漂浮式光伏電站施工技術(shù)研究

趙建忠，張書啟

（1.中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050021；2.中國電建集團江西省電力建設(shè)有限公司，江西 南昌 330001）

0 引言

漂浮式光伏電站適用于較深的水域或鋪有水底防滲膜的水庫等水體，工程使用的高密度聚乙烯浮筒、不銹鋼錨具、混凝土錨固塊等材料對水體沒有破壞性，環(huán)保、節(jié)省基礎(chǔ)成本、施工周期短。與傳統(tǒng)的陸地光伏電站相比，漂浮式光伏電站具有不占用土地資源、減少水量蒸發(fā)、遮擋陽光抑制藻類生長的作用。同時，水體還可幫助光伏組件及電纜“降溫”并顯著提高發(fā)電效率[1]。文中以全球單體最大水上漂浮式光伏電站“華能德州丁莊水庫320 MW項目”為例，介紹漂浮式光伏電站的施工技術(shù)及注意事項。該項目采用高密度聚乙烯（HDPE）浮桶+支架式漂浮光伏系統(tǒng)、組串式逆變器、單晶硅雙玻電池組件、浮臺式箱變基礎(chǔ)及高密度聚乙烯（HDPE）電纜浮桶。文中就組件漂浮系統(tǒng)組裝、箱變浮臺系統(tǒng)組裝、電纜敷設(shè)等幾方面分別對施工技術(shù)及注意事項進行介紹以供參考。

1 組件漂浮系統(tǒng)

1.1 施工平臺的搭建

拆除水庫壩體擋墻高出地面部分，每隔3 m拆除一個3 m寬的缺口，搭設(shè)滑道，供運送組件使用

在壩體內(nèi)側(cè)搭建施工平臺，傾角在5～100之間，寬度約8 m，長度為30 m的整數(shù)倍，作為浮體組裝平臺。

在平臺上鋪設(shè)導(dǎo)軌，按照主浮體間距，每個主浮體使用兩根導(dǎo)軌，防止安裝好的漂浮系統(tǒng)推入水中時被地面劃傷。如圖1所示。

圖1 施工平臺及導(dǎo)軌

1.2 漂浮系統(tǒng)組裝

岸上緊靠壩體擋墻用方管焊接0.8-1 m高度的平臺作為組件安裝平臺，平臺第一步橫擔(dān)放置浮體，第二步橫擔(dān)放置組件，第二步橫擔(dān)的傾斜度必須與組件傾角相同，高度與組件前后立柱相同。可根據(jù)實際進度需求情況搭建多個組件安裝平臺，以保證施工速度。

將一個主浮體放置在組件安裝平臺上，檢查主浮體的外觀，不應(yīng)有破損等情況。然后按照廠家指導(dǎo)書要求用電動扳手將前后立柱固定到浮體的相應(yīng)位置上，二人在組件兩端將組件抬至組裝平臺并卡在前后立柱卡槽中，用壓板固定牢固。

二人將組裝好的浮體及組件抬至滑道上端，用繩子系住浮體后滑至施工平臺，施工平臺作業(yè)人員用組裝浮體將主浮體連接成片，每13塊為一排，逐排推入水面并臨時錨固。

2 箱變浮臺系統(tǒng)安裝

2.1 浮臺系統(tǒng)的構(gòu)成及組裝

浮臺主要由鋼制浮筒（內(nèi)充聚氨酯發(fā)泡）、桁架平臺、箱變底座、不銹鋼欄桿組成。

平臺組件卸貨過程中，應(yīng)安排專人輔助吊裝轉(zhuǎn)運，不能發(fā)生碰撞；平臺設(shè)備運輸至現(xiàn)場后盡量堆放在安裝位置附近，避免二次倒運。

由于運輸限制，桁架平臺分段運至現(xiàn)場，現(xiàn)場設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺，試拼裝后焊接成型，吊起1.3 m后架設(shè)牢固，用滑板車將鋼浮筒拖至桁架下用螺栓固定牢固，如圖2。

圖2 浮臺組裝效果圖

2.2 浮臺系統(tǒng)入水及箱變安裝

浮臺組裝完畢（不含玻璃鋼格柵及欄桿）用25 t汽車吊運至水庫堤壩滑軌上，由電動葫蘆緩慢滑至水中。

將浮臺臨時錨固后安裝玻璃鋼格柵板及不銹鋼欄桿，然后統(tǒng)一由拖船拖至光伏方陣附件岸邊，等待箱變吊裝。

為加快施工進度及降低成本，以10臺箱變?yōu)橐粋€作業(yè)班次，用180 t汽車吊將箱變吊至浮臺上并焊接固定，然后用拖船拖至指定位置錨固。

3 電纜敷設(shè)

由于水上敷設(shè)集電線路電纜重量大，作業(yè)面窄，同時水面起伏大，船只及電纜浮體無固定著力點，電纜敷設(shè)難度比陸地作業(yè)難度增加較大。

集電線路電纜敷設(shè)時，隨著堤壩電纜軸的展放，壩體內(nèi)側(cè)作業(yè)工人將臨時浮體綁至電纜上，間隔1 m左右，保證電纜不沉入水中，前端設(shè)拖船逐步將電纜放至水面上。

