云南大理西村光伏电站项目支架安装分析

2016-04-14湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司湖北十堰441800

水电站设计 2016年1期

关键词：光伏电站

王振宇（湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司，湖北十堰 441800）

云南大理西村光伏电站项目支架安装分析

王振宇
（湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司，湖北十堰 441800）

摘要：本文主要总结及介绍了云南大理西村光伏电站支架安装的施工方法和经验，对类似工程具有一定的参考性。关键词：云南大理西村；光伏电站；太阳能光伏；支架安装

1 概述

云南大理西村光伏电站，位于云南省宾川县大营西村以西，距宾川县28 km，距云南省大理市32 km。场址范围地理位置坐标介于东经100°18′24．60″～100°20′15．23″、北纬25°42′44．66″～25°45′31．93″之间。场址南北长约1．20 km，东西宽约1．90 km，地势起伏较大，场地海拔2 274～2 467．5 m。场址位于宾川盆地西南部的山顶上，场地用地面积约786．56 hm2（围栏内面积），可用场地面积较大，场址利用区域主要为牛角山西北及西部几个南向缓坡及狮子山山脊及其南向坡面（见图1）。

图1 大理西村光伏电站地理位置示意

云南大理西村光伏电站为100 MW并网光伏发电项目。一期工程装机容量为50 MW，一期工程建设50个1 MWp太阳电池方阵。共安装9 300榀支架，每榀支架上安装22块单位容量为255 Wp的太阳能电池光伏板，共计安装204 600块金澳牌太阳能电池光伏板。

电站由中电大理（西村）光伏发电有限公司兴建，云南省电力设计院设计，云南省电力设计院宾川县大营西村50 MW并网光伏电站EPC总承包项目部施工。

工程整体从北向南布置太阳电池方阵，充分利用有利的南向坡面，部分利用坡度不大的东、西向坡。电池板组件之间保持一定距离以保证不发生遮阴现象。太阳电池方阵场地基岩土主要为第四系全新统残积型（）红黏土及下伏的二叠系下统（P1）深灰、灰色灰岩组成。

太阳光光伏发电是太阳光伏电池组件安装在特定的支架上组成光伏电池方阵，利用光伏并网发电技术提供电能的一种方式。

工程太阳电池方阵全部为固定支架安装方式，太阳光伏电池组件面与地面角度为27°。方阵南北向阵列间距可根据地形坡度调整，坡度为0°时，间距为2．85 m，能够满足冬至日时，所有太阳电池组件仍有6 h以上的日照时间。

2 固定支架的形式

2．1 支架的用途

支架是用于固定太阳电池组件的基础设备，是支撑太阳电池组件的基础。通常支架的形式有4种：（1）固定式支架；（2）水平单轴跟踪支架；（3）倾斜单轴跟踪支架（也称倾纬度角单轴跟踪支架）；（4）双轴跟踪支架。

云南大理西村光伏电站项目采用固定支架的形式，为了方便施工对固定支架进行了相应的设计（见图2）。

图2 固定式支架

2．2 对光伏电池组件支架的要求

由于支架在光伏发电中的基础作用，所以对支架的要求为：（1）具有稳定简单的特点，抗风摆效果较好；（2）具有足够的强度和钢度，能承载外界对太阳电池组件传给的受力；

（3）具有防腐、耐久性的材质功能。

云南大理西村光伏电站项目采用热镀锌材料作为主材料，基础采用混凝土浇筑深埋的基础桩的设计方式满足对支架的要求。

2．3 支架的设计方案

2．3．1 支架基础

支架基础构成由Φ12 mm的钢筋锚杆、C25混凝土、4根Φ10 mm的钢筋调节螺杆、180 mm×180 mm×8 mm的调节钢板、二期混凝土、镀锌支架立柱管等组成（见图3）。

图中的钢筋锚杆和混凝土组成是与原始地貌粘结的基础。调节螺杆与调节钢板、支架立柱组成精细调整支架的系统。二期混凝土起到固定、加强保护调节螺杆与调节钢板以及防腐的作用。

