大型光伏电站扰动区支架基础选型的探讨

大型光伏电站 扰动区支架基础选型的探讨 特变电工新疆新能源股份有限公司 ■闰健刘健全 摘要：以山西大同天镇环翠山30Mw光伏并网项目的支架基础为研究对象，在科学的技术方案、便捷 的施工顺序、成本的控制以及达到预期的质量和安全目标等方面探讨最优化的扰动区域支架基 础方案。 关键词：扰动区；光伏组件支架基础；条基联合基础；独立联合基础 一项目概况 山西大同天镇环翠山30MW光伏并网项目是 由特变电工新疆新能源股份有限公司承建的大型 荒漠光伏电站。 (1)大唐天镇环翠山光伏发电工程场地位于大 同市天镇县境内，区域构造上位于大同断陷盆地 阳高凹陷区地貌上属于山前洪积扇。厂区地势西 北高东南低，地面标高1120～1160m。整个厂址 区地形较平缓、开阔。 (2)根据GB5001l一2010《(建筑抗震设计规 范》，并参照《c山西省东纵高速公路天镇～大同工 程场地地震安全性评价报告》本场区地震动峰值 加速度0．109(对应建筑抗震设防烈度为7度)，地 震动反应谱特征周期0．35s，设计地震分组为第1 组。根据GB5009—2012《c建筑结构荷载规范》附录 E表E．5并结合当地气象条件，基本风压、基本雪 压分别取0．55kN，m2、0．25kN／m2。 (3)厂区出露地层主要为第四系全新统洪积地 层，根据厂区工程地质井探和现场测绘结果，将场 地地基土15m深度范围内岩土层划分为3个大层 4个亚层。分别为：层人工填土(Q4m1)、层粉土 (Q4p1)、层碎石(Q4p1)和层卵石(Q4p1)。 (1) 人工填土 18．5 (2) 粉土 17．0 (3—1) 碎石 20．0 (3—2) 卵石 20．0 140 140 220 220 (4)本场地地下水稳定水位埋深大于20m。不 考虑地下水对地基基础的影响。 (5)本勘测场地由于人工采(矿)砂的影响，场 地的西南部地表和场地地基土受到严重破坏和扰 动。根据现场地质调查分析，采砂形成的砂坑是影 响场地内地基基础和边坡稳定的不利因素。应对 场地邻近地段的砂坑进行回填夯实，对场地周边 未回填的砂坑边坡应采取适当的边坡支护，保证 边坡的稳定性。不应使建(构)筑物的基础置于有临 空和稳定性极差的土质边坡塌滑区外边缘。厂址 场地平整后存在挖方与回填区，填土过程应采用 分层碾压回填，分层回填厚度及压实系数应按照 有关规范要求执行，以防回填土二次地基处理。 (6)场址区场地土类型为中硬场地土，场地类 别为Ⅱ类。 SOLAR ENERGY 23，2013 万方数据 (7)厂址地下水位以下地基土不存在地震液化 可能性。 (8)场地内东部和中部地基土受采砂影响较小， 基本未受扰动，可采用天然地基；西部的采砂活动 范围大，填方区面积也大，应对遗留的砂坑回填压 实，压实系数宜大于0．93方可进行基础施工。 (9)根据当地气象站资料，厂址区土壤最大冻 结深度135cm。 (10)建议场地上部土层的土壤电阻率按150 1独立基础 该方案选用单个独立基础之上安装支架支撑 10块电池板组件。基础尺寸为下部分1．6m×2．4m， 高0．5m，上部分为0．8m×O．8m，高1．4m，如图1所 示。该方案的优点为：单个基础支撑支架与组件， 支架与组件安装与其他基础没有任何连接。这样 在发生不均匀沉降时只会影响单个基础，对支架 与组件的影响非常小。缺点为：混凝土量、土方开 挖量以及组件支架的用钢量都比较大，成本较高。 光伏区部分场地因为有人工采砂的影响，采 砂坑成为主要影响场地内地基基础和边坡稳定的 不利因素，拟采用人工填土进行场平，人工填土过 程进行分层碾压，使场地达到相关技术规范要求。 