屋頂分布式光伏發(fā)電工程總承包管理實踐經(jīng)驗

屋頂分布式光伏發(fā)電工程總承包管理實踐經(jīng)驗摘要：開發(fā)利用清潔、綠色的太陽能作為傳統(tǒng)火電、水電能源形式的補充，以應(yīng)對全球電力能源消費日益增長的需求。中國堅持分布式與集中式并行的光伏發(fā)電項目發(fā)展方向，繼續(xù)鼓勵支持分布式光伏發(fā)電項目的備案建設(shè)，鼓勵光伏建筑一體化(BIPV)項目的建設(shè)，目前，主要開展了工業(yè)園區(qū)成片屋頂分布式光伏發(fā)電項目、糧庫屋頂分布式光伏發(fā)電項目、污水垃圾處理廠光伏發(fā)電項目、已完成生態(tài)修復(fù)的廢棄礦區(qū)光伏發(fā)電項目、漁光互補光伏發(fā)電項目、農(nóng)光互補光伏發(fā)電項目等。關(guān)鍵詞：屋頂分布式；光伏發(fā)電工程；總承包管理引言隨著“雙碳”行動方案的實施及整縣屋頂分布式光伏發(fā)電項目開發(fā)的推進，分布式光伏發(fā)電項目的規(guī)?；l(fā)展已成趨勢，有利于優(yōu)化當(dāng)?shù)仉娫唇Y(jié)構(gòu)、緩解節(jié)能減排壓力。光伏發(fā)電項目的前期投入較大，投入運行并網(wǎng)后根據(jù)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價產(chǎn)生項目收益，但投資回收周期較長。在光伏發(fā)電領(lǐng)域，晶體硅太陽電池技術(shù)和薄膜太陽電池技術(shù)是當(dāng)前主要的2種技術(shù)路線，其中，多晶硅光伏組件因性價比較高得到了廣泛應(yīng)用。自2012年，中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司開始涉足光伏發(fā)電領(lǐng)域，開展了光伏發(fā)電項目設(shè)計及以設(shè)計為主導(dǎo)的工程總承包(EPC)工作，已竣工的分布式光伏發(fā)電項目采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本文從EPC管理的角度，對屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)過程中的設(shè)計、項目現(xiàn)場組織管理等方面的經(jīng)驗措施進行了探討。為在工程建設(shè)管理中充分發(fā)揮EPC單位的專業(yè)化優(yōu)勢和主導(dǎo)作用，對工程實行有效管理和控制提供參考和借鑒。1大規(guī)模（屋頂）分布式光伏分散接入農(nóng)村配電網(wǎng)面臨的問題根據(jù)國家電網(wǎng)協(xié)會《2020年年鑒》，2019年，區(qū)域農(nóng)業(yè)電網(wǎng)供電可靠性為99.82%，綜合電壓合格率為99.80%，每個家庭的供電能力為2.76千伏安經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和欠發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村電網(wǎng)存在很大差異。欠發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村電網(wǎng)仍然比較薄弱，輸電線路長，負荷能力低，自動化程度低，電力消耗低，對分布式光伏發(fā)電的抵抗力差。到2020年底，該地區(qū)分布式光伏并網(wǎng)能力連接網(wǎng)絡(luò)的次數(shù)達到1876500次，同比增長29.75%。南方電網(wǎng)公司運營地區(qū)的分布式光伏發(fā)電設(shè)施為311萬千瓦，2020年風(fēng)力發(fā)電86億千瓦小時，占分布式發(fā)電的23.3%。2屋頂分布式光伏電站項目特點屋頂光伏發(fā)電項目通常使用租金或電費減免，其特點如下:(1)屋頂光伏發(fā)電項目通常涉及幾個至幾十家公司。(2)所有光伏發(fā)電設(shè)備均設(shè)在承載企業(yè)的廠房內(nèi)，工程施工不需要征用和拆除。(3)在每一個具有獨立發(fā)電、并網(wǎng)、控制和測量功能的企業(yè)中建立一個完整的發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電不足系統(tǒng)。