西村光伏电站的地址，是在较好的粘土层上建设。建设的目的是在电站建成投运后，进行农作物的种植，农光互补的优势，保持电站建设后环境、实现生态平衡。

2．3．2 支架

一榀支架的构成为：4根前立柱；4根后立柱；4根东西向梁；4根南北向梁；两根斜支撑；两根东西向斜拉钢索线以及固定太阳电池组件的零件组成（见图4）。

3 支架安装分析

3．1 支架安装流程（见图5）

3．2 支架安装施工方法

（1）按照上述流程框图，利用全站仪对这个方阵进行测量放线，确定方阵中支架的位置；对于影响打孔机械作业的场地进行开挖和平场，保证施工人员、机械能够顺利作业。

（2）利用全站仪对支架的基础孔进行准确定位，并按安装图纸设计要求进行钻孔作业。要求钻孔要保持一定的垂直度和孔的深度，注意支架榀与榀之间的距离。

图3 电站支架基础示意

图4 支架立体示意

（3）按照设计图纸和要求进行锚桩、调节螺杆、调节板的制作和安装，要求锚杆、调节板、调节螺杆的表面清洁，没有锈斑，没有污垢附在工件上。

（4）进行基础桩的混凝土浇筑，锚杆按照设计要求埋入基础孔中，浇筑混凝土时一定要振捣到位，保证混凝土浇筑密实。

（5）对基础桩上的调节板进行调节，然后进行各个基础桩高程的测量，并做好记录。测量的数据返给设计人员，给设计人员提供设计支架前、后桩的依据，避免支架榀与榀之间的遮挡。

（6）待基础桩混凝土凝期达到设计要求时间后，进行一定比率数量锚桩的拉拔试验，确定每期基础桩混凝土浇筑后锚桩的试验数据。

（7）进行支架的安装工作，一定要保证前、后桩的编号与测量的数据相对应，才能达到支架的设计要求，保证支架的安装质量。

（8）支架的安装工作完毕后，进行前、后桩与基础桩调节板的焊接工作，焊接应该是前、后桩与基础桩调节板进行满焊，并且去掉电焊的药皮，给二期混凝土浇筑提供质量上的保证。

（9）进行二期混凝土浇筑，由于这道工序是保护支架基础桩与支架前、后桩的强度和防护金属锈蚀的工序，所以一定要保证调节杆、调节板、前后柱桩以及一期混凝土上没有杂物和锈迹、污垢。保证混凝土振捣到位，混凝土浇筑密实。

图5 支架安装流程示意

（10）待支架安装完毕后，进行支架的验收工作。要求支架具有基础牢固、支架的尺寸、坡度符合设计要求、结构稳定，支架的镀锌层良好（见图6）。

3．3 支架安装分析

云南大理西村光伏电站支架安装严格按照施工流程进行施工，基本上达到设计要求，但是在施工过程中由于安装榀数较多，施工强度大，施工参与人员多等因素，不可避免的产生了一些安装缺陷，通过对这些缺陷的分析，我们找出缺陷产生的原因，为今后工作积累经验，避免缺陷的产生。

（1）出现太阳能光伏发电组件榀与榀之间存在错台现象。主要原因是在支架前后柱桩安装，柱桩与调节板对接时，对接数据发生了误差，若将前后柱桩按照实际测量的数据进行安装，就可避免此缺陷的产生。由于支架的二期混凝土已经浇筑完成，所以此缺陷处理比较困难（见图7）。

（2）出现太阳能光伏发电组件安装不在一条线上的现象。主要原因之一是：一榀支架的前后柱桩在与调节板对接时，安装数据有误，使支架整体安装倾斜，造成光伏电池组件安装后产生上下不在垂直线上。此缺陷产生的原因同属前后柱桩与调节板对接时没有按安装测量数据进行，没有按照设计要求进行。产生原因之二是：在安装4根东西梁时，没有把支架调整好，造成光伏电池组件安装时不垂直。

由于支架的二期混凝土已经浇筑完成，所以缺陷主要原因处理比较困难。同时由于支架上的22块光伏电池组件已经安装到位，所以调整东西梁的工作量较大，但是此缺陷是可以进行处理的（见图8）。

图6 支架剖面示意

图7 榀与榀之间存在错台

图8 发电组件安装不在一条线上

图9 排与排之间出现不在一条流线上

（3）光伏电池组件安装完毕后，排与排之间随山地的流线型不流畅，出现在每天黄昏时间段左右，前排光伏电池组件遮挡后排光伏电池组件的现象。同时从光伏电池组件安装的整体效果来看，影响美观（见图9、10）。主要原因是：在支架安装流程第七步时，对调节板的测量数据有误，或者提供给设计时，设计错误造成一排支架与前后排支架的设计数据出现偏差，所以造成排与排之间的流线性不匹配的缺陷。这项缺陷基本上不影响支架的使用功能，但是从光伏电站主体上看，是一个遗憾。从图9、10看出，电站的光伏组件应该是一个很有流线的山地光伏方阵，结果在一个方阵中出现空洞和组件埋头现象。由于返工工作量较大，所以此缺陷没有处理。