干貨！分布式光伏+污水處理廠項(xiàng)目設(shè)計(jì)詳解

隨著光伏逐步進(jìn)入平價(jià)時(shí)代，分布式光伏的經(jīng)濟(jì)收益愈發(fā)凸顯，對(duì)應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景也更加多樣化，漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、BIPV、污水處理等各項(xiàng)“光伏+”迎來(lái)更廣闊的開發(fā)空間。但同時(shí)，場(chǎng)景復(fù)雜化下的分布式光伏對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)也近一步提出了更高的要求，一方面要保證項(xiàng)目的安全與可靠，另一方面也要考慮到整個(gè)項(xiàng)目的投資成本與收益率的問(wèn)題。

11月27日，在由中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、光伏們聯(lián)合主辦的第四屆分布式光伏嘉年華會(huì)議上，中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司就“分布式光伏及污水廠項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念”這一主題作了精彩分享。

在基礎(chǔ)的設(shè)備選型方面，中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司指出，“雖然大尺寸組件是今年以及未來(lái)的大趨勢(shì)，但未必完全適合分布式項(xiàng)目。一方面，大尺寸組件未必意味著更高的轉(zhuǎn)化效率，在設(shè)備選型上還需要綜合考慮單瓦造價(jià)和轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行判斷。另一方面，大尺寸組件在地面電站固然帶來(lái)成本的節(jié)省，但屋頂分布式由于面積有限，有時(shí)候很難在邊緣位置放下一塊大組件，從而降低了總布置容量。此外，隨著雙面組件成本的降低，從度電成本的角度考慮，雙面組件還是比較適合分布式電站的。逆變器方面，1500V系統(tǒng)在地面應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，降本能力優(yōu)秀，根據(jù)分布式項(xiàng)目的具體情況以及結(jié)合屋頂環(huán)境的復(fù)雜程度，可以因材施教，適度利用。在電纜選型方面，鋁合金電纜替代銅芯電纜已具備可行性。一方面可以減輕電纜重量，減少設(shè)備和電纜的磨損，使安裝工作更輕松。另一方面，鋁合金電纜造價(jià)約為銅芯電纜造價(jià)2/3，可以降低安裝成本?！?/p>

“光伏平價(jià)時(shí)代，任何一個(gè)降本細(xì)節(jié)都應(yīng)該被留意”，中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司強(qiáng)調(diào)，例如有的項(xiàng)目按照組件環(huán)境最低溫度進(jìn)行計(jì)算往往會(huì)出現(xiàn)27.8、27.9塊一串這樣的數(shù)據(jù)，如果按照工作溫度環(huán)境計(jì)算則可以計(jì)算到28，有效降低電纜用量和增加發(fā)電量。變壓器方面要注意空載損耗，25年下來(lái)的空載損耗對(duì)發(fā)電量的影響還是很大的，這個(gè)可以和逆變器廠家合作，通過(guò)部分功能的改進(jìn)解決夜間的空載損耗問(wèn)題。支架方面要以風(fēng)洞試驗(yàn)作為支架設(shè)計(jì)依據(jù)，從外圍到中心區(qū)域分區(qū)域設(shè)計(jì)支架，降低用鋼量。

變壓器空載損耗

事實(shí)上，設(shè)備選型于光伏企業(yè)來(lái)說(shuō)已經(jīng)是輕車熟路，真正的難點(diǎn)是分布式場(chǎng)景應(yīng)用多樣化下，設(shè)計(jì)方面的難題對(duì)項(xiàng)目落地的阻力越來(lái)越大，有的屋頂或建筑主體由于載荷、環(huán)境、場(chǎng)地等原因的限制，已經(jīng)規(guī)劃好的項(xiàng)目卻不得不被迫放棄。例如有的屋頂載荷較低，不滿足上人安裝的條件。

導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)圖

針對(duì)該類型項(xiàng)目，中機(jī)國(guó)能針對(duì)性的提出了導(dǎo)流板技術(shù)來(lái)降低安裝難度和支架成本。中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司介紹，此支架安裝方式安裝周期短、支架成本低，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前后左右的整體調(diào)節(jié)，有效降低了對(duì)安裝精度的要求。以浙江項(xiàng)目25年的風(fēng)壓、雪壓為例，導(dǎo)流板輕型支架的負(fù)重塊和光伏組件自重總荷載控制在20kg/m2左右，支架滿足抗風(fēng)要求的同時(shí)，也滿足原屋面的荷載要求。