敷設(shè)長度滿足要求后，將水面臨時浮體及電纜拖至電纜通道旁，人工解開浮體并將電纜移至通道浮體上并固定好。

電纜通道設(shè)在光伏方陣上時，由拖船將電纜前端拖至方陣旁，方陣上設(shè)置50人左右集體將電纜拉至指定位置并固定，如圖3。

圖3 電纜敷設(shè)

4 注意事項

4.1 施工平臺與水面的落差控制

由于水庫水位處于緩慢漲落的循環(huán)中，最大漲落幅度達1 m以上，故施工平臺與水面的高差是控制重點。平臺搭設(shè)前與水利管理部門溝通，了解清楚目前的水位處于哪一階段，近期內(nèi)將要補水還是泄水，如處于補水期，以施工平臺高于水面30 cm為宜，如處于泄水期，以施工平臺入水10 cm為宜；對于水位變化引起的施工平臺與水面落差較大的情況，應(yīng)將臨時拼裝的設(shè)備浮體組裝成約1m寬的平臺附于施工平臺側(cè)面作為過渡，防止光伏漂浮系統(tǒng)在入水時因落差過大造成浮體連接耳部損壞[2]。

4.2 錨固系統(tǒng)安裝

錨塊拋投前按照錨塊設(shè)計坐標提前進行定位及水深測繪工作，計算錨固鋼絲繩長度，防止出現(xiàn)長度不夠或太長浪費現(xiàn)象；鋼絲繩套的繩卡數(shù)量為3個，繩卡壓板朝錨繩主線方向，繩卡間距不應(yīng)小于6倍鋼絲繩的直徑，壓板卡槽與鋼絲繩捻繞方向相反；鋼絲繩浮球體積足夠承載整根鋼絲繩重量，防止水位上漲后浮球沉入水底；組件方陣拖至指定位置后，臨時錨固點數(shù)量必須大于正式錨固點的50%，防止突發(fā)大風(fēng)天氣導(dǎo)致浮體被吹跑。

4.3 箱變浮臺滑軌的利用

箱變浮臺組裝場地一般位于水庫壩頂，浮臺組裝重量約10 t，若直接吊裝入水，需配備200 t以上汽車吊才能滿足負荷要求。為縮短工期及降低施工成本，該工程采用滑軌入水的方式，做到浮臺組裝好立即入水的要求。事先在壩體內(nèi)側(cè)石砌邊坡上打孔布置兩排鋼管錨固點，用直徑100 mm的無縫鋼管焊接在錨固點上作為滑軌，上涂黃油減小摩擦力；浮臺的上下兩個浮筒兩端套環(huán)形鋼板保護罩（與鋼管接觸部位焊接限位）與滑軌接觸，入水時用25 t汽車吊將浮臺放在滑軌最頂端，用兩臺10 t電動葫蘆水平拉緊浮臺，然后汽車吊松鉤，同步操作電動葫蘆將浮臺放至水中，如圖4。

圖4 箱變浮臺入水滑軌

4.4 電纜浮體的連接

交流電纜在箱變與光伏陣列連接處的路徑彎曲較多，現(xiàn)場設(shè)計的電纜浮體寬度較小，浮力足夠但在彎曲路徑上由于水面起伏晃動易導(dǎo)致電纜翻入水中。經(jīng)過現(xiàn)場討論研究，在電纜浮體之間增加不銹鋼鉸接過渡，使浮體能夠隨水面起伏自由活動，解決了電纜翻入水中的問題。如圖5。

圖5 電纜浮體鉸接件

4.5 大風(fēng)天氣應(yīng)急措施

漂浮式光伏電站在施工過程中最易受到大風(fēng)或陣風(fēng)天氣影響，如錨固數(shù)量不足或錨固系統(tǒng)固定不牢固極易引發(fā)重大工程損失事故。應(yīng)對極端天氣需從兩方面入手：1）施工平臺前方需設(shè)置足夠的臨時錨塊，在天氣預(yù)報有極端天氣提醒時將未入列的浮體固定牢固，防止被吹跑或吹至岸上損壞。2）已入列的浮體必須在當(dāng)天完成50%以上的正式錨固，其余錨固點可采取臨時錨固措施，嚴禁漏錨、不上繩卡、未安裝防松螺母等情況出現(xiàn)。

5 結(jié)語

文中以漂浮式光伏電站項目為例，簡要介紹了組件漂浮系統(tǒng)組裝、箱變浮臺系統(tǒng)組裝、電纜敷設(shè)等幾方面的施工特點，詳細闡述了浮筒、浮臺、錨固系統(tǒng)的安裝過程，以供電力工程建設(shè)中漂浮式光伏電站項目施工學(xué)習(xí)，在保證安全質(zhì)量的同時，優(yōu)化設(shè)計和施工工藝，達到縮短工期，節(jié)約成本，提高施工效率的目的。