一、水面光伏電站的建設(shè)形式

根據(jù)水面光伏電站的建設(shè)場地條件，可將水面光伏電站分為架高式水面光伏電站、漂浮式水面光伏電站及魚腹式懸索支架光伏電站三大類。一般情況下，架高式水面光伏電站較漂浮式水面光伏電站的建設(shè)成本低，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，所以，在條件具備的情況下，優(yōu)先選用建設(shè)架高式水面光伏電站。

根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在最高洪水位時(shí)的水深小于5m的水域、穩(wěn)沉區(qū)且無防滲層的水面，可建設(shè)架高式水面光伏電站；非穩(wěn)沉區(qū)水域或在最高洪水位時(shí)的水深大于5m的水域，可建設(shè)漂浮式水面光伏電站；對于中小河流、小型養(yǎng)殖水塘、污水處理廠等場地，可選用能夠?qū)崿F(xiàn)較大跨度的魚腹式懸索支架形式的光伏電站。

漂浮式水面光伏電站根據(jù)其浮體形式的不同又可分為浮管式漂浮電站與浮箱式漂浮電站兩類。

二、各種水面光伏電站建設(shè)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍

水面光伏電站的建設(shè)形式較多，但每一種建設(shè)形式均不能解決所有的項(xiàng)目場景。根據(jù)以往設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，總結(jié)出各種水面光伏電站建設(shè)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，供讀者參考。

三、HSCC-FB新型zhuanli浮箱漂浮系統(tǒng)

水面漂浮光伏電站中，其它的漂浮系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)較為熟悉，重點(diǎn)介紹一下HSCC-FB新型zhuanli浮箱漂浮系統(tǒng)。

HSCC-FB是高強(qiáng)復(fù)合混凝土浮箱（High Strength CompositeConcrete-Float Box）的縮寫。是河北上能電力有限公司、河北能源工程設(shè)計(jì)有限公司、建華建材（河北）有限公司的zhuanli技術(shù)。HSCC-FB新型zhuanli浮箱漂浮系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛，廣泛適用于水深較深、塌陷區(qū)、具有防滲層的水庫等水域，也適用于水底較平整的低水位水域甚至是無水區(qū)域。

（一）HSCC-FB新型zhuanli浮箱的特點(diǎn)

1、浮箱采用高強(qiáng)鋼筋混凝土和復(fù)合漂浮材料組合制作而成，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。

（1）混凝土：

采用高強(qiáng)C50混凝土，具有較強(qiáng)的耐久性。

浮箱采用低溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，保證較高的混凝土強(qiáng)度。

浮箱制作采用工廠預(yù)制，保證浮箱整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

無水體污染問題。

（2）復(fù)合漂浮材料：

復(fù)合漂浮材料在建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用，具有很強(qiáng)的耐久性。

采用工廠制作，保證浮箱質(zhì)量和浮力均勻。

2、本浮箱整體結(jié)構(gòu)為“實(shí)心結(jié)構(gòu)”，與國內(nèi)主流浮體的“空心結(jié)構(gòu)”不同，浮箱安全性高。

3、我國均有高強(qiáng)混凝土和復(fù)合漂浮材料的現(xiàn)行相關(guān)規(guī)程規(guī)范，為浮箱質(zhì)量提供保障。

4、自重較大，外力對浮箱影響小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高。

（二）HSCC-FB新型zhuanli浮箱漂浮系統(tǒng)的特點(diǎn)

