水库“渔光互补”光伏电站施工技术研究

程牧春 张元海

（广东水电二局股份有限公司，广东 广州 510410）

0 引言

目前，大规模的光伏电站多分布在远离负荷中心的青海、新疆、内蒙等地，电能远距离输送成本较大，且运营维护非常困难；而作为负荷中心的大城市，由于城市周边用地紧张，除了房屋屋顶可建设分布式光伏电站之外，很难建设大规模的光伏电站。探索将城市周边水库的大面积水面作为光伏电站的建设场地，一体化发展多种产业，成为解决土地资源优化配置的重要研究方向[1-2]。水库通风好，水蒸气能带走光伏组件的部分热量，提高发电效率，同时光伏组件又能给水库遮阳，减少水面蒸发，对水产养殖起到辅助作用，形成“渔光互补”效应[3]。

1 工程概况

徐闻鲤鱼潭水库二期20MW光伏电站工程，利用水库东北侧消落区约205596m2进行“渔光互补”型光伏电站建设。鲤鱼潭水库位于广东最南端的徐闻县下桥镇，水库主要为存蓄水库，保证周围及下游农业灌溉用水，兼养殖作用。水库每年2月至6月为水位缓慢消落期，8～11月为涨水期，12月至次年2月为水位稳定期，水库正常蓄水位为54m高程（黄海高程），56m高程以下为消落区。二期建设规划用地是在一期工程的基础上往水库东侧主要进水口拓建，按常规单侧消落区布置，现有消落区建设规划用地面积远小于实际平面布置需求量。根据水下测量资料，水道东侧有约40020m2消落区可利用，满足用地需求，但根据水库历年水位资料，电站建设期该部分基本在水下，且平均水深约1.5m。综上，为抢光伏“6.30”电价，必须解决跨水道及低位光伏方阵施工等问题[4]。

2 施工总体方案

根据2013-2015年水位变化（见图1），5月中旬前入水口两侧大面积消落区基本位于水位以下。此外，消落区光伏场地经水的浸泡，水位消退后为富水软基，需要晾晒一段时间后才具备施工条件。如果按照水库水位消退及常规施工工艺，不但施工困难，且工期无法保证[5-6]。项目组创造性地将分级围堰、分段导流应用于本项目，创造了水库入水口河道两侧光伏方阵连片施工场地，同时创新了一种稳定围堰内水位的技术，既保证了光伏方阵的正常施工，节约了大量工期，为项目实现“6.30”并网发电创造了有利条件，又保证了施工过程中的农业与生态用水。

图1 2013-2015鲤鱼潭水库上半年水位变化曲线

2.1 分级围堰与分段导流方案

根据光伏区平面布置，结合入水口两侧实际地形、水库水位消退的特征、光伏场区施工特点及工程进度要求，制定施工技术方案。施工方案的主要原则包括：单侧分级导流且不影响光伏场区施工；根据水位消退情况建立分级围堰；水道两侧道路连通形成连片作业场地。根据以上3个原则进行围堰和导流明渠布置（见图2）。

图2 分级围堰与导流设置方案

2.2 水位稳定技术方案

为满足水库四周农业用水及水库水生态平衡的用水需求，项目建设期须保证围堰内一定的水位。在围堰填筑过程中，通过在围堰体内敷设管道，管道两侧或单侧设置闸阀，通过开启或关闭闸阀，实现自动稳定围堰内水位的目标，保障生态用水和灌溉取水，同时也避免了雨天陡涨的河水或库区水对建设场区的影响。

3 主要施工技术分析

3.1 一级导流明渠施工

河道左岸布置的方阵包括28#、32#和34#方阵，其中34#方阵所在位置平均高程为52.3m，28#和32#方阵平均高程51.3m，结合历年水库水位变化曲线可知水库水位从每年的2月份开始逐步消退。故通过组织协调先完成34#方阵施工再完成河道左岸其他光伏方阵施工。

