山地光伏电站设计中环境因素的影响分析

张　栋

(中国水利水电第七工程局有限公司， 四川 眉山　620860)

山地光伏电站设计中环境因素的影响分析

张栋

(中国水利水电第七工程局有限公司， 四川 眉山620860)

【摘要】随着我国陆续开始建设山地光伏电站，在平原或平缓的丘陵地带的光伏电站设计经验已不能满足设计需要。本文主要分析了在山地光伏电站设计中需要考虑的环境因素，以使设计单位在设计光伏电站过程中更好地完善设计，不留设计隐患。

【关键词】山地光伏电站；设计；环境影响；分析

目前我国大部分光伏电站建设在西北、华北等北方平原地区以及南方部分丘陵地带，由于这些地方地势较为平坦，在光伏电站设计过程中，均按光伏电站设计规范进行常规设计。从2013年开始，随着大量投资者在云南、四川等光照资源较好的山区建设光伏电站，山地光伏电站建设项目将越来越多。但在山地光伏电站设计过程中，设计人员对在平原地区光伏电站没有出现的环境影响考虑不周，造成山地光伏电站在后期运行中存在一些隐患，主要表现在三个方面。

1山地光伏电站的排水设计

在南方的山地光伏电站设计中，由于雨季气候较为湿润，雨量较大，因此在光伏场区排水设计中较为简单。但由于这些地方季节性气候很分明，旱季与雨季气候条件差别很大，降雨集中在雨季，雨量较大，山地光伏电站安装电池组件后，改变了雨水汇流状态，造成雨水较为集中地冲刷地表，不仅存在安全隐患，还对光伏区接地沟、埋地电缆的电缆沟形成冲刷，易使接地干线或埋地电缆露出。因此，在山地光伏电站交直流电缆走线设计中，尽量采用电缆桥架，减少电缆地埋设计。另外，在光伏区排水设计中，需要多管齐下，设计各种排水设施来减少雨水汇流后对光伏电站场区的安全影响。由于目前各种规范无此类规定，也无经验可以借鉴，因此在实践中采用了各种排水设施，以降低雨季雨水冲刷对光伏电站的危害，并取得了良好的效果。具体如下：

a.砌筑挡土墙或混凝土挡土墙。在一些高边坡地带利用砌筑挡土墙或现浇混凝土挡土墙，可以降低雨水冲刷边坡以及水土流失，一般这类挡土墙应用在光伏场区道路或边坡较高的地方。

b.埋设混凝土管涵或现浇盖板涵。在排水主沟过公路等位置，采用埋设混凝土管涵或现浇盖板涵，可以将水顺利引至场区外。

c.浆砌石排水沟。浆砌石排水沟主要设计在光伏场区阵列内一些分支排水主沟和道路两侧，这些主沟虽然水流量不是很大，但由于阵列内的水通过这些分支主沟会排入到场区主排洪沟，因此它们的通畅关系到阵列光伏电站的安全，在这些排水沟的设计过程中，一般会考虑在落差稍大的地方设计一些跌水井、截水沟等，以降低水流速度过快对排水沟壁的冲刷。

d.简易砂浆排水沟。简易砂浆排水沟设计在电池组件雨水汇入地表后，对地表造成冲刷的部位，主要防止地表土壤被雨水冲刷后形成沟槽，阻止沟槽扩大化对地质造成破坏，做好水土保持。

e.植树种草，防止雨水汇流后直接冲刷地表。植树主要用于场内道路两侧，树不能太高，只能种植根系较发达的灌木，起到固土保水的作用，对道路边坡形成保护。

草皮主要种植在道路边坡、电缆沟回填区、接地沟回填区地表等部位，以保证在常年雨水冲刷下保持水土不流失，不被雨水冲刷出沟壑。在南方地区，可以种植的草种有高山茅以及黑麦草等，也可以种植适合当地生态环境的草种。

2山地光伏电站的防雷设计

山地光伏电站一般都在海拔相对较高的地方，遭遇雷击的概率较一般光伏电站高，因此，需做好对直击雷电、感应雷电、雷电波浸入等的防护措施。山地光伏电站升压站防雷接地规范比较明确，且设计也较为成熟，此处不作赘述，本文仅对光伏发电场区防雷设计进行分析。

