荒原遍开“太阳花”――黄河设计公司进军光伏新能源产业记
发布日期:2013-08-30
编辑:孙俊东 吉晓红
来源:孙俊东 吉晓红
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可能你难以想到,在青藏高原北部,遥远的柴达木盆地东端的荒漠中,有这么一大片美丽的“太阳花”,方圆数千米的蓝色海洋映照碧云高天,乍看之下似有波浪翻涌的动感。

不要小看了这片“太阳花”,每年它可以利用太阳光的能量生产出8130.94万度电,成为青海省海西电网的重要电源和青海省电力的重要补充。

这片“太阳花”即是乌兰50兆瓦大型并网光伏电站的电池板,出自黄河设计公司的“大手笔”――201110月并网调试成功,全场25个方阵,91520个电池板独立基础,占地约1.2平方千米,当时国内海拔3000米以上的第一大光伏电站。

在河北易县的一座荒山上,同样闪耀着这样一片亮丽的太阳之花。它不仅给荒山披上了锦绣羽衣,点缀了荒漠中的寂寥旷景,而且创造了宝贵的电能资源,成为易县人民的福祉。

不仅如此,在工厂宽阔的房顶上,也有黄河设计公司的杰作,他们甚至可以将美丽图画绘制在任何地方,只要有阳光,就可以“种植”出美丽的“太阳花”。不久的将来,在河南济源市的一片厂房上,也将盛开这样一片夺目的“花朵”。

朝夕争得云天阔

7月底,青海省德令哈光伏电站将并网发电,这是黄河设计公司在一系列光伏新能源工程建设链条中的又一项成果。

黄河设计公司的光伏产业起步不算太早,发展却很快,自2011年建成当时国内规模最大、海拔最高的青海乌兰光伏电站之后,短短几年时间,完成了从模仿设计、自主设计到创新设计的跨越之路。

黄河设计公司工程设计院是光伏技术支撑单位。该院是黄河设计公司的第一大院,经济规模、综合实力都占据了公司相当大的比重。近年来,工程院在传统水利水电业务的基础上,积极跨向风能、太阳能、市政地铁等新领域,仅在新能源领域,去年产值就达到1600万元。

工程院副院长夏富军告诉记者,早在2008年,公司领导就瞄准了光伏市场,在光辐射较好的青海乌兰等地开展了大量勘测、科研等前期工作。但在当时,国内光伏产业还处于探索阶段,发展相对缓慢,那几年时间里,公司默默积累了大量丰富的第一手资料,完成了青海乌兰光伏电站的可行性研究报告。

2011年开始,国家对光伏产业发展政策支持力度加大,黄河设计公司抓住机遇,在《2011~2015年公司发展战略》中提出未来10年在风光电新能源建设高峰期大力开展新能源业务的指导思想。工程院积极落实公司战略,于20114月迅即成立了“新能源工程项目设计部”,在业务不断扩大基础上,于20123月正式更名为“新能源工程设计部”。

 2011518,接到了青海乌兰光伏电站业主的电话,要求‘6月开工,9月底发电’!时间太紧张了!电站的规模也由原来设计的20兆瓦扩大到50兆瓦,这在当时是国内最大的,而且电站地处青海,海拔高,气候严寒,施工条件不利,但是,我们最终还是圆满地完成了任务,这是我们迈向光伏产业的第一个工程,是成功的第一步。”夏富军现在回忆起来,内心仍充满自豪。

4个月过去了,电站如期投入发电,黄河设计公司的成绩和实力得到了业主的盛赞。“之所以能够成功,一是因为我们背后有黄河设计公司综合甲级资质大院的靠山;二是因为有扎实前期工作的铺垫;三是依靠我们干部职工奋勇拼搏、大胆创新。在这项工程中,我们在光伏发电领域迅速积累起自己的核心技术。”夏富军说。

乌兰光伏电站可行性研究报告获得2011年河南省优秀工程咨询成果一等奖。随后短短两年时间内,黄河设计公司又承揽了河北易县光伏电站、德令哈光伏电站、济源分布式光伏电站等工程,打响了一次又一次战役。

妙笔绘得蓝图灿

看起来漫山遍野的电池板矩阵气势恢宏,做起来可是有相当难度的。尤其是工程的设计环节,决定整个电站建设的成败。

光伏是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。

光伏电站对两个条件要求甚高,一个是地,一个是光资源。由于草原、耕地不能占用,光伏电站多建在荒山荒漠等条件复杂而艰苦的地带。光伏电站是微利行业,设计好才能赢得利润,否则可能就见不到效益。

