【特变电工】复杂地形光伏电站设计难点解析

随着光伏电站装机规模的剧增，国内大型平坦地面电站越来越少，复杂地形光伏电站越来越多，沟壑交错、多种朝向坡面相互衔接，以往常规的设计方法已经不能满足当前电站设计的需求，光伏电站设计与建设遇到了越来越多的困难，如在进行光伏阵列布置时就需要比以往大型平坦地面电站更多地考虑如何避免遮考虑施工、运维难度和成本等各方面出现的新问题。如图1所示，为阵列受山体遮挡的情况。

图1光伏阵列受山体遮挡

针对这些新的问题，可从阵列倾角、方位角的选择、支架形式的选择、线缆敷设方法的选择等角度去深度挖掘设计优化点，提高电站设计质量。以下简单从这几个方面给出针对此类复杂地形的部分解决方案。

1发电量最大化的阵列倾角与方位角设计

阵列倾角、方位角是影响光伏电站发电量的关键因素之一，因此针对不同的地形选择事宜的阵列倾角和方位角至关重要，因此对地形进行了分类，针对不同类型给出不同的倾角与方位角的选择建议，分别为：

1)坡度为3%以下的缓坡或平坦地形时，方位角为0°，倾角取最佳倾角，同时为减少场平费用及保护环境，一般东西向相邻的方阵的基准标高会设置一定的差值，如图2所示。

图2东西向高差示意图

2)正南、正北向坡时需区别对待，对于北坡，在北纬30°-40°地区，建议坡度不超过5°-10°，其它情况一般应尽量避免布置光伏方阵;南坡是有利坡形，可以减小阵列布置间距，提高单位面积的组件容量，组件应按照朝向正南、东西向水平布置，即方位角0°，倾角取最佳倾角。考虑到适用于山地项目施工的履带式液压打桩机打桩爬坡角度限值在25°-30°，应优先考虑坡度小于限值的区域。

3)对于正东、正西、东南及西南坡向的坡面，除考虑坡度小于25°-30°外，光伏阵列应南偏东或西一定角度(可选择10°-30°)布置，能够获得更高的发电量。以下为某电站的不同方位角设置的发电量对比案例。

表1三种情况与正南布置时发电量对比表

由此看出南偏东一定角度的布置方式能够获得更高的发电量。

2更具地形适应性的支架形式的选择设计

山地地形主要特点是存在不同朝向的坡，且坡度变化比较大，甚至部分区域存在较深的沟壑或山丘，因此，支撑系统的设计应尽量“化整为零”及“变刚为柔”，以提高复杂地形的适应性，对此采取了以下几种设计思路：

(1)变长支架为短支架;(2)使用更具地形适应性的支架形式：单排桩支架且立柱高差可调节、单桩固定支架或仰角可调式跟踪支架;(3)可克服柱间崎岖不平的大跨度预应力索支架。各种支架形式如下图所示。

图3单桩单排组件支架

图4独立桩固定支架

图5单桩双排组件支架

图6仰角可调式跟踪支架

图7预应力索支架

3灵活搭配的线缆敷设技术

1)光伏电站托索式线缆敷设技术

在丘陵、洼地、山地等复杂地形及水上光伏电站中，由于地形、地质、地貌及水文情况复杂多变，电缆沟开挖难度增大、站区地表破坏严重、回填工程量增加，若全部采用常规的直埋或桥架线缆敷设方式，整体施工难度加大，严重者还会造成工程质量隐患。下图为某山地光伏电站和水上光伏电站线缆敷设图。

图8某山地和水上光伏电站线缆敷设

针对此种复杂地质、地形的光伏电站，采用特变电工提出的托索式电缆敷设方法，能一定程度缓解施工方面的难度，并很大程度地降低敷设成本。下图为托索式线缆敷设方案。

图9托索式电缆敷设的结构方案示意图

托索式线缆敷设具有以下特点：

(1)结构简单、施工速度快;

(2)线缆敷设不受地形影响、敷设路径短、不破坏电站的生态环境;

(3)施工成本低。

2)因地制宜、灵活选择线缆敷方式

在实际项目中，根据光伏场区内地形、地貌和地址等因地制宜地采用多种敷设方式相结合的设计理念和方案，如下图所示。

图10复杂地形线缆敷设方案

以上为就复杂地形的部分难点问题特变电工所提出的解决方案，在光伏市场热点东移及度电成本不断降低的大背景下，应持续不断地对光伏电站进行深度剖析，庖丁解牛，通过更加精细化的设计方法、更具创新性的设计方案来提高电站的设计质量和性能，降低全生命周期的度电成本，增强企业竞争力，最终实现平价上网的目标。

FR:光能杂志