屋顶分布式光伏发电工程总承包管理实践经验

屋顶分布式光伏发电工程总承包管理实践经验摘要：开发利用清洁、绿色的太阳能作为传统火电、水电能源形式的补充，以应对全球电力能源消费日益增长的需求。中国坚持分布式与集中式并行的光伏发电项目发展方向，继续鼓励支持分布式光伏发电项目的备案建设，鼓励光伏建筑一体化(BIPV)项目的建设，目前，主要开展了工业园区成片屋顶分布式光伏发电项目、粮库屋顶分布式光伏发电项目、污水垃圾处理厂光伏发电项目、已完成生态修复的废弃矿区光伏发电项目、渔光互补光伏发电项目、农光互补光伏发电项目等。关键词：屋顶分布式；光伏发电工程；总承包管理引言随着“双碳”行动方案的实施及整县屋顶分布式光伏发电项目开发的推进，分布式光伏发电项目的规模化发展已成趋势，有利于优化当地电源结构、缓解节能减排压力。光伏发电项目的前期投入较大，投入运行并网后根据光伏发电上网电价产生项目收益，但投资回收周期较长。在光伏发电领域，晶体硅太阳电池技术和薄膜太阳电池技术是当前主要的2种技术路线，其中，多晶硅光伏组件因性价比较高得到了广泛应用。自2012年，中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司开始涉足光伏发电领域，开展了光伏发电项目设计及以设计为主导的工程总承包(EPC)工作，已竣工的分布式光伏发电项目采用“自发自用、余量上网”模式，取得了良好的经济效益和社会效益。本文从EPC管理的角度，对屋顶分布式光伏发电项目建设过程中的设计、项目现场组织管理等方面的经验措施进行了探讨。为在工程建设管理中充分发挥EPC单位的专业化优势和主导作用，对工程实行有效管理和控制提供参考和借鉴。1大规模（屋顶）分布式光伏分散接入农村配电网面临的问题根据国家电网协会《2020年年鉴》，2019年，区域农业电网供电可靠性为99.82%，综合电压合格率为99.80%，每个家庭的供电能力为2.76千伏安经济发达地区和欠发达地区的农村电网存在很大差异。欠发达地区的农村电网仍然比较薄弱，输电线路长，负荷能力低，自动化程度低，电力消耗低，对分布式光伏发电的抵抗力差。到2020年底，该地区分布式光伏并网能力连接网络的次数达到1876500次，同比增长29.75%。南方电网公司运营地区的分布式光伏发电设施为311万千瓦，2020年风力发电86亿千瓦小时，占分布式发电的23.3%。2屋顶分布式光伏电站项目特点屋顶光伏发电项目通常使用租金或电费减免，其特点如下:(1)屋顶光伏发电项目通常涉及几个至几十家公司。(2)所有光伏发电设备均设在承载企业的厂房内，工程施工不需要征用和拆除。(3)在每一个具有独立发电、并网、控制和测量功能的企业中建立一个完整的发电系统或发电不足系统。(4)光伏系统在载体企业的安装规模受到该企业变压器容量的限制。收集系统和访问系统的方法取决于安装规模。通常有两种访问方法:380V和10kV或更高。3项目可研阶段屋顶分布式光伏发电项目应充分考虑项目所在地的地区经济发展状况及电力等其他产业的发展规划，并结合项目所在地的自然条件、资源特征、建设条件等，尤其是地理交通、太阳辐射资源、负荷消纳和配电网状况，重点对项目建设的必要性、技术可行性、经济合理性及对环境的影响等进行综合分析论证，提出屋顶分布式光伏发电项目的可行性研究结论。屋顶分布式光伏发电项目的利益相关方主要为项目投资主体与屋顶企业所有者、光伏电力消纳单位。屋顶分布式光伏发电项目的运营模式需要项目投资主体、光伏电力消纳单位和电网企业协商确定，且必须在项目可研阶段明确具体运营模式，以便得到更为准确的项目财务分析。而屋顶分布式光伏发电项目的财务敏感性分析应充分考虑投资成本波动、电价波动、发电量波动造成的对投资回收周期和投资收益率的影响。4屋顶分布式光伏电站项目建设和运营中的主要风险屋顶分布式光伏电站项目以企业建设屋顶为光伏发电设备支撑，与承载企业建立了合作关系。项目开发建设中存在的主要风险是特殊的:(1)持有公司的态度和意愿可能对光伏系统的设计、整体平整安排、建设组织协调、建设成本、运营维护等产生重大影响。