漂浮式光伏电站施工技术研究

赵建忠，张书启

（1.中国电建集团河北工程有限公司，河北 石家庄 050021；2.中国电建集团江西省电力建设有限公司，江西 南昌 330001）

0 引言

漂浮式光伏电站适用于较深的水域或铺有水底防渗膜的水库等水体，工程使用的高密度聚乙烯浮筒、不锈钢锚具、混凝土锚固块等材料对水体没有破坏性，环保、节省基础成本、施工周期短。与传统的陆地光伏电站相比，漂浮式光伏电站具有不占用土地资源、减少水量蒸发、遮挡阳光抑制藻类生长的作用。同时，水体还可帮助光伏组件及电缆“降温”并显著提高发电效率[1]。文中以全球单体最大水上漂浮式光伏电站“华能德州丁庄水库320 MW项目”为例，介绍漂浮式光伏电站的施工技术及注意事项。该项目采用高密度聚乙烯（HDPE）浮桶+支架式漂浮光伏系统、组串式逆变器、单晶硅双玻电池组件、浮台式箱变基础及高密度聚乙烯（HDPE）电缆浮桶。文中就组件漂浮系统组装、箱变浮台系统组装、电缆敷设等几方面分别对施工技术及注意事项进行介绍以供参考。

1 组件漂浮系统

1.1 施工平台的搭建

拆除水库坝体挡墙高出地面部分，每隔3 m拆除一个3 m宽的缺口，搭设滑道，供运送组件使用

在坝体内侧搭建施工平台，倾角在5～100之间，宽度约8 m，长度为30 m的整数倍，作为浮体组装平台。

在平台上铺设导轨，按照主浮体间距，每个主浮体使用两根导轨，防止安装好的漂浮系统推入水中时被地面划伤。如图1所示。

图1 施工平台及导轨

1.2 漂浮系统组装

岸上紧靠坝体挡墙用方管焊接0.8-1 m高度的平台作为组件安装平台，平台第一步横担放置浮体，第二步横担放置组件，第二步横担的倾斜度必须与组件倾角相同，高度与组件前后立柱相同。可根据实际进度需求情况搭建多个组件安装平台，以保证施工速度。

将一个主浮体放置在组件安装平台上，检查主浮体的外观，不应有破损等情况。然后按照厂家指导书要求用电动扳手将前后立柱固定到浮体的相应位置上，二人在组件两端将组件抬至组装平台并卡在前后立柱卡槽中，用压板固定牢固。

