四川高海拔山地光伏电站建设总结

李刚　袁强　吴穹　江浩　赵常明

摘  要：高海拔山地光伏电站，海拔高，空气较稀薄，年平均气温低，昼夜温差大，其建设场地地表起伏不平，施工难度大，对运输、施工、设备选择等都有着专门的要求。以国家电投四川公司在甘孜、阿坝地区建设的光伏电站为例，对高海拔地区光伏电站建设做了总结。

关键词：高海拔  山地  光伏  建设

中图分类号：TM615    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（b）-0030-03

Abstract： Because of the high altitude， thin air， low annual average temperature， large temperature difference between day and night， and the undulating construction site， the construction of the solar power station construction in high altitude mountains is difficult. There are special requirements for transportation， construction and equipment selection. Taking the solar power stations in Ganzi and Aba areas as examples， the construction of solar power stations in high-altitude mountains is summarized.

Key Words： High altitude; Mountains; Solar; Construction

高海拔山地光伏電站，海拔高，空气较稀薄，年平均气温低，昼夜温差大，其建设场地地表起伏不平，朝向各异，局部伴有中小型水冲沟和高原岩石残丘等不利地形地质条件，可利用面积大小不同，相对分散，施工难度和成本较大。

四川省地跨青藏高原、横断山脉、云贵高原、秦巴山地、四川盆地等几大地貌单元，地势西高东低，由西北向东南倾斜。地形复杂多样，以龙门山-大凉山一线为界，东部为四川盆地及盆缘山地，西部为川西高山高原及川西山地。四川省日照分布的基本特征是高原多、盆地少，高原东春日照对于夏季，盆地春夏日照多于秋冬[1];太阳辐射年总量呈经向分布，其东西差异达一倍以上;盆地南部及西南部都是四川省乃至全国太阳能资源贫乏地区;川西高原是四川省太阳资源最为丰富地区，有很大的开发利用价值[2]。

根据四川省的地形特点和光照资源分布地点，光伏电站主要建设区域为甘孜、阿坝、凉山及攀枝花地区。

1  高海拔山地光伏电站建设特点

1.1 交通运输

高海拔山地光伏进场道路大多为山道，路况差，大型运输车辆一般情况不能直达场区，大部分材料和设备都需要用中小型货车进行转运。由于高海拔山地光伏电站可用于布置光伏组件的资源十分有限，且考虑水土保护等因素，以及按照尽量减少地表破坏的原则，光伏检修通道和施工便道修筑较少，从而导致支架、组件等搬运主要依靠人工进行，物料搬运难度十分巨大，管理难度大、安全风险高[3]。因此，合理安排工期、优化道路设计、加强协调管理是保证物料运输和管理高效、安全的有力保障。

1.2 支架及组件安装

光伏支架和组件安装是光伏发电站施工的主要工作之一，其安装质量和成型效果关系着电站整体美观性和发电效率，但由于高海拔山地光伏电站地形制约，其施工难度远大于平原地区。因此，在支架基础测量放样时应收集准确的实测高程资料，然后对实测高程资料进行统计分析，采用不同长度的前后立柱调节支架整体平整度，在依山就势的原则下尽量保证整体平顺，减少组串间的错台落差，以保证组件安装成型后不被阴影遮挡，提高发电效率和整体美观性[3]。方阵布置应根据土地利用方式，尽量整齐美观，节约土地，以方便后期运行维护。

根据《四川省地面光伏电站规划建设指导意见（试行）》，支架基础应根据土地性质、地质条件、建设方式选择，原则上有条件的地区都应使用螺旋桩技术，无法使用螺旋桩技术的应优先使用微孔灌注桩技术，限制使用混凝土桩基础技术。

1.3 设备选型

设备选择方面，高海拔山地地区气候具有常年气温低、气压低、空气稀薄、干燥、日温差大的特点[4]，故在设备选择时，应充分考虑高海拔地区的特点，选择山地高原专用设备或性能满足当地使用条件的设备。

高原气候对高压设备的影响首当其冲，海拔升高时，气压随之降低，空气的绝缘强度减弱，使电气外绝缘降低而对内绝缘影响很小[5]，而设备厂家实验是在正常海拔进行的，因此对于以开关设备的额定工频耐压值和额定脉冲耐压值来鉴定绝缘能力的，当使用地点海拔超过1000m的，应进行校正。随着海拔的升高，空气密度降低，散热条件变差，会使高压电器在运行中升温增加，但空气温度随海拔的增加又相应递减，其值基本可以补偿由海拔升高对电器温升的影响，一般海拔不超过4000m的，高压电器额定电流值保持不变。