在环保意识越来越强、标准越来越高的今天,设计过程中,业主单位在控制投资、环境保护、发电盈利、建设周期等方面提出了较高的要求,条条框框之下,设计工作往往面临极其严峻的挑战。

首先,在大型光伏电站的设计中,光伏面板众多,规模巨大,面板之间哪怕有1厘米的间距差别就可能导致发电效益的巨大差异,对要求严格的占地面积也会产生相当大的影响。特别是复杂地形光伏,每组面板角度的设计,都要统筹考虑地形、阳光照射角度等因素,确保面板在太阳角度变化过程中不被相互遮挡,不产生阴影和“黑斑“,达到最大的发电效益。

其中,工程设计涉及到复杂的物理、数学、化学、光学等学科领域,需要巧妙而准确地解决间排距计算的核心问题,要对太阳光线被遮挡后在三维空间中形成的立体遮挡区域进行精确计算,还要综合分析复杂地形条件下单个组串产生阴影、太阳入射角、地面坡度、光伏组件组串布置方向及组件倾角等一系列对发电效益产生影响的问题。

对此,黄河设计公司率先使用了三维软件对电池板布局进行模拟,作为核心技术之一,通过三维演示和模拟,综合地理位置、季节及每天太阳光照角度和强度等条件,通过方案比对确定最佳的布置方案,以求在光伏面板不产生遮挡的情况下尽量减少占地面积。

而在荒山上布置光伏电站与在荒漠中又不一样,需要研究在双向坡度的阳面山坡上,使方阵布置紧凑,尽量少动土方,方阵内太阳板组串布置合理,达到最大发电量。

对此,黄河设计公司技术人员在传统布置形式的基础上,提出了空间组串的布置方式。通过三维模拟确定最佳面板的方位角、面板倾角和在自身平面内的旋转角,适应山地地形。

其次,为了在生态环境本来就脆弱的荒漠、荒山地区,尽量减少土层扰动,防止水土流失,黄河设计公司坚持“绿色设计”理念。在进行支架基础设计时,首次应用了螺旋桩,像拧螺丝一样把地桩“拧”进土石里,最大程度地减少地表扰动,缩短建设周期,大幅降低综合建设成本。对于高原、高山上的冻土层地表,按照传统做法,设备电接地需要接在冻土层以下,方能达到电阻要求,而冻土开挖对地表扰动肯定很大,水土流失会很严重,经过技术人员的创新设计和反复论证,最终避免了大面积冻土层的开挖,建成后经测试电阻符合相关要求。

青海省德令哈场区地形复杂,冲沟分布广泛,二期设计结合场地实情,随地形采用“蓬皮布置方案”,减少了土方的开挖,尽最大可能保护了脆弱的高原生态环境,减少了业主近350万元的投资,缩短了工期。

此外,电气技术匹配也是非常关键的。采用合适的方案,可以大大节约成本。在方阵布置过程中,黄河设计公司引入“逆变升压单元”的概念,将本来需要两套的计算机子阵合并成一套,仅此一项即在乌兰光伏电站建设过程中节约了1000万元资金,经济效益显著。同时,黄河设计公司合理选择电气设备,最大程度减少能量损耗,首次在光伏电站设计中采用三绕组变压器,达到最大送输电效益。

在乌兰光伏电站的防雷问题上,按照一般做法,需加设专门避雷装置,多达500根避雷针的防雷成本甚至高于电池板成本,而且遮挡阳光,弊端较多。技术人员大胆创新,采用金属框直接接地的方式解决问题,运行到目前尚未发生雷击事件。

对于不同的地形条件和要求,总有不同的技术难题,但不管什么样的技术难题,黄河设计公司的职工们总能够想办法克服。

在易县电站业主单位中国电力投资集团河北分公司组织的设计成果审查会上,专家组表示:“这是我们内部审查中看到的最高质量的设计成果,你们黄河设计公司的服务也是最好的。”

出于信任,中国电力投资集团河北分公司随后又与黄河设计公司签下了两个荒山光伏电站的建设项目。

众手浇灌百花开

谈到经验时,工程院领导表示,黄河设计公司光伏产业发展迅猛,一方面得益于公司强大的综合实力和人才优势;另一方面是因为公司领导高度重视,亲自上高原查勘,员工齐心协力、众志成城,大家都希望把这项事业走得更远、更好。

