山地光伏電站設(shè)計(jì)中環(huán)境因素的影響分析

張　棟

(中國水利水電第七工程局有限公司， 四川 眉山　620860)

山地光伏電站設(shè)計(jì)中環(huán)境因素的影響分析

張棟

(中國水利水電第七工程局有限公司， 四川 眉山620860)

【摘要】隨著我國陸續(xù)開始建設(shè)山地光伏電站，在平原或平緩的丘陵地帶的光伏電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)已不能滿足設(shè)計(jì)需要。本文主要分析了在山地光伏電站設(shè)計(jì)中需要考慮的環(huán)境因素，以使設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)光伏電站過程中更好地完善設(shè)計(jì)，不留設(shè)計(jì)隱患。

【關(guān)鍵詞】山地光伏電站；設(shè)計(jì)；環(huán)境影響；分析

目前我國大部分光伏電站建設(shè)在西北、華北等北方平原地區(qū)以及南方部分丘陵地帶，由于這些地方地勢較為平坦，在光伏電站設(shè)計(jì)過程中，均按光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)。從2013年開始，隨著大量投資者在云南、四川等光照資源較好的山區(qū)建設(shè)光伏電站，山地光伏電站建設(shè)項(xiàng)目將越來越多。但在山地光伏電站設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員對在平原地區(qū)光伏電站沒有出現(xiàn)的環(huán)境影響考慮不周，造成山地光伏電站在后期運(yùn)行中存在一些隱患，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。

1山地光伏電站的排水設(shè)計(jì)

在南方的山地光伏電站設(shè)計(jì)中，由于雨季氣候較為濕潤，雨量較大，因此在光伏場區(qū)排水設(shè)計(jì)中較為簡單。但由于這些地方季節(jié)性氣候很分明，旱季與雨季氣候條件差別很大，降雨集中在雨季，雨量較大，山地光伏電站安裝電池組件后，改變了雨水匯流狀態(tài)，造成雨水較為集中地沖刷地表，不僅存在安全隱患，還對光伏區(qū)接地溝、埋地電纜的電纜溝形成沖刷，易使接地干線或埋地電纜露出。因此，在山地光伏電站交直流電纜走線設(shè)計(jì)中，盡量采用電纜橋架，減少電纜地埋設(shè)計(jì)。另外，在光伏區(qū)排水設(shè)計(jì)中，需要多管齊下，設(shè)計(jì)各種排水設(shè)施來減少雨水匯流后對光伏電站場區(qū)的安全影響。由于目前各種規(guī)范無此類規(guī)定，也無經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此在實(shí)踐中采用了各種排水設(shè)施，以降低雨季雨水沖刷對光伏電站的危害，并取得了良好的效果。具體如下：

a.砌筑擋土墻或混凝土擋土墻。在一些高邊坡地帶利用砌筑擋土墻或現(xiàn)澆混凝土擋土墻，可以降低雨水沖刷邊坡以及水土流失，一般這類擋土墻應(yīng)用在光伏場區(qū)道路或邊坡較高的地方。

b.埋設(shè)混凝土管涵或現(xiàn)澆蓋板涵。在排水主溝過公路等位置，采用埋設(shè)混凝土管涵或現(xiàn)澆蓋板涵，可以將水順利引至場區(qū)外。

c.漿砌石排水溝。漿砌石排水溝主要設(shè)計(jì)在光伏場區(qū)陣列內(nèi)一些分支排水主溝和道路兩側(cè)，這些主溝雖然水流量不是很大，但由于陣列內(nèi)的水通過這些分支主溝會排入到場區(qū)主排洪溝，因此它們的通暢關(guān)系到陣列光伏電站的安全，在這些排水溝的設(shè)計(jì)過程中，一般會考慮在落差稍大的地方設(shè)計(jì)一些跌水井、截水溝等，以降低水流速度過快對排水溝壁的沖刷。

d.簡易砂漿排水溝。簡易砂漿排水溝設(shè)計(jì)在電池組件雨水匯入地表后，對地表造成沖刷的部位，主要防止地表土壤被雨水沖刷后形成溝槽，阻止溝槽擴(kuò)大化對地質(zhì)造成破壞，做好水土保持。

e.植樹種草，防止雨水匯流后直接沖刷地表。植樹主要用于場內(nèi)道路兩側(cè)，樹不能太高，只能種植根系較發(fā)達(dá)的灌木，起到固土保水的作用，對道路邊坡形成保護(hù)。

草皮主要種植在道路邊坡、電纜溝回填區(qū)、接地溝回填區(qū)地表等部位，以保證在常年雨水沖刷下保持水土不流失，不被雨水沖刷出溝壑。在南方地區(qū)，可以種植的草種有高山茅以及黑麥草等，也可以種植適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的草種。

2山地光伏電站的防雷設(shè)計(jì)

山地光伏電站一般都在海拔相對較高的地方，遭遇雷擊的概率較一般光伏電站高，因此，需做好對直擊雷電、感應(yīng)雷電、雷電波浸入等的防護(hù)措施。山地光伏電站升壓站防雷接地規(guī)范比較明確，且設(shè)計(jì)也較為成熟，此處不作贅述，本文僅對光伏發(fā)電場區(qū)防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

