山地光伏电站防洪设计和施工要点分析

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0 引言

随着光伏电站的大规模建设，山地光伏电站的比例逐渐加大，但由于山地光伏电站一般位于气象、地形和地质条件等相对恶劣的地区，而这些区域容易受洪涝灾害的影响。山地光伏电站洪灾主要是由短时间大规模的暴雨引起的，选择合理的设计和施工方案，将雨水汇集、引流至场区外部，可有效防止雨水冲刷对电站造成的破坏，保证生命、财产免受损失。

1 光伏电站防洪设计标准

集中式的大型、中型光伏电站，在设计过程中必须充分考虑电站选址及其周围区域的工程地质地貌情况，做好相应的防洪设计，以避免或减轻洪涝灾害发生时可能造成的损失。根据GB 50797-2012《光伏发电站设计规范》对光伏电站防洪设计的要求，按不同规划容量，光伏发电站的防洪等级和防洪标准应符合不同标准的规定，具体情况如表1所示。防洪措施宜在首期工程中按规划容量统一规划，分期实施[1]。

2 山地光伏电站防洪设计要点

山地光伏电站防洪在设计阶段应考虑避开原有的冲沟和低洼处，设计合理的排水方案；施工阶段应避免破坏原始地形地貌和地表植被，防止水土流失。

2.1 光伏区组件防洪

根据GB 50797-2012《光伏发电站设计规范》的要求，光伏方阵内光伏组串的最低点与地面的距离不宜小于300 mm，并应考虑几个因素：1)当地的最大积雪深度；2)当地的洪水水位；3)当地的植被高度[1]。

光伏区组件防洪重点应考虑：1)避免组件支架基础长期处于因雨水冲刷裸露或塌陷的地表；2)避免布置组件区域积水而导致组件、汇流箱等电气设备出现安全事故。

因此，光伏区组件防洪设计可以考虑在整个场区雨水汇集区域，按照随坡就势原则设置浆砌石排水沟或混凝土排水沟，将场区内雨水集中后引流至场区外部，以防止地表土壤或植被被雨水冲刷造成破坏。光伏区内排水沟示意图如图1所示。

图1 光伏区内排水沟示意图

2.2 光伏区箱变、逆变器防洪

山地光伏电站所在地的地形复杂，同时考虑到集电线路压降、线损等原因，部分箱变、逆变器基础可能会位于高边坡或低洼区域。

针对高边坡区域，建议采用浆砌石砌筑挡土墙，以降低边坡被雨水冲刷的风险。对于低洼区域而言，由于长期积水会导致箱变、逆变器基础内积水，严重时会产生电气安全事故，这种情况可考虑在箱变、逆变器基础周围设置排水沟，将积水散排至其他区域。箱变、逆变器周围排水沟示意图如图2所示。

图2 箱变、逆变器周围排水沟示意图

2.3 光伏区道路防洪

光伏区道路防洪设计需避开汇水量较大的自然冲沟，积水严重区域采用管涵引导雨水排至低洼处，一般需要在涵管进、出水口处设置消力池，避免道路边坡被冲毁。

对于地表冲刷不太严重区域，在道路两侧根据地形修建排水沟，容易积水的路段设置过水路面，道路边坡易滑坡处设置混凝土护坡。道路侧排水沟示意图如图3所示。

图3 道路侧排水沟示意图

2.4 光伏区集电线路防洪

山地光伏电站安装组件后可能会改变雨水汇流走向，导致雨水集中冲刷地表，进而冲刷集电线路电缆沟，致使直埋电缆裸露。因此，山地光伏电站可考虑采用电缆桥架或托索等敷设方式，减少直埋电缆设计。如仍需采用直埋方式，集电线路埋深需大于800 mm，并在部分低洼处埋设导流管。

2.5 升压站防洪

升压站防洪设计方案可采取以下几种方式：

1)对场地标高采取措施，场地的设计标高不低于洪水水位或历史最高内涝水位；

2)对站区采取防洪或防涝措施，防洪或防涝设施标高应高于洪水水位或历史最高内涝水位标高0.5 m；

3)采取可靠措施，使主要设备底座和生产建筑物内地平标高不低于洪水水位标高[2]。

一般情况下，在升压站周围设置排水沟，将雨水引流至场区外。升压站围墙外排水沟示意图如图4所示。

3 山地光伏电站防洪施工要点

在山地光伏电站的建设过程中，必须严格按照相应的防洪标准进行防洪设施施工，确保光伏电站的主设备(光伏组件、箱变、逆变器等)高于安全水位。对于建造在易发生洪涝灾害地区的光伏电站，可考虑多道设防，通过修建排水沟、挡土墙、深埋集电线路等措施最大程度地减小隐患[2]。

排水沟建成后，应加强对排水沟及侧壁回填土维护，消力池也需要根据实际情况及时进行清理。洪水期要及时清理排水沟内的淤泥及各种堆积物，避免束窄排水沟的过水断面面积，在洪水期因水流不畅造成雍水。洪水过后要及时清理排水沟中伸出的岸角、突起的坡角、淤泥(沙)及浅滩，保证排水沟内水流顺畅。

排水沟开挖后应选择U型槽、预制板或混凝土等方式对排水沟进行砌筑护，减少径流冲刷，最大限度减少水土流失。施工时应集中堆放所开挖土方，施工结束后及时清理，严禁乱堆乱弃，避免破坏原始地貌植被。施工时应避开大风天气，集中施工，对临时堆土适时采取洒水降尘措施。

图4 升压站围墙外排水沟示意图

4 结束语

本文主要从光伏区组件防洪、光伏区箱变和逆变器防洪、光伏区道路防洪、光伏区集电线路防洪，以及升压站防洪等几个方面展开论述，并介绍了每种区域应采取的防洪措施。建议在进行复杂山地光伏电站设计初期就应该充分考虑防洪问题，提前做好施工措施，避免造成重大损失。

[1]GB 50797-2012, 光伏发电站设计规范[S].

[2]张栋. 山地光伏电站设计中环境因素的影响分析[J]. 中国水能及电气化, 2015, (12): 73-74.