導(dǎo)流板實(shí)拍

近幾年來(lái)，“污水廠+光伏”的項(xiàng)目一直被視作分布式光伏的一大應(yīng)用場(chǎng)景，國(guó)務(wù)院在今年4月下發(fā)的文件中，也明確提出鼓勵(lì)污水處理企業(yè)綜合利用場(chǎng)地空間，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目的指導(dǎo)性意見。但是，由于污水處理廠水池橫跨長(zhǎng)、地下管線多、障礙物高、施工困難等問(wèn)題，“污水廠+光伏”的項(xiàng)目并未能大規(guī)模落地。

污水廠布局示意圖

“事實(shí)上，一般污水處理廠的水池直徑大約在40～50米左右，各種污水、污泥、給排水、電纜管道等多而密集，且實(shí)際管線位置或與圖紙上有偏差，二沉池集配水井及污泥泵房、回流及剩余污泥泵房地面以上高度約10m，這些問(wèn)題對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的施工難度挑戰(zhàn)幾乎是幾何級(jí)的提升”，中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司表示，“針對(duì)這類型項(xiàng)目，我們聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)等國(guó)內(nèi)著名空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，提出以索桿方案解決大跨度光伏支架問(wèn)題。”

“索桿支架最開始主要利用在建筑結(jié)構(gòu)里面，像浦東機(jī)場(chǎng)、南京奧體中心、濟(jì)南高鐵站等很多建筑都利用了索桿支架。索桿支架承重梁結(jié)構(gòu)類似于漁腹型結(jié)構(gòu)，不同承重梁之間用檁條固定成一個(gè)平面，在平面上面可以根據(jù)需要將組件布置成最佳傾角或水平布置。” 中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司補(bǔ)充道，“采用索桿式光伏支架，用鋼立柱立于兩側(cè)，通過(guò)索桿式桁架結(jié)構(gòu)作為支承梁，通過(guò)預(yù)應(yīng)力鎖緊于立柱上，并在鋼柱兩側(cè)端部設(shè)置拉桿，以抵抗橫向水平力?？紤]上方的作業(yè)面，鋼柱高度取值為5m（根據(jù)項(xiàng)目要求），縱向柱列每40~60 米左右在兩柱中間設(shè)置一道剪刀撐，以抵抗縱向水平力。支承梁上部設(shè)置不等高檁條，用以固定光伏組件。整個(gè)結(jié)構(gòu)形成排架式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)作為光伏支架，組件按最佳傾角或者水平布置?；A(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑?！?/p>

北侖污水廠大跨度水池項(xiàng)目

事實(shí)上，索桿支架雖然是為污水處理廠創(chuàng)新設(shè)計(jì)的，但實(shí)際應(yīng)用的第一個(gè)案例卻是揚(yáng)州時(shí)代廣場(chǎng)的BIPV。中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司解釋道，“該建筑屋頂情況繁雜，幾乎不具備布置光伏電站的空間，但是我們用索桿結(jié)構(gòu)構(gòu)建了新的平面，重新建造了光伏屋頂，這是索桿支架和BIPV結(jié)合的典型案例，最后讓不可能成為了可能?！?/p>

揚(yáng)州時(shí)代廣場(chǎng)BIPV

索桿支架的特性，使其廣泛適用于需要大跨度安裝的建筑廊道、空間要求高的農(nóng)（林）（漁）光互補(bǔ)、不規(guī)則山地、大型工廠屋頂、大型水庫(kù)、水池、污水處理廠、障礙物多等項(xiàng)目。同時(shí)，其延伸出來(lái)的索桿支架常規(guī)防臭罩可以大大節(jié)省污水處理廠防臭罩的改造成本。

防臭罩光伏一體設(shè)計(jì)

再好的設(shè)計(jì)也需要有具體的項(xiàng)目去實(shí)現(xiàn)，針對(duì)污水處理廠分布式光伏項(xiàng)目的開發(fā)理念，中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司認(rèn)為，“污水廠一般都是國(guó)企，我們可以引入風(fēng)、光、儲(chǔ)、充一體，成為綠色零排放企業(yè)，他們對(duì)這些方面還是很重視的。光伏電站結(jié)合防臭罩設(shè)計(jì)節(jié)省投資，防綠藻、減少垃圾入池量，同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)了補(bǔ)充電源，提高了通電可靠性，更重要的是，無(wú)論是租金還是電費(fèi)打折都可以為企業(yè)帶來(lái)增量。另外，必須跟企業(yè)強(qiáng)調(diào)，電站運(yùn)維由電站方負(fù)責(zé)，消除企業(yè)的后顧之憂?！?/p>

項(xiàng)目開發(fā)理念

可以預(yù)見的是，隨著“十四五”的到來(lái)，在碳中和的遠(yuǎn)大目標(biāo)下，全面平價(jià)的分布式光伏開始愈發(fā)受到各類大中小微企業(yè)的重視，其投資收益率高和現(xiàn)金流穩(wěn)定的特性已經(jīng)成為各行各業(yè)真正的“香餑餑”。