考虑到场平过后的区域没有经过长期的自然环境 检验，依然可能会有不同程度的沉降和不稳定性， 故在考虑光伏支架基础时此扰动区因素也应包括 D10@200 图1独立基础 在基础设计考虑因素范围内。 2独立联合基础 二基础方案设计选型 传统的固定式光伏组件支架基础主要有独立 基础、条形基础、钻孔灌注桩基础以及螺旋桩基础 等，这些基础形式都为横向排布多个基础组成的 光伏组件支架基础。本项目由于扰动区人工填土 可能会产生不均匀的沉降。如果在扰动区域内选 用传统的基础形式，在产生局部较大的沉降时，因 为传统的基础形式之间相互独立的关系，基础之 上安装的支架会产生局部荷载及剪力变大，致使 钢结构局部产生主材的变形及断裂，安装在支架 上的电池板组件同时也会遭到破坏，所以本项目 光伏扰动区不宜选用传统的光伏组件支架基础。 鉴于本项目无法选用传统的组件支架基础形 式，所以在此种地形条件下需设计出一种新的基 础形式以满足本项目的地形地况。使扰动区不稳 定因素风险转移给组件支架基础，以减少或者消 除对支架及组件的破坏性风险，满足光伏电站25 年使用寿命的设计要求。 此种方案为4个小型独立基础埋深1．4m，4个 独立基础上部用条形基础相互连接，形成一个整体 矩形联合基础。独立基础下部尺寸为O．9n1×0．9m， 高0．3m，上部尺寸为O．3m×0．3m，高为1．3m，条 形基础截面尺寸为0．3m×0．5m，如图2所示。 图2独立联合基础 这种方案优点为：抗弯刚度较大，能将集中 柱荷载较均匀的分散到条形基础上，在发生不均 匀沉降时，局部受力分散，使基础、支架、组件产 生整体沉降，并且不会造成支架与组件的破坏。缺—————《卜—一～— SOL^R ENERGY23趁013 万方数据 点为：施工中混凝土用量、土方开挖量较大，基础 支模工序繁琐，安装组件数量也较少。 3条基联合基础 此种方案为4个条形基础之间用条形基础连 接，形成一个矩形整体条基联合基础，条基的截面 尺寸为0．3m×0．5m，如图3所示。这种方案优点也是 在于使局部产生的受力分散在整个基础之上，减小 对支架和组件的局部受力过大而产生的变形和破坏， 这种方案比独立联合基础的受力面积大，土方开挖 也非常小，而且混凝土用量少，基础支模工序方便。 3∞ J一1 睇， )m J一1 量『L 2800 2800 2800 图3条基联合基础 三方案对比 针对以上提出的3种方案，从以下几个方面进 行横向和纵向的对比。 1施工量对比 表2 土方开挖量／m3 5．38 混凝土用量／m3 2．82 钢筋用量／埏．81．55 4．53 2．79 139_3 1．55 3．87 93．4 2施工工序对比 方案一：施工准备_布置桩位_÷开挖一挂线 粗平一验基一钢筋安装_底基础模版安装一混凝 土浇筑一立柱模版安装一混凝土浇筑_预埋件安 装一水准仪精平。 方案二：施工准备一布置桩位一开挖一挂线 粗平一验基一钢筋安装一底基础模版安装_混凝 土浇筑一立柱模版安装一混凝土浇筑一条基模版 安装一混凝土浇筑一预埋件安装一水准仪精平。 方案三：施工准备一测量放线_开挖_挂线 粗平一验基一钢筋安装一模版安装_混凝土浇筑 一预埋件安装一水准仪精平。 3安装组件与支架的对比 组件数量／个 10 支架用钢量／蚝 120 10 13．3 20 201．5 对比以上三种方案数据明显得出第三种方案 从技术、施工和成本方面为最优化方案。故本项目 采用的组件支架基础选用了第三种基础方案。 四优化后方案的演算 风载荷的计算表达式为： wk=卢：肛∥：巩 (1) 式中：巩为风荷载标准值，kN，m2；卢，为高度 z处的风振系数；∥。为风载荷体型系数；肛，为风压 高度变化系数；暇为基本风压，kN／m2。 由式(1)可得，风载荷巩=1．