逆变器是光伏项目中最重要的设备之一，高原光伏电站在设备选择方面，尤其在逆变器选择方面应满足高海拔地区电气技术要求。

（1）在海拔高度2000m及以上高原地区，逆变器应选用高原型（G）产品或采取降容产品[6]。

（2）对用于海拔高于1000m，但不超过4000m处的设备的外绝缘，海拔每升高100m，其绝缘强度约降低1%。

（3）使用高原型逆变器，逆变器的电气间隙和爬电距离必须满足或优于IEC62109《光伏发电系统用电力转换设备的安全》标准中的基本要求。

高海拔山地地区，可根据逆变器选型原则，结合厂址区域实际气候、海拔等特性，以及高海拔地区逆变器降容影响，得出最佳容配比。容配比是指光伏电站中组件标称功率与逆变器额定输出功率的比例[7]。最佳的容配比是基于项目的实测辐射数据和不同容量配置时计算数据的分析。在高海拔山地地区，如果按容配比1∶1设计，逆变器将无法满足长时间满负荷运行。可建立计算模型（不超容、超容5%、超容10%、超容15%、超容20%）进行计算，得出度电成本趋势线，度电成本最低对應的容配比为最佳容配比[7]。

1.4 环保

由于高海拔山地地区生态脆弱，雨季比较集中，易发生山洪、山体滑坡、坍塌等自然灾害，环保方面更应十分的重视。根据四川省当地的政策要求，优先使用螺旋桩，在环境敏感区禁止使用混凝土桩基础技术，尽量减少土方开挖量。施工时，设置专门的垃圾、弃土、弃渣堆放区，并严格按照相关规定执行。合理安排生活区和工作区，按照规定进行生活垃圾与生活废水的处理与排放，对于临时生产便道、材料转运等临时道路进行有效的植被恢复，对于缓坡或陡坡根据情况设置护脚墙、护坡、植被袋等水土保持和植被恢复措施。

2  典型高海拔山地光伏电站列举

国家电投四川公司在甘孜、阿坝地区的地面光伏电站项目均为典型的高海拔山地光伏电站。

2.1 甘孜正斗50MW光伏电站

该项目位于四川省甘孜州乡城县正斗乡，场内海拔3920～4010m，属山地地貌。该地区有较大降雪量，且温度低，在施工中，会避开冰霜期和低温期，每年可施工周期短。因地处高原，工人工作效率比低海拔地区低，在施工过程中人力资源投入较低海拔地区高，工人的管理方面应加大健康管理，对于“高原有害物质检测”不合格或有高原反应的人员不应安排进场工作，现场需常备高原常用药物，定期开展高原救护知识培训。

该地区项目中组件的布置多采用随坡布置的形式，以减少开挖土方量，以保护当地生态环境，减少施工成本;随地形布置的组件方阵之间因地势高低不平，光伏阵列若设计布置不合理，容易造成阵列之间、阵列与山体地形等之间形成互相遮挡，影响发电量。该地区光伏阵列随地形布置，阵列分区上面难以形成方正和清晰的阵列区域分界线。该地区光伏阵列应布置在向阳面的缓坡上，但可能遇到有些山体朝向不规则或朝向与正南有一定偏角，阵列在布置时候可能与正南方向有一定的偏角。

2.2 阿坝金川县撒瓦脚30MW光伏电站

该项目位于四川省阿坝州金川县境内，场址地最高海拔4150m，为世界海拔最高山地光伏。2018年11月1日开工，克服交通运输难、施工条件恶劣、工期短等重重困难，不到2个月时间让项目如期投运，完成了正常周期为半年的建设任务。

3  结语

高海拔山地光伏电站因受地形地貌条件限制，与地势平坦地区光伏电站建设相比，存在物料运输与管理、支架基础施工、支架和组件安装、厂区排水等方面的困难。因此，高海拔山地光伏电站建设必须提前策划、统筹安排、配足资源、动态管理，才能有效确保工期、节约成本、保证安全。

参考文献

[1] 杨鹏诚.火古龙光伏电站项目经济效益后评价研究——基于关键因素分析[D].电子科技大学，2017.

[2] 申彦波，张顺谦，郭鹏，等.四川省太阳能资源气候学计算[J].应用气象学报，2014（4）：493-498.

[3] 李天军.山地光伏电站施工难点分析[J].建材与装饰，2016（5）：233-234.

[4] 曾吉银.解析高海拔高寒地区输变电设备[J].中华民居，2012（11）：239-240.

[5] 马立学.《铁路电力设计规范》修编概况[J].铁道标准设计，2006（3）：95-98.

[6] 秦海.高海拔条件下的光伏逆变器降容研究[J].电子测试，2017（23）：110-111.

[7] 梅文广.光伏发电系统最优容配比分析[J].建筑电气，2017（10）：58-62.