漏鍍的處理。漏鍍是一種比較嚴(yán)重的質(zhì)量問題。對(duì)單體面積不超過(guò)10cm的暴露點(diǎn)，可用熱噴鋅，涂敷富鋅涂層的辦法進(jìn)行修補(bǔ)。（3）原材料表面的清洗。如果被涂層表面有油污或漆斑，可以使用特殊的去油劑，并在加入之前，先將其除去，然后再加入。對(duì)于不完全的酸洗及殘留的銹斑，可以通過(guò)延長(zhǎng)酸洗時(shí)間來(lái)解決；對(duì)于銹蝕層比較厚的工件，可以采用機(jī)械清理的方法進(jìn)行前處理[4-5]。（4）使用助鍍劑。將NH4Cl與ZnCl2按照特定的配比融合在一起制作成水溶液，這樣做的目的是可以將器件的外層通過(guò)此溶液，與空氣進(jìn)行隔離，以確保堿洗脂、酸洗除銹后的清潔鋼基基材表面可以不被氧化。另應(yīng)注意，助鍍液應(yīng)定期化驗(yàn)，確保其鐵含量低于7g/L，酸水平低于4g/L，溶液pH值應(yīng)保持在4～6之間。

2.2.3斷面的處理

對(duì)于采用熱浸鋅或鍍鋅鋁鎂板的零件，如需在工地上進(jìn)行焊接、開孔、截?cái)嗝娴戎匦录庸?，則應(yīng)先清除銹斑，然后再噴鋅、補(bǔ)漆。通常先用醇溶性無(wú)機(jī)富鋅底漆進(jìn)行底層和找平；中間層采用環(huán)氧云鐵涂料密封，防止空氣進(jìn)入底漆；丙烯酸聚氨酯面漆既能確保涂料的施工質(zhì)量，又能起到對(duì)中間涂料的保護(hù)作用[6]。

2.3接地系統(tǒng)

傳統(tǒng)的接地裝置以鍍鋅扁鋼為主，一般選用Q235鋼。結(jié)果表明，該工藝對(duì)鋼筋混凝土無(wú)防護(hù)效果，不宜采用?？晒┻x擇的物質(zhì)主要有以下幾種。

2.3.1銅覆鋼材料

與熱鍍鋅相比，銅鍍層的耐蝕性能要好得多，耐蝕性能比熱鍍鋅高5～10倍，且具有較高的使用壽命。在40年的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，采用銅包覆鋼材進(jìn)行整個(gè)生命周期的投資費(fèi)用比純銅低得多。

2.3.2不銹鋼材料

不銹鋼是一種耐海水腐蝕能力強(qiáng)、耐腐蝕能力強(qiáng)、耐腐蝕能力強(qiáng)的新型材料。通過(guò)試驗(yàn)，確定鉻20%、鉬6%、鎳18%、錳4%、硅0.5%、釩0.5%，其他成分為Fe的情況下，獲得了良好的抗海水侵蝕能力。經(jīng)1050℃保溫0.5h，再經(jīng)油淬火，獲得固溶強(qiáng)化；經(jīng)816℃調(diào)變處理0.5h，再在α相及σ相過(guò)渡區(qū)進(jìn)行時(shí)效處理，獲得了較好的耐蝕性能。

3光伏設(shè)備安裝施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1支架施工技術(shù)

支架是由后立柱、前立柱、斜撐、斜梁、檁條、背拉桿、連接件等部分構(gòu)成的。將后立柱和前立柱全部放在管樁基礎(chǔ)上，并進(jìn)行定位，并對(duì)其安裝精度進(jìn)行檢驗(yàn)，將前、后立柱的縱向中心線與立柱中心線一致，利用水平儀對(duì)前、后立柱的水平度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，再用水平儀對(duì)立柱的垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)支架安裝時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)樁基的標(biāo)高變化很大，可以用支撐墊對(duì)前后柱進(jìn)行調(diào)平，達(dá)到要求后再用點(diǎn)焊進(jìn)行連接。同時(shí)還要檢查支架底座的平面度，對(duì)角偏差是否在容許值之內(nèi)，確定后將立柱焊接牢固。在安裝斜梁時(shí)，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的間隔來(lái)進(jìn)行，斜梁的實(shí)際安裝位置由端頭的長(zhǎng)度來(lái)決定，用螺栓穿過(guò)斜梁來(lái)提高連接的可靠度。當(dāng)所有的立柱和斜拉桿都安裝到位后，要將拉桿螺栓擰緊，這樣才能保證光伏支架上的各個(gè)部分都能受到均勻的受力，從而提高了光伏支架的整體穩(wěn)定性[7-8]。

3.2光伏組件安裝

因?yàn)轫?xiàng)目的規(guī)模很大，光伏設(shè)備多，所以在施工過(guò)程中，所以在安裝的時(shí)候，必須對(duì)這些方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.2.1切實(shí)做好安裝前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

在組件開箱前，需組織廠商、監(jiān)理和業(yè)主一起到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開箱檢驗(yàn)，并做好開箱檢驗(yàn)的見證記錄。組裝件的外形和零件要保存完好，并要對(duì)安裝者進(jìn)行有關(guān)安裝方面的知識(shí)和技術(shù)指導(dǎo)。

3.2.2嚴(yán)控各組件的安裝誤差

在整個(gè)光伏電池組件的安裝和建造中，一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖來(lái)進(jìn)行，特別是對(duì)組件的緊固螺栓扭矩要完全符合生產(chǎn)廠家及設(shè)計(jì)文件中的有關(guān)要求。

3.2.3嚴(yán)控光伏組件之間的接線質(zhì)量

由于在海上作業(yè)，施工場(chǎng)地受限，而且安裝后很難對(duì)其進(jìn)行調(diào)整或更改，所以要對(duì)各個(gè)部件之間的接線質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，要特別注意以下幾個(gè)方面：（1）光伏組件的連接數(shù)目和路徑都要滿足設(shè)計(jì)要求，要deae7c99fc385ffde8113cba39e3a112牢固可靠；（2）外部線纜與接頭部位需進(jìn)行搪錫處理，以提高接頭的緊密性及緊密性；（3）在組裝完畢后，要對(duì)其進(jìn)行開路電壓、短路電流等試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)定后，才能開始下一步的安裝；（4）連線可用支架牢固固定，其安裝應(yīng)整齊美觀。正負(fù)極之間不能有短接的情況。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文首先對(duì)樁基固定式海上光伏項(xiàng)目的基礎(chǔ)進(jìn)行分析，其次闡述了海上光伏項(xiàng)目光伏防腐和設(shè)備安裝施工技術(shù)。在建設(shè)中，基礎(chǔ)施工和組件安裝是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這就需要在具體的施工過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，提前做好人員、材料、設(shè)備、組織等方面的準(zhǔn)備，對(duì)工程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，只有這樣，才能確保項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和未來(lái)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益。

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