根据项目部水位监测，选择4月上旬水库水位约52.45m时进行一级导流明渠施工，明渠沿34#方阵外侧台地。明渠上游接一级围堰迎水面取水口，沿水道边坡及53.0～51.5m高程平地段直接拉通至水库岸边，然后沿水库岸边布置直至接通消落区下游库区水面；导流明渠开挖断面根据上游来水情况设定，底宽2.5m，上下游段土方开挖边坡坡比为1∶1，导流明渠施工完成后，施工一、二级围堰同时敷设水位稳定管。

3.2 二级导流明渠施工

待水库水位降至51.5m高程，同时已完成34#方阵管桩基础，沿一级导流明渠下游开挖二级明渠，中间段风化石边坡比为1∶0.5，明渠左侧回填至53m高程，二级明渠进口渠底高程与一级导流明渠下游渠底高程相同。

明渠开挖采用先中间段开挖，预留两侧原状土作为围挡，最后连通一、二级明渠及下游水库的方法（见图3）。

图3 二级导流明渠施工纵断面示意图

3.3 围堰内降水技术

针对光伏施工区面积大，施工时间长，不利于布置系统电源，围堰内抽水采用直抽式柴油抽水机。根据水位稳定技术方案，水位抽排至管桩布置地面下20cm处即可，保证水道内有存水。根据天气及渗漏情况适时进行水位控制。

3.4 水位稳定技术

围堰内水位降至满足施工要求后，为保证围堰内河道两侧农用水及河道内生态用水，三级围堰均设置带闸阀的排水管。其中一级围堰及三级围堰排水管两侧设置闸阀（见图4），二级围堰堰体内排水管下游侧设置闸阀（见图5）。

图4 一、三级围堰堰体断面图

图5 二级围堰堰体断面图

一级围堰堰体中管道为补水管，位于上游侧的阀门①为主控阀门，作为围堰内补水的阀门，根据围堰内需水状况进行控制；内侧阀门②为补水管的应急阀（备用阀），保持常开状态，在上游水位暴涨情况下无法操作阀门①时紧急关闭。三级围堰堰体中补水管两侧闸阀在下游水位水库降至生态水位时同时开启，并保持常开，稳定堰内水位。二级围堰堰体内排水管作用为调节上游堰内水位，其闸阀设置在管道下游，方便操作。

3.5 围堰临时道路施工技术

直接采用二级围堰和三级围堰作为河道左岸光伏方阵施工临时道路。其中二级围堰通往34#方阵，三级围堰连通28#和32#方阵。为满足水中填筑围堰的要求，围堰填筑土料采用原状土开挖料，适当配置整理出来的孤石料。道路路面宽4m，面层采用泥结石路面。

3.6 光伏场地内运输道路施工

针对水退后软基场地的施工，重型设备容易沉陷导致管桩运输、管桩植压施工困难的特点，采用预铺条形钢板作为光伏场地内运输通行支撑的方式，钢板可以重复循环利用，满足引孔设备、管桩转运设备的正常通行。

4 结束语

采用“渔光互补”光伏电站场地施工技术，徐闻鲤鱼潭电站二期于2017年5月30日成功并网发电，比6.30提前一个月，创造了较好的经济效益。整体技术总结如下：

（1）采用导流+分级围堰的方法，很好利用了水库水位消落的特性，节约成本的同时，满足了施工要求。

（2）采用水位控制的方法，有利于形成水循环系统，保持水体含氧量，达到水生态基本要求的同时，又能保障当地农用灌溉用水。

（3）排水设备采用柴油式抽水机，能有效利用农用设备，保障率高且不受供电影响。

（4）导流明渠在最外侧布置，既保障了原有的农用灌溉取水点，减少了农用灌溉的管路，又能对后期电厂运营形成一道护厂河。

（5）围堰顶部铺设碎石形成跨水道交通道路的方法，有效利用了土石方填筑体，在保障堰体安全的同时，又节约了成本。