(4)光伏系統(tǒng)在載體企業(yè)的安裝規(guī)模受到該企業(yè)變壓器容量的限制。收集系統(tǒng)和訪問系統(tǒng)的方法取決于安裝規(guī)模。通常有兩種訪問方法:380V和10kV或更高。3項目可研階段屋頂分布式光伏發(fā)電項目應(yīng)充分考慮項目所在地的地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r及電力等其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，并結(jié)合項目所在地的自然條件、資源特征、建設(shè)條件等，尤其是地理交通、太陽輻射資源、負荷消納和配電網(wǎng)狀況，重點對項目建設(shè)的必要性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性及對環(huán)境的影響等進行綜合分析論證，提出屋頂分布式光伏發(fā)電項目的可行性研究結(jié)論。屋頂分布式光伏發(fā)電項目的利益相關(guān)方主要為項目投資主體與屋頂企業(yè)所有者、光伏電力消納單位。屋頂分布式光伏發(fā)電項目的運營模式需要項目投資主體、光伏電力消納單位和電網(wǎng)企業(yè)協(xié)商確定，且必須在項目可研階段明確具體運營模式，以便得到更為準(zhǔn)確的項目財務(wù)分析。而屋頂分布式光伏發(fā)電項目的財務(wù)敏感性分析應(yīng)充分考慮投資成本波動、電價波動、發(fā)電量波動造成的對投資回收周期和投資收益率的影響。4屋頂分布式光伏電站項目建設(shè)和運營中的主要風(fēng)險屋頂分布式光伏電站項目以企業(yè)建設(shè)屋頂為光伏發(fā)電設(shè)備支撐，與承載企業(yè)建立了合作關(guān)系。項目開發(fā)建設(shè)中存在的主要風(fēng)險是特殊的:(1)持有公司的態(tài)度和意愿可能對光伏系統(tǒng)的設(shè)計、整體平整安排、建設(shè)組織協(xié)調(diào)、建設(shè)成本、運營維護等產(chǎn)生重大影響。(2)持有公司能耗的性質(zhì)和水平直接關(guān)系到項目的經(jīng)營利潤。(3)結(jié)構(gòu)屋頂材料、承載能力、設(shè)計壽命和使用時間可能會影響項目的施工成本以及生產(chǎn)和維護成本。(4)屋頂可利用公司的面積、能耗比率來限制光伏系統(tǒng)的安裝規(guī)模和項目的成本效益。(5)地方補貼政策影響項目投資的回報。5建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）設(shè)計原則屋頂分布式光伏發(fā)電項目的設(shè)計原則為：合理利用建筑物可安裝面積，按需確定建筑指標(biāo)，要求便于電氣出線、管理和對外聯(lián)系。通過軟件對屋頂分布式光伏發(fā)電項目進行陰影遮擋模擬分析后，合理確定相鄰前、后排光伏陣列間距，避開現(xiàn)有建筑及綠化造成的陰影遮擋區(qū)且保證通風(fēng)良好，滿足項目結(jié)構(gòu)安全運行要求。（2）結(jié)構(gòu)與安全實際屋頂資源的開發(fā)利用，在功能性評估基礎(chǔ)上，應(yīng)對既有建筑物結(jié)構(gòu)的安全性、支撐結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性進行復(fù)核，光伏支架安裝后需進行光伏組件壓塊強度、光伏支架強度和承載力的復(fù)核驗算。對不滿足荷載要求的，根據(jù)實際情況選擇結(jié)構(gòu)加固方案。根據(jù)屋面承載力，考慮包括屋頂分布式光伏發(fā)電項目位置、現(xiàn)場風(fēng)壓在內(nèi)等因素，對項目進行抗風(fēng)壓計算，考慮屋面雪荷載、項目運行后光伏組件檢修荷載等方面進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，必要時進行抗震設(shè)計，以確保項目安全可靠。BIPV的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)為光伏發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計和安裝管理提供承載條件和空間。屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)時，施工承包商應(yīng)進行合理的施工工藝安排，控制屋面施工和堆積荷載不得大于原建筑設(shè)計的荷載要求。結(jié)構(gòu)專業(yè)配合電氣專業(yè)設(shè)計光伏組件安裝基礎(chǔ)，應(yīng)滿足強度可靠、抗傾覆、抗滑移的要求，并應(yīng)考慮基礎(chǔ)下排水問題。箱式變壓器基礎(chǔ)的設(shè)計一般為現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)。若采用油浸式變壓器，在基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)電氣防火規(guī)范要求，考慮防火設(shè)施的配置或貯油坑。6屋頂分布式光伏電站項目的風(fēng)險控制方法和措施6.1分布式電源(設(shè)備)的日常維護PV資產(chǎn)屬于投資者，不能納入公共分配網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。當(dāng)前連接到網(wǎng)絡(luò)的光伏設(shè)備主要由所屬單位、個人或第三方公司負責(zé)主體的操作和維護。在全縣推廣光伏屋頂后，將會有很多運營管理機構(gòu)，管理質(zhì)量參差不齊，無人管理，對發(fā)電設(shè)備安全和電網(wǎng)安全構(gòu)成威脅。沒有積極的監(jiān)測和預(yù)先控制手段。光伏分布式接入分散，只能在用戶端安裝隔離裝置、隔離開關(guān)或空氣開關(guān)等切斷設(shè)備，不支持遠程操作，無法接入統(tǒng)一平臺。操作人員處理問題時沒有實時監(jiān)測、分析或預(yù)警控制等技術(shù)手段，存在用戶意外移動安全裝置和盲目供電的風(fēng)險。6.2電纜敷設(shè)及光伏組件的接入根據(jù)屋面承載能力選擇電纜，減輕屋面荷載；電纜截面需要進行技術(shù)經(jīng)濟性比較后確定。光伏組串中光伏組件的數(shù)量要根據(jù)設(shè)計規(guī)范并結(jié)合屋頂分布式光伏發(fā)電項目所選用逆變器的MPPT調(diào)節(jié)范圍進行確定；光伏組串的正、負極出線，一般采用穿管方式敷設(shè)，宜規(guī)定不同管徑可穿的電纜數(shù)量，以避免施工中發(fā)生1根管中所穿電纜數(shù)量過多的情況。電氣設(shè)計時，一定要區(qū)分不同朝向的光伏組件，1臺逆變器應(yīng)連接同一個朝向的光伏組件；對于面積較大的屋頂，盡量將同一個朝向的光伏組件接入同一個升壓系統(tǒng)單位。6.3科學(xué)論據(jù)，優(yōu)先考慮屋頂資源(1)對區(qū)域太陽能資源、經(jīng)濟發(fā)展、非鹽堿化和航運條件進行初步研究，主要針對具有地方光電補貼政策的城市和開發(fā)區(qū)，并確定項目規(guī)劃的區(qū)域范圍。2)分析規(guī)劃區(qū)內(nèi)建筑物所有權(quán)、可用屋頂面積和周圍環(huán)境等因素，并初步選擇目標(biāo)建筑。(3)通過技術(shù)手段檢查建筑物屋頂?shù)某休d能力，清除不符合光伏發(fā)電項目施工要求的建筑物，降低在源頭施工的風(fēng)險。結(jié)束語本文從EPC管理的角度，針對屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)過程的設(shè)計、項目現(xiàn)場組織管理等方面的建設(shè)管理經(jīng)驗措施進行了探討。屋頂分布式光伏發(fā)電項目的建設(shè)工期短，影響進度的因素較多，在規(guī)定的工期內(nèi)高質(zhì)量完成難度較大，通過對工程進行科學(xué)的EPC管理，各項技術(shù)指標(biāo)全部達到了設(shè)計要求，項目運行安全、穩(wěn)定、可靠，建設(shè)目標(biāo)得以順利實現(xiàn)。屋頂分布式光伏發(fā)電項目產(chǎn)生的社會效益、經(jīng)濟效益明顯，對周邊地區(qū)利用太陽能起到積極的綠色環(huán)保示范作用。參考文獻[1]申翔.建筑屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用