1、每兆瓦發(fā)電方陣僅需340個浮箱。每兆瓦的混凝土用量與12m長管樁的混凝土用量相當(dāng)。

2、漂浮系統(tǒng)采用浮箱+支架的結(jié)構(gòu)形式

（1）浮箱僅作為浮體，提供浮力，較大的水平力由金屬支架承擔(dān)，受力明確合理。

（2）每兩個浮箱與上部支架形成小的發(fā)電單元，每個小的發(fā)電單元之間設(shè)置構(gòu)造連接措施，能夠適應(yīng)波浪的作用。

（3）每個小的發(fā)電單元間，設(shè)置獨(dú)立的支架系統(tǒng)，防止組件的隱裂。

（4）各個構(gòu)件的受力和變形均通過軟件模擬計(jì)算。

3、HSCC-FB浮箱漂浮系統(tǒng)均采用特殊的連接節(jié)點(diǎn)與周圈錨固，承載力更高，更安全可靠。

4、HSCC-FB浮箱漂浮系統(tǒng)可按照任意組件傾角設(shè)計(jì)，也可與跟蹤系統(tǒng)配合使用。

5、浮箱自重較大，施工時(shí)需施工機(jī)械吊裝下水，支架系統(tǒng)安裝難度與地面電站相當(dāng)。

6、浮箱支架連接形成檢修走道，每塊組件均有走道到達(dá)，檢修方便，漂浮系統(tǒng)平穩(wěn)可靠。

7、組件最底點(diǎn)距離水面400mm以上，減少了水對組件的影響，并且支架系統(tǒng)可與雙面發(fā)電組件完美結(jié)合。

（三）水面漂浮電站設(shè)計(jì)院需要注意的一些設(shè)計(jì)內(nèi)容

水面光伏電站的設(shè)計(jì)，除了普通電站的有關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容外，尚應(yīng)考慮：

浮體整體浮力計(jì)算及局部浮力計(jì)算；

上部支架系統(tǒng)計(jì)算；

風(fēng)荷載、水流力、波浪力等計(jì)算；

定泊系統(tǒng)錨系的計(jì)算；

錨固系統(tǒng)的連接設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施；

浮體局部受力計(jì)算；

浮體連接螺栓及連接節(jié)點(diǎn)計(jì)算等；

設(shè)計(jì)需考慮適應(yīng)水面波動變形的構(gòu)造措施及整個漂浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

箱、逆變漂浮平臺、升壓站漂浮平臺的設(shè)計(jì)；

廠區(qū)防雷接地，電纜敷設(shè)以及放置檢修通道的規(guī)劃等；

光伏組件、逆變器、箱變等電氣設(shè)備的選型要適應(yīng)水面建設(shè)場景的要求。

四、魚腹式鋼索柔性支架zhuanli技術(shù)

魚腹式鋼索柔性支架”體系與傳統(tǒng)鋼架結(jié)構(gòu)相比，具有用鋼量少、承重強(qiáng)、工期短的明顯優(yōu)勢。本項(xiàng)技術(shù)是河北上能電力有限公司、河北能源工程設(shè)計(jì)有限公司與領(lǐng)迅科技（北京）有限公司的zhuanli技術(shù)。

用鋼量少、承重強(qiáng)、成本低、工期短：相同高度和跨度的情況下，與傳統(tǒng)鋼架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比，用鋼量減少40%以上，在保證項(xiàng)目收益率的基礎(chǔ)之上，度電成本可降低30%以上，工期縮短了35%以上。

穩(wěn)定性好、撓度小、隱裂少：完美解決了傳統(tǒng)柔性支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，鋼索撓度大，隱裂較為嚴(yán)重的問題。

通過設(shè)置魚腹式鋼索，實(shí)現(xiàn)大跨度空間；魚腹式結(jié)構(gòu)既能抵抗風(fēng)壓力的作用，也能抵抗風(fēng)吸力的作用；魚腹式鋼索上設(shè)置撐桿和固定組件的鋼索，減小了組件鋼索的跨度，并且施加一部分預(yù)應(yīng)力，減少鋼索撓度；設(shè)置了上下兩道穩(wěn)定鋼索，保證魚腹式鋼索平面外的穩(wěn)定。

采取連接構(gòu)造措施，進(jìn)一步減少組件隱裂：組件與固定組件的鋼索間設(shè)置允許轉(zhuǎn)動的連接件，并且能夠限制組件的橫向位移，從而消除鋼索產(chǎn)生的扭矩傳給組件，避免產(chǎn)生隱裂。

