地面光伏电站设计优化技术概述

　   随着分区域电价政策的出台，东部地区新开发的地面电站项目也越来越多，受土地限制，大多数选址在荒山、荒坡等复杂山区或丘陵地貌上，针对山区电站很多设计难点就凸现出来了，主要有以下4个方面：
　　1、山区电站的前期选址
　　这一点前面已经提及，很多项目业主都很苦恼选址工作，去现场很多次，也不确定这块场址是否能建电站，能建多少，设计和施工难度在哪，与平地电站相比发电量有多大区别等等。其实是没有理顺项目前期工作程序，下面简述一下自己的体会，不足之处请多提宝贵意见。
　　第一步，先要去当地政府主管部门取得相关基础资料，包括土地利用规划图、大比例的地形图（1；10000即可）、行政区划图、电网地理接线图。这些资料都各有用途，土地规划图是落实是否有供阵列区租地的未利用土地，大比例地形图和行政区划图是看一下场址地形情况和土地归属，电网地理接线图是分析电站接入条件。
　　第二步，找有经验的设计单位协助踏勘现场，详细了解地形地质情况、有无压覆矿、军事设施、文物、场址附近的交通情况等，初步判断场址可行性，我们可以利用大比例地形图和谷歌地图划定一下可供利用区域，初步核算一下可利用面积和布置容量，完成一份有参考价值的项目建议书，因这一阶段缺少详细地形图，该容量会与实际有一定误差。
　　第三步，多方论证项目建议书，经判断如项目后期有建设的必要，委托测绘单位对设计院初步框定的范围进行地形测绘和地质初堪，地形图测绘比例一般要求为1：500。当然如果现阶段仅为满足可研编制要求，估算建设容量，可取比例1：2000，以进行场址初选，但在初设、施工图阶段再次测量1：500地形图。如想直接为施工图设计做好准备，地形图比例为1：500，这样在初设、施工图阶段就不必再重复此项工作。
　　第四步，将完成的测绘图提供给当地国土局规划科或市局的规划院，委托其利用土地利用规划数据库，提供光伏阵列区域可利用的未利用土地范围坐标或红线图同时，结合土地权属，落实租用土地的可行性和真实价格，这一阶段可初步达成土地租用的框架协议。
　　同时，将设计单位提供的管理区范围坐标提供给国土部门，申请办理土地预审，如属新增建设用地，须提供土地利用规划调整申请。
　　第六步，设计单位编制可研，同时进行电网接入、环评、安评报告的编制和审批。
　　第七步，报送可研评审和项目申请报告，申请核准。
　　2、复杂山区地形光伏阵列的合理布置
　　一般地形比较平坦时，利用间距公式很容易确定光伏方阵的间距，但当遇到山地、丘陵地区的光伏电站时，由于地形复杂、高差变化较大，阵列间距的设计、甚至阵列布置区域的选取都增加了难度，为此，我们开发了一款三维日照分析软件对山体进行阴影分析，根据地形图及太阳轨迹，获取每一点在冬至日（或大寒日）所接受的日照时间及阴影长度，准确给出平面日照等时图，剔除山体本身会产生阴影的部分，选取阵列布置的可用区域，给出合理的阵列前后、左右间距，从而有效的避免了遮挡问题，提高系统效率。
　　光伏方阵的布置原则：
　　（1）利用日照等时图将冬至日不满足日照6小时的区域进行剔除；
　　（2）分析场区地形，将难以利用的丛林区、丛林遮挡区、沟壑区、大台阶区、东西陡坡面区、成片坟地区、乱石区、地基不稳定区、山体遮挡区、山体北面坡地及一切不宜利用的区域剔除；
　　（3）阵列布置时根据地形变化适当调整，详细调整方案如下：
　　a）阵列倾角保证最佳倾角，方位角正南；
　　b）地形平坦地区，单个支架20m长支架；
　　c）地形变化较大区域，单个支架采用10m长支架；
　　d）阵列前后排间距根据地势高差进行调整。
　　（3）高差调整方式
　　3、山区电站的阵列基础型式
　　光伏阵列区的施工安装是电站的最大工程量，包括支架基础施工、支架和组件安装。阵列基础型式和施工方法非常关键，尤其是山区电站，其地质条件大多数为风化岩石，阵列基础一般采用预成孔灌注钢管桩，预成孔的施工须采用气锤打桩机，山区地势坡度较大，现打桩机工作坡度一般小于40°，超过40°需要人工气锤钻作业，施工难度更大。同时，阵列基础定点放线也十分繁琐，施工时应依据CAD电子版的总平面布置图，每组支架查取一个坐标点位，并对每个点位进行测量放线和现场标识。
　　4、集电线路的设计技术
　　集电线路一般采用T接型式为主，这种型式减少了电缆以及开关柜的数量，降低了工程成本，集电线路回路一般控制在2到4回，每回最大容量控制在15或10MW以下。
　　对于场地比较平缓的地区，阵列布置集中，线路路径短，一般选用全电缆直埋方式，与架空线路相比，综合考虑电缆费用、杆塔费用、施工费用和占地方面，全电缆敷设较为经济合理，也可避免杆塔或架空线对光伏阵列的遮挡，影响发电效率。
　　而地处山区的光伏电站，由于地形较为复杂，阵列与阵列之间相距都比较分散，距离较远，采用全电缆敷设存在跨越沟壑或者敷设在场地范围外的情况，导致施工存在很大困难或者征租地成本会大大增加，故山地光伏电站集电线路采用架空和直埋相结合的方式，一则跨越沟壑比较方便，二则即便敷设在场地范围外，杆塔可以采用点征。合理设计电缆和架空线结合方式、合理选择杆塔型式，优化集电线路路径、合理布置电缆T接点和杆塔位置，同时避免架空线路对光伏阵列的遮挡问题，是山区电站的难点。
　　结语：上述四点是复杂地形地面光伏电站设计的要点与难点，需要我们设计人员在工作中加以重视，不断提升自身设计与项目优化能力，为光伏电站的高效运营奠定坚实的基础。