关于山地光伏电站组件支架及基础的方案设计分析

李硕

【摘要】随着当前信息技术水平的不断提升，太阳能发电已成为目前越来越普遍使用的新能源，并引起了世界各国的关注。有关调研结果表明，我国当下相关太阳能建设项目以及完成基础建设的光伏电站工程中，处于山地环境的项目比较占优势，其数量占据总数的70%。可以看出，对太阳能的开发和利用工作来说，山地光伏组件项目占据着主要地位。本文就从山地光伏电站的特点出发，研究分析施工过程中存在的问题，并给予相应的解决措施，为项目方案提供增加参考思路。

【关键词】山地光伏电站；组件支架；方案设计

一、山地光伏电站的特点

山地光伏电站一般是指光伏电站建设在地势复杂的环境中，建设地势并不平整且分散，设计难度相对较大。所处地段多为沙化、荒漠化，地层表面高低不平，局部伴有山沟、低洼等，能够施工的土地面积较小且并不集中。总体来说，虽然施工难度较大，投入成本较多，但是便于工程管理工作的开展，不会造成居民的生活困扰，对可利用土地面积充分建设。山区通常人口分散，距离交通的主干道相隔较远，如果将建筑场地选在此处，工程初期就需要做大量的准备工作，如果没有足够的准备，很可能会对整体工程安排产生负面影响，致使存在安全隐患，延误工程进度，影响工程质量。所以，在工程开始之前，需要对场地的基本情况有全面的了解，在此基础上合理的设计方案，分配工作。除此以外，由于山地往往处于未开发状态，地层表面多为森林和植被，地势高低不一，导致生成的山风强度完全不同于平地。在进行电站的设计时，要考虑到其承载力和抗拔力的问题。山地势偏移，斜度多，导致机械设备进场工作的难度较大，若不能确保大规模的场地平坦，会使得机械设备难以进场，尤其是大型机械。另外，在施工过程中，一定要着重注意到工作人员的人身安全。对于山地来说，因岩层、土体的风化，很可能致使土体坍塌、山体滑坡。特别是在梅雨季节，雨量过大的时候，在岩、土体稳定性差的地方，很可能造成山洪爆发，甚至会造成泥石流。并且石质结构紧密，且硬度高，为建筑施工工作增加了不小的难度。山地光伏发电站的建设需要结合自身优势性，且建设周期较长，是一项费时费力的工程项目，注重关注山地拥有大量的空间资源，同时土地购买成本相对较低。除施工、检修、维护之外，山地光伏电站对周围居民并不会产生较大影响，相反还能够给当地经济发展带来好处。但是山地通常处于居住人口较少的情况，有可能因为该因素导致延误电站建设进度与后期维护工作的开展。

二、山地光伏电站施工难点分析

（一）物料运输与管理

山地光伏电站的进站道路主要采用新建盘山道路，具有坡陡、弯急、路况差的特点，因此使得大型设备运输车辆无法驶入建设场地，大多数设备、材料都通过中小型货车来运输。因为电站项目中用来设置光伏组件的材料较少，此外出于水土保护的原因和尽量降低地层表面植被破坏的原则，导致施工现场相关的通道数量较少，建设组件和设备都需要依靠人力进行运送，搬运难度较大。此外，在建设中所用到的原料数量不可估计，比如，装机容量为30MWp的光伏电站，一般其工程建设所用材料包括电池组件、支架、电缆、钢筋、水泥、等总共约三万吨，工期需控制在2到3个月，道路崎岖洼陷使得整体运输难度较大，管理工作存在一定的安全隐患。所以，要合理安排工期，增加运输道路数量，加大管理力度。

（二）支架基础施工

山地光伏电站的位置一般远离城市和交通主干道，且地层表面高低不平、地势落差较大。目前我国普遍存在于山地光伏支架为预成孔钢制地锚，但有些地区仅使用手持钻机进行钻孔，或使用其它更易于实施的支架基础。支架基础是光伏电站运作的关键部分，其质量对支架整体的稳定性、发电效率等有一定程度的影响。所以，施工单位需同设计师积极沟通协商，并依据山地的实际情况，采取合理的基础方式，确保工程无误。