目前山地光伏電站發(fā)電場區(qū)防雷無相關(guān)的國家和行業(yè)規(guī)范，一般的防雷設(shè)計(jì)都采用電池組件、支架及支架基礎(chǔ)、匯流箱和逆變器等金屬構(gòu)件接地或設(shè)備內(nèi)的防雷裝置進(jìn)行預(yù)防，接地網(wǎng)采用鍍鋅扁鋼、銅絞線或鍍銅鋼等一些常規(guī)設(shè)計(jì)，雖然這樣能預(yù)防感應(yīng)雷，但無法有效預(yù)防直擊雷。由于光伏場區(qū)面積大，電池組件單塊造價(jià)高，如不進(jìn)行直擊雷預(yù)防，一旦被雷擊中，將造成較大損失。

要減少或防止直擊雷擊中電池組件的概率，可以在光伏場區(qū)電池組件支架邊設(shè)計(jì)一些低架設(shè)高度、大保護(hù)角的防雷裝置，或增加低高度的避雷針，最大限度地保護(hù)電池組件不被直擊雷擊中或降低直擊雷擊中電池組件的次數(shù)，大大減少電池組件的直擊雷損壞率。直擊雷次數(shù)的減少也相應(yīng)地減少了感應(yīng)雷地次數(shù)，避免了電池組件下面密布的電源線、信號線遭受感應(yīng)雷。

3山地光伏電站的消防設(shè)計(jì)

我國大部分地區(qū)屬于季風(fēng)性氣候，旱雨季較為分明，且山地一般草木較多，易因人為或雷擊等原因引起火災(zāi)，山地光伏電站旱季或冬季防火就成了一項(xiàng)很重要的工作，在山地光伏電站設(shè)計(jì)中，如何考慮光伏場區(qū)的防火設(shè)施，這就成了擺在設(shè)計(jì)人員面前的另外一個(gè)問題。防火是山地光伏電站設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，但卻被很多設(shè)計(jì)人員忽視，只重視升壓站防火，卻不重視光伏場區(qū)防火，雖然光伏電站防火無國家和行業(yè)規(guī)范，但如果光伏場區(qū)無防火設(shè)計(jì)，山地光伏電站建設(shè)受地理?xiàng)l件限制，消防車將不能完全到達(dá)起火點(diǎn)，一旦光伏電站起火，很多在平地救火的措施均無法施展，將對光伏電站造成重大損失。

因此在山地光伏電站設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下防火設(shè)計(jì)方案：

a.山地光伏電站邊界應(yīng)建有圍欄，圍欄與外界應(yīng)設(shè)計(jì)防火帶進(jìn)行隔離，建議沿電站圍欄四周修建一條較寬的站內(nèi)道路，除交通運(yùn)輸功能外還可起到防火隔離帶的作用，且在電站起火后還能作為消防通道。如果受山地地形條件限制，無法修建道路，沿圍欄四周挖2m左右的防火壕溝，也能起到防火隔離的作用。

b.山地光伏電站面積廣，地形復(fù)雜，存在諸多死角，電站設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在各個(gè)關(guān)鍵部位設(shè)立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能讓電站值守人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)方陣區(qū)域的異常。在設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控時(shí)，應(yīng)增加紅外熱成像功能，使隱性火患無處躲藏，及時(shí)發(fā)現(xiàn)。如視頻監(jiān)控成本較高，可考慮在匯流箱附近增加感煙感溫探頭，通過控制電纜傳輸至箱變，再通過光纖傳輸至中控室，該設(shè)計(jì)成本相對較低，也能做到有效防火。

c.有條件的山地光伏電站應(yīng)在光伏電站場區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)水消防系統(tǒng)，將消防水管道沿道路鋪設(shè)至每一臺箱變處，并設(shè)計(jì)室外消火栓和消防水帶等設(shè)施，即使起火，電站運(yùn)維人員也能及時(shí)進(jìn)行滅火。

d.山地光伏電站場區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮定期除草，除草不能用化學(xué)除草劑，應(yīng)該采用人工割草的方式，化學(xué)除草劑不僅會造成環(huán)境污染，還有可能因除草劑噴灑不均勻造成植物死亡，破壞植被。

4結(jié)語

在山地光伏電站設(shè)計(jì)中，土建、機(jī)電以及電氣設(shè)計(jì)等相對比較成熟，設(shè)計(jì)單位遵循光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范以及其他設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。但對上述規(guī)范中并未明確但不能缺少的環(huán)境因素對光伏電站的影響，目前并沒有成熟的設(shè)計(jì)，而且很多設(shè)計(jì)單位并沒有在光伏電站設(shè)計(jì)前統(tǒng)籌考慮，造成山地光伏電站業(yè)主在后期運(yùn)行過程中多次進(jìn)行技改。這樣不僅使電站在運(yùn)行過程中存在一定的安全隱患，而且也造成了不必要的資源浪費(fèi)，如在前期設(shè)計(jì)中能統(tǒng)籌考慮這些問題，就能大大降低山地光伏電站在運(yùn)行過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，為電站后期運(yùn)行營造一個(gè)良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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為0.49%；而q=46.7m3/(s·m)時(shí)，消能率的下降梯度為0.28%。說明流量增加，純臺階消能比重增大。

Analysis on influence of environmental factors in design of

mountain photovoltaic power station

ZHANG Dong

(SinohydroBureau7Co.,Ltd.,Meishan620860,China)

Abstract:The design experience of photovoltaic power stations in plain or hilly land can not meet the design requirements along with continuous construction of mountain photovoltaic power stations in China. In the paper, environmental factors should be considered in the design of mountain photovoltaic power stations are mainly analyzed. Therefore, design unit can better perfect design in the design of photovoltaic power stations without design hidden danger.

Key words:mountain photovoltaic power station; design; environmental influence; analysis

中圖分類號：FM615

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8241(2015)12-0058-03

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.017