(2)持有公司能耗的性质和水平直接关系到项目的经营利润。(3)结构屋顶材料、承载能力、设计寿命和使用时间可能会影响项目的施工成本以及生产和维护成本。(4)屋顶可利用公司的面积、能耗比率来限制光伏系统的安装规模和项目的成本效益。(5)地方补贴政策影响项目投资的回报。5建筑结构设计（1）设计原则屋顶分布式光伏发电项目的设计原则为：合理利用建筑物可安装面积，按需确定建筑指标，要求便于电气出线、管理和对外联系。通过软件对屋顶分布式光伏发电项目进行阴影遮挡模拟分析后，合理确定相邻前、后排光伏阵列间距，避开现有建筑及绿化造成的阴影遮挡区且保证通风良好，满足项目结构安全运行要求。（2）结构与安全实际屋顶资源的开发利用，在功能性评估基础上，应对既有建筑物结构的安全性、支撑结构的强度与稳定性进行复核，光伏支架安装后需进行光伏组件压块强度、光伏支架强度和承载力的复核验算。对不满足荷载要求的，根据实际情况选择结构加固方案。根据屋面承载力，考虑包括屋顶分布式光伏发电项目位置、现场风压在内等因素，对项目进行抗风压计算，考虑屋面雪荷载、项目运行后光伏组件检修荷载等方面进行结构设计，必要时进行抗震设计，以确保项目安全可靠。BIPV的结构设计应为光伏发电系统的方案设计和安装管理提供承载条件和空间。屋顶分布式光伏发电项目建设时，施工承包商应进行合理的施工工艺安排，控制屋面施工和堆积荷载不得大于原建筑设计的荷载要求。结构专业配合电气专业设计光伏组件安装基础，应满足强度可靠、抗倾覆、抗滑移的要求，并应考虑基础下排水问题。箱式变压器基础的设计一般为现浇钢筋混凝土基础。若采用油浸式变压器，在基础设计时应根据电气防火规范要求，考虑防火设施的配置或贮油坑。6屋顶分布式光伏电站项目的风险控制方法和措施6.1分布式电源(设备)的日常维护PV资产属于投资者，不能纳入公共分配网络的统一管理。当前连接到网络的光伏设备主要由所属单位、个人或第三方公司负责主体的操作和维护。在全县推广光伏屋顶后，将会有很多运营管理机构，管理质量参差不齐，无人管理，对发电设备安全和电网安全构成威胁。没有积极的监测和预先控制手段。光伏分布式接入分散，只能在用户端安装隔离装置、隔离开关或空气开关等切断设备，不支持远程操作，无法接入统一平台。操作人员处理问题时没有实时监测、分析或预警控制等技术手段，存在用户意外移动安全装置和盲目供电的风险。6.2电缆敷设及光伏组件的接入根据屋面承载能力选择电缆，减轻屋面荷载；电缆截面需要进行技术经济性比较后确定。光伏组串中光伏组件的数量要根据设计规范并结合屋顶分布式光伏发电项目所选用逆变器的MPPT调节范围进行确定；光伏组串的正、负极出线，一般采用穿管方式敷设，宜规定不同管径可穿的电缆数量，以避免施工中发生1根管中所穿电缆数量过多的情况。电气设计时，一定要区分不同朝向的光伏组件，1台逆变器应连接同一个朝向的光伏组件；对于面积较大的屋顶，尽量将同一个朝向的光伏组件接入同一个升压系统单位。6.3科学论据，优先考虑屋顶资源(1)对区域太阳能资源、经济发展、非盐碱化和航运条件进行初步研究，主要针对具有地方光电补贴政策的城市和开发区，并确定项目规划的区域范围。2)分析规划区内建筑物所有权、可用屋顶面积和周围环境等因素，并初步选择目标建筑。(3)通过技术手段检查建筑物屋顶的承载能力，清除不符合光伏发电项目施工要求的建筑物，降低在源头施工的风险。结束语本文从EPC管理的角度，针对屋顶分布式光伏发电项目建设过程的设计、项目现场组织管理等方面的建设管理经验措施进行了探讨。屋顶分布式光伏发电项目的建设工期短，影响进度的因素较多，在规定的工期内高质量完成难度较大，通过对工程进行科学的EPC管理，各项技术指标全部达到了设计要求，项目运行安全、稳定、可靠，建设目标得以顺利实现。屋顶分布式光伏发电项目产生的社会效益、经济效益明显，对周边地区利用太阳能起到积极的绿色环保示范作用。参考文献[1]申翔.建筑屋顶光伏发电系统的研究与应用