二人将组装好的浮体及组件抬至滑道上端，用绳子系住浮体后滑至施工平台，施工平台作业人员用组装浮体将主浮体连接成片，每13块为一排，逐排推入水面并临时锚固。

2 箱变浮台系统安装

2.1 浮台系统的构成及组装

浮台主要由钢制浮筒（内充聚氨酯发泡）、桁架平台、箱变底座、不锈钢栏杆组成。

平台组件卸货过程中，应安排专人辅助吊装转运，不能发生碰撞；平台设备运输至现场后尽量堆放在安装位置附近，避免二次倒运。

由于运输限制，桁架平台分段运至现场，现场设置钢结构作业平台，试拼装后焊接成型，吊起1.3 m后架设牢固，用滑板车将钢浮筒拖至桁架下用螺栓固定牢固，如图2。

图2 浮台组装效果图

2.2 浮台系统入水及箱变安装

浮台组装完毕（不含玻璃钢格栅及栏杆）用25 t汽车吊运至水库堤坝滑轨上，由电动葫芦缓慢滑至水中。

将浮台临时锚固后安装玻璃钢格栅板及不锈钢栏杆，然后统一由拖船拖至光伏方阵附件岸边，等待箱变吊装。

为加快施工进度及降低成本，以10台箱变为一个作业班次，用180 t汽车吊将箱变吊至浮台上并焊接固定，然后用拖船拖至指定位置锚固。

3 电缆敷设

由于水上敷设集电线路电缆重量大，作业面窄，同时水面起伏大，船只及电缆浮体无固定着力点，电缆敷设难度比陆地作业难度增加较大。

集电线路电缆敷设时，随着堤坝电缆轴的展放，坝体内侧作业工人将临时浮体绑至电缆上，间隔1 m左右，保证电缆不沉入水中，前端设拖船逐步将电缆放至水面上。

敷设长度满足要求后，将水面临时浮体及电缆拖至电缆通道旁，人工解开浮体并将电缆移至通道浮体上并固定好。

电缆通道设在光伏方阵上时，由拖船将电缆前端拖至方阵旁，方阵上设置50人左右集体将电缆拉至指定位置并固定，如图3。

图3 电缆敷设

4 注意事项

4.1 施工平台与水面的落差控制

由于水库水位处于缓慢涨落的循环中，最大涨落幅度达1 m以上，故施工平台与水面的高差是控制重点。平台搭设前与水利管理部门沟通，了解清楚目前的水位处于哪一阶段，近期内将要补水还是泄水，如处于补水期，以施工平台高于水面30 cm为宜，如处于泄水期，以施工平台入水10 cm为宜；对于水位变化引起的施工平台与水面落差较大的情况，应将临时拼装的设备浮体组装成约1m宽的平台附于施工平台侧面作为过渡，防止光伏漂浮系统在入水时因落差过大造成浮体连接耳部损坏[2]。

4.2 锚固系统安装

锚块抛投前按照锚块设计坐标提前进行定位及水深测绘工作，计算锚固钢丝绳长度，防止出现长度不够或太长浪费现象；钢丝绳套的绳卡数量为3个，绳卡压板朝锚绳主线方向，绳卡间距不应小于6倍钢丝绳的直径，压板卡槽与钢丝绳捻绕方向相反；钢丝绳浮球体积足够承载整根钢丝绳重量，防止水位上涨后浮球沉入水底；组件方阵拖至指定位置后，临时锚固点数量必须大于正式锚固点的50%，防止突发大风天气导致浮体被吹跑。

4.3 箱变浮台滑轨的利用

箱变浮台组装场地一般位于水库坝顶，浮台组装重量约10 t，若直接吊装入水，需配备200 t以上汽车吊才能满足负荷要求。为缩短工期及降低施工成本，该工程采用滑轨入水的方式，做到浮台组装好立即入水的要求。事先在坝体内侧石砌边坡上打孔布置两排钢管锚固点，用直径100 mm的无缝钢管焊接在锚固点上作为滑轨，上涂黄油减小摩擦力；浮台的上下两个浮筒两端套环形钢板保护罩（与钢管接触部位焊接限位）与滑轨接触，入水时用25 t汽车吊将浮台放在滑轨最顶端，用两台10 t电动葫芦水平拉紧浮台，然后汽车吊松钩，同步操作电动葫芦将浮台放至水中，如图4。

图4 箱变浮台入水滑轨

4.4 电缆浮体的连接

交流电缆在箱变与光伏阵列连接处的路径弯曲较多，现场设计的电缆浮体宽度较小，浮力足够但在弯曲路径上由于水面起伏晃动易导致电缆翻入水中。经过现场讨论研究，在电缆浮体之间增加不锈钢铰接过渡，使浮体能够随水面起伏自由活动，解决了电缆翻入水中的问题。如图5。

图5 电缆浮体铰接件

4.5 大风天气应急措施

漂浮式光伏电站在施工过程中最易受到大风或阵风天气影响，如锚固数量不足或锚固系统固定不牢固极易引发重大工程损失事故。应对极端天气需从两方面入手：1）施工平台前方需设置足够的临时锚块，在天气预报有极端天气提醒时将未入列的浮体固定牢固，防止被吹跑或吹至岸上损坏。2）已入列的浮体必须在当天完成50%以上的正式锚固，其余锚固点可采取临时锚固措施，严禁漏锚、不上绳卡、未安装防松螺母等情况出现。

5 结语

文中以漂浮式光伏电站项目为例，简要介绍了组件漂浮系统组装、箱变浮台系统组装、电缆敷设等几方面的施工特点，详细阐述了浮筒、浮台、锚固系统的安装过程，以供电力工程建设中漂浮式光伏电站项目施工学习，在保证安全质量的同时，优化设计和施工工艺，达到缩短工期，节约成本，提高施工效率的目的。