根據(jù)不同的應(yīng)用場景，采取相應(yīng)的防腐措施：對于污水處理廠等腐蝕較嚴(yán)重的場地，采用不銹鋼螺栓+加厚熱浸鋅+余量設(shè)計(jì)法，解決支架及鋼索易腐蝕難題。

檢修更方便：與傳統(tǒng)柔性支架結(jié)構(gòu)相比，因?yàn)樵O(shè)置了檢修鋼索，檢修更方便。

環(huán)境友好、美觀、和諧、更加藝術(shù)：魚腹式鋼索技術(shù)多用于機(jī)場、高鐵站等大型公共建筑外墻的幕墻上，將該技術(shù)應(yīng)用于光伏電站為國內(nèi)首創(chuàng)。魚腹式鋼索支架優(yōu)美的建筑結(jié)構(gòu)形式，使光伏電站更具空間感，更加環(huán)境友好、更加美觀、更加和諧、更加藝術(shù)。

對于大跨度、施工難度大、造價(jià)高、高空間等特點(diǎn)的光伏電站建設(shè)場地，可采用創(chuàng)新型“魚腹式鋼索柔性支架”的形式建設(shè)，利用“魚腹式鋼索柔性支架”技術(shù)可以提供整體解決方案。可有效解決了利用大跨度空間建設(shè)光伏電站的難題，突破大跨度、高空間環(huán)境下光伏組件容易出現(xiàn)隱裂等難點(diǎn)。

采用魚腹式鋼索柔性支架，不占用額外土地，不影響下部空間的正常生產(chǎn)運(yùn)營。魚腹式鋼索支架可實(shí)現(xiàn)跨度100m內(nèi)的大跨度應(yīng)用場地，比較經(jīng)濟(jì)的跨度為30~50m。

五、各種水面光伏電站基礎(chǔ)支架系統(tǒng)的造價(jià)比較

上面對各種水面電站建設(shè)形式的適用范圍、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)等進(jìn)行了簡要分析，不同的系統(tǒng)形式適用不同的建設(shè)場景，對于同一個光伏項(xiàng)目的不同區(qū)域，也會存在不同的設(shè)計(jì)方案，需要設(shè)計(jì)院根據(jù)實(shí)際的條件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定合理的設(shè)計(jì)方案。下面簡要比較一下各種水面光伏電站基礎(chǔ)（浮箱）支架系統(tǒng)的造價(jià)。

六、影響水面光伏電站建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度的主要因素

●前期手續(xù)的完備情況及接入系統(tǒng)的批復(fù)情況是項(xiàng)目能否按期完成的先決條件。

●設(shè)計(jì)院的技術(shù)水平和服務(wù)能力決定項(xiàng)目質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。

●施工單位的技術(shù)水平和組織管理是項(xiàng)目高質(zhì)量按期完成的主力軍。

●設(shè)備訂貨、制造、混凝土養(yǎng)護(hù)及有些設(shè)備的產(chǎn)能等等是繞不開的硬性工期，是施工組織管理中的關(guān)鍵工作。

以水面架高式光伏支架與魚腹式懸索柔性支架；標(biāo)準(zhǔn)浮箱式漂浮光伏系統(tǒng)與HSCC-FB浮箱+支架式漂浮光伏系統(tǒng)為例，比較其施工工期特點(diǎn)。

水面光伏電站能否實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)方案的比選和確定尤其關(guān)鍵，根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出對于水面光伏電站設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議：

●工期和項(xiàng)目條件允許的情況下，能采用管樁架高支架系統(tǒng)的電站，優(yōu)先采用。

●水面漂浮光伏系統(tǒng)要考慮整體的受力分析和25年的使用年限，應(yīng)選擇滿足要求的漂浮系統(tǒng)。

●水面光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮電站運(yùn)維檢修的便利和成本。

●水面漂浮電站應(yīng)設(shè)置可靠的防雷接地，足夠適應(yīng)水位變化的電纜敷設(shè)系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)。