0×1．4x1．17×0．55= 0．9009kN／m2。 简化受力分析图如图4所示。 F3 图4受力分析 电池板尺寸为：1650mm×992mm×45mm，每 个基础上安装20块电池板。 F_wkS=O．9009×1．65×0．992×20=29．5Ⅲ 疋=凡os36。=23．9kN=2438．8埏 当风荷载最大时，保证基础、支架、组件的恒 荷载要大于风荷载对系统的倾覆力。 恒荷载计算式为： G=GI+G2+G3 (2) (转下页) SOI AR ENERGY 23『2013 万方数据 积灰对多晶硅光伏 组件效率影响的实验研究 特变电工新疆新能源股份有限公司系统集成研发部 ■尤鸿芄汪婷婷何银涛 摘 要：以特变电工哈密863实验电站的便利条件为基础，首先应用定量涂刷法对多晶硅组件的上盖板 在不同积灰密度下的透光事进行了实验研究，然后以此为基础研究了不同积灰密度下多晶硅光 伏组件的最大功事点功事。研究表明，上盖板的透光事和最大功率点功事随积灰量的增加呈下 降趋势，同时，积灰量的增加会使组件最大功率点电压有所上升。 关键词：多晶硅组件。积灰密度，上盖板透光事·最大功事点功事 一引言 我国西北地区有极丰富的太阳能资源，很多 大型并网光伏电站都建设于此，但因空气中沙尘 较多，沙尘附着在光伏组件的上严重影响其发电 效率…，因此有必要研究积灰对光伏组件发电效率 于确定组件的清洁策略有着重要意义。 为此，在特变电工哈密863项目实验电站开展 了积灰密度与非晶硅组件上盖板透光率以及组件 最大功率点功率关系的实验研究。 的影响，目前国内外都有一些对该方向的研究，但 二实验方案 这些研究的重点集中在仿真计算和自然条件下发 定量研究积灰密度对光伏组件性能的影响， 电效率随时间的关系，关于组件发电效率、，-y曲 需解决一些实验技术和数据处理等方面的问题。 线与积灰量的定量实验研究很少，而这一研究对 首先，解决在户外有风条件下定量设置组件的积 (接上页) 其中，G。为支架重量；G：为电池板重量；G， 全，又可减少、节约成本成为每一个工程总承包公 为基础重量。 司的研究方向。本文所采用的这种在光伏电站中新 由式(2)可得： 型的支架基础形式，在保证了设计、质量、安全的 G=201．5+20×19．5+2500×3．87=10266．5蝇 要求下，大大缩短了施工工期，降低了工程成本， 恒荷载远远大于风荷载对于支架基础向上的 产生了显著经济效益。对未来大型光伏并网电站的 倾覆力，故本方案适用于此项目的支架基础。 建设中扰动区基础形式的选型提供了建设性意见。 五总结 随着我国经济发展带来的环境问题，国家对清 洁能源的重视不断加深，大型太阳能光伏并网电站 的建设自然也成为新能源开发领域中重要的发展方 向之一。如何在工程建设中既保证工期、质量与安 参考文献 [1]孟涛．独立基础在共和光伏电站支架基础施工中的应用【J】科 技信息，2012，l一2：397，350． 【2】马金花．格尔木光伏电站工程支架基础方案的思考【J】．吉林广 播电视大学学报，2012，(8)：34—35． 【3】GB50009—2012，建筑结构荷载规范【S】． 【4】GB50007—2011，建筑地基基础设计规范【S】．圈羽 SOLAR ENERGY 23，2013 万方数据 大型光伏电站扰动区支架基础选型的探讨 作者： 闫健， 刘健全 作者单位： 特变电工新疆新能源股份有限公司 刊名： 太阳能 英文刊名： Solar Energy 年，卷(期)： 2013(23) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_tyn201323011.aspx