（三）支架和组件安装

光伏支架和组件的安装是光伏电站项目的关键工程，它的安装质量和成形效果直接影响发电效率，但受到山地地理条件的限制，其施工难度远比在平原位置上安装要大得多。所以，在支撑基础测量放样时，必须采集精确的测量高程，同时对数据结果进行实际探测分析，利用不同长度的前后立柱来调整支撑平整度，使得尽量保持水平一致性，减少组串间的错台落差，确保组件安装结束后其形成的阴影能够增加发电效率。光伏组件是整体工程中最为关键部分，也是最易于损坏的元件，所以在搬运和安装过程中，要根据厂商的要求，采取相应保护措施。但是，设备的运行与安装都是技术难度低，但操作密集的技术工作，参与施工人员素养普遍偏低，对他们进行技术培训与监督管理，是避免设备出现裂痕、损毁的重要措施之一，这也是现实建设中需要解决的问题。

（四）场区排水布置与施工

山地路面起伏不定，这对于光伏电站的建设势必存在干扰，道路和光伏阵列的施工对雨量较大时节和土地自然渗透同样产生不小的影响。为了能够更好地解决这个问题，需要在施工中合理布置好排水体系，将水流影响问题降至最低。管理人员若是想要减少排水布置对工程带来的影响，可以先利用山地自然沟壑，加之辅助人工排水沟，可以形成综合排水系统，将施工现场水流引出。同时在山腰处设置合适的截水沟强化引流，这样场区排水布置能够做到万无一失。

三、山区光伏电站的基础设计和施工

由于山区地质条件比较复杂，电站建设也有一定的挑战性，它的建设重点和难点都集中在基础设计和施工上，下面就对其进行具体分析：

（一）山区光伏电站的基础设计

根据地质灾害的防范设计原理，考虑到山区复杂的地质环境，地质灾害频繁，山体自然灾害都经常发生，所以在设计光伏电站时，应当充分预防地质灾害的突发。在进行设计时，要注意对边坡支护、疏水设施的质量要求，以便为光伏电站的正常运作提供相应保障。基础设计作为山区电站前期工程，设计中着重考虑结构稳定性是必须的，而在设计要求内，工作人员要将基础抗拔的标准和质量标准放在第一位，保障设施周边土地的稳定。

（二）山区光伏电站的施工

在工程施工中，要注重对不同的地质条件使用对应的手段，同时要节省费用，提高工作效率，在满足相关基础要求的前提下，施工人员需要依照设计要求，合理利用螺旋钢桩。同时，在工作人员的指导下，采用锚杆混凝土桩、潜孔灌注桩施工工艺进行施工工作。同时，要确保工程工作顺利进行，必须将不同种类的地层用以对应的施工设备，以确保工程不出现误差，在地层较为平坦的区域，采用大型的设备，而对于地势较高且高低不平的区域，则要尽可能地选用小型工程设备，而且在工程进行过程中要注意避免安全事故的发生。

（三）山区光伏电站组件支架安装设计

山地光伏电站的的光伏阵列可以分为两类：固定型和追踪型，而且在山地电站的建设中，我国通常采用固定型的安装设计模式。为了合理地布置山区光伏电站，必须将多年月平均辐照度、散射辐照度、雨水、风速、积雪、技术水平和可利用资金等因素综合起来，确定出最适宜的角度，确保设计工作的科学性和合理性。同时，在安装山地线圈设备的托架时，工作人员要注重托架的横向稳定性。在山区线圈设备的托架安装设计中，列阵的横向风力可以对列阵产生特定的脉冲冲击荷载，此外，这种撞击和风速和风频都存在着某种联系，所以在安装时，选取在分支的横向和背面进行斜向上的拉筋，可以有效地减小分支产生的列阵振动，从而大大提高了分支的稳定性。

四、结语

总之，随着我国经济和社会的发展，太阳能资源的应用日益普遍，针对清洁能源的有效利用，已成为我国人民普遍关注的问题。为此，政府要积极扶持太阳能能源的工作，并采取相应的措施，强化山区光电厂的支撑和基础方案，确保其工程质量，为太阳能的开发与利用创造有利条件。

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