目前山地光伏电站发电场区防雷无相关的国家和行业规范，一般的防雷设计都采用电池组件、支架及支架基础、汇流箱和逆变器等金属构件接地或设备内的防雷装置进行预防，接地网采用镀锌扁钢、铜绞线或镀铜钢等一些常规设计，虽然这样能预防感应雷，但无法有效预防直击雷。由于光伏场区面积大，电池组件单块造价高，如不进行直击雷预防，一旦被雷击中，将造成较大损失。

要减少或防止直击雷击中电池组件的概率，可以在光伏场区电池组件支架边设计一些低架设高度、大保护角的防雷装置，或增加低高度的避雷针，最大限度地保护电池组件不被直击雷击中或降低直击雷击中电池组件的次数，大大减少电池组件的直击雷损坏率。直击雷次数的减少也相应地减少了感应雷地次数，避免了电池组件下面密布的电源线、信号线遭受感应雷。

3山地光伏电站的消防设计

我国大部分地区属于季风性气候，旱雨季较为分明，且山地一般草木较多，易因人为或雷击等原因引起火灾，山地光伏电站旱季或冬季防火就成了一项很重要的工作，在山地光伏电站设计中，如何考虑光伏场区的防火设施，这就成了摆在设计人员面前的另外一个问题。防火是山地光伏电站设计中的重点，但却被很多设计人员忽视，只重视升压站防火，却不重视光伏场区防火，虽然光伏电站防火无国家和行业规范，但如果光伏场区无防火设计，山地光伏电站建设受地理条件限制，消防车将不能完全到达起火点，一旦光伏电站起火，很多在平地救火的措施均无法施展，将对光伏电站造成重大损失。

因此在山地光伏电站设计中应考虑以下防火设计方案：

a.山地光伏电站边界应建有围栏，围栏与外界应设计防火带进行隔离，建议沿电站围栏四周修建一条较宽的站内道路，除交通运输功能外还可起到防火隔离带的作用，且在电站起火后还能作为消防通道。如果受山地地形条件限制，无法修建道路，沿围栏四周挖2m左右的防火壕沟，也能起到防火隔离的作用。

b.山地光伏电站面积广，地形复杂，存在诸多死角，电站设计时必须考虑在各个关键部位设立视频监控系统，能让电站值守人员及时发现方阵区域的异常。在设计视频监控时，应增加红外热成像功能，使隐性火患无处躲藏，及时发现。如视频监控成本较高，可考虑在汇流箱附近增加感烟感温探头，通过控制电缆传输至箱变，再通过光纤传输至中控室，该设计成本相对较低，也能做到有效防火。

c.有条件的山地光伏电站应在光伏电站场区内设计水消防系统，将消防水管道沿道路铺设至每一台箱变处，并设计室外消火栓和消防水带等设施，即使起火，电站运维人员也能及时进行灭火。

d.山地光伏电站场区设计时应考虑定期除草，除草不能用化学除草剂，应该采用人工割草的方式，化学除草剂不仅会造成环境污染，还有可能因除草剂喷洒不均匀造成植物死亡，破坏植被。

4结语

在山地光伏电站设计中，土建、机电以及电气设计等相对比较成熟，设计单位遵循光伏电站设计规范以及其他设计规范进行设计。但对上述规范中并未明确但不能缺少的环境因素对光伏电站的影响，目前并没有成熟的设计，而且很多设计单位并没有在光伏电站设计前统筹考虑，造成山地光伏电站业主在后期运行过程中多次进行技改。这样不仅使电站在运行过程中存在一定的安全隐患，而且也造成了不必要的资源浪费，如在前期设计中能统筹考虑这些问题，就能大大降低山地光伏电站在运行过程中的安全风险，为电站后期运行营造一个良好的环境。

参考文献

[1]黄湘,葛文刚，禹超.太阳能光伏电站设计影响因素分析[J].华电技术,2013，35(2)：79-82.

[2]栾石林,李光明，廖华，等.太阳能山地光伏电站优化设计研究[J].云南师范大学学报(自然科学版),2014,34(5):25-30.

为0.49%；而q=46.7m3/(s·m)时，消能率的下降梯度为0.28%。说明流量增加，纯台阶消能比重增大。

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

中图分类号：FM615

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)12-0058-03

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