只要项目需要,公司总经理张金良就会给予大力支持,积极与相关部门沟通协调。许人、马跃生两位副总经理亲自去跑项目,工程院院长牛富敏带队回访电站运行情况,为业主提供后续服务,工程院副院长夏富军带领项目设计人员,赴西宁进行现场设计。新能源项目主管总工郭志身体不好,血压高,尽管如此,他为项目大大小小的电气问题尽心竭虑,从早忙到晚;分管总工刘海军,在土建布置创新技术研发中成绩突出;新能源部主任吉晓红孩子不过4岁,出差从没讲过条件;电气方面主任王为福曾亲自带队现场办公半个多月……

成果的取得还与所有职工的努力奋战、高度负责密不可分。乌兰电站项目设总杨宇东在现场坚守了3个半月,事无巨细,事必躬亲,直到发电凯旋;副设总随裕芬的儿子在外上学,暑假一直一人在家,快开学了她才顾得上回去送送孩子;职工张鹏整天在工地上协调工作,被太阳晒得很黑,回来后大家都亲切地喊他“小藏獒”。易县电站副设总张鹏率先进驻现场,冬季的严寒远远超出他的想象,他把所有棉衣棉裤裹在身上仍然冻得瑟瑟发抖,却依然尽心尽责地在工地协调各种问题;副设总沈冰珂在工地一待就是两个月,春节前才赶回郑州。

由于光伏电站项目工期非常短,压力很大,一个项目总是当年设计、当年发电,设计人员经常加班加点,女职工也不例外。在发电阶段,设计代表需要常驻现场,有什么问题立即派人解决,工地又多是荒漠荒山地带,工作环境非常恶劣。

2011年夏秋季节,乌兰电站工地蚊虫肆虐,时而烈日炎炎,时而阴雨连绵,设计代表经常出现缺氧、腹泻和感冒症状,他们到医院吸完氧、打完点滴,有的甚至等不到打完,就又投入到工作中。

2012年,为了促使德令哈光伏电站早日上马,公司的外业勘探队伍不远千里赶赴生产一线,与之俱来的是高原反应、狂风肆虐和零下20多摄氏度的严寒,在简易帐篷里技术人员常难以入眠。早上起来,水桶里面的水结了几厘米厚的冰,厨师不得不化冰取水做饭。工地四周荒无人烟,食物等生活用品都要到10多千米外的县城采购,钻机配件需从五六百千米外的西宁采购。有时候为换一个钻机配件,后勤人员要连夜赶赴西宁,两天两夜几乎不休息。

这里有太多职工的奉献,有太多感人的事迹,为了新能源项目,大家齐心协力,只为公司铸造一流的品牌。

“下一步,要从纯设计向总承包发展;引进国外先进设计理念,与全球最大的设计咨询公司合作,进一步提高设计水平;转变理念,提高光转换率,争取从14%左右提高到16%;为业主考虑,为业主节省投资。我们还有很多东西需要探索,需要付出更多努力。”夏富军对工程院光伏产业发展前景充满期待。

太阳花的美丽在于它的热烈奔放,就如同黄河设计公司光伏产业的未来,充满了活力和蓬勃的朝气,相信在不久的将来,会有更多美丽的“太阳花”在祖国大地娇艳绽放。

荒原遍开“太阳花”――黄河设计公司进军光伏新能源产业记
发布日期:2013-08-30 编辑:孙俊东 吉晓红 来源:孙俊东 吉晓红

可能你难以想到,在青藏高原北部,遥远的柴达木盆地东端的荒漠中,有这么一大片美丽的“太阳花”,方圆数千米的蓝色海洋映照碧云高天,乍看之下似有波浪翻涌的动感。

不要小看了这片“太阳花”,每年它可以利用太阳光的能量生产出8130.94万度电,成为青海省海西电网的重要电源和青海省电力的重要补充。

这片“太阳花”即是乌兰50兆瓦大型并网光伏电站的电池板,出自黄河设计公司的“大手笔”――201110月并网调试成功,全场25个方阵,91520个电池板独立基础,占地约1.2平方千米,当时国内海拔3000米以上的第一大光伏电站。

在河北易县的一座荒山上,同样闪耀着这样一片亮丽的太阳之花。它不仅给荒山披上了锦绣羽衣,点缀了荒漠中的寂寥旷景,而且创造了宝贵的电能资源,成为易县人民的福祉。

不仅如此,在工厂宽阔的房顶上,也有黄河设计公司的杰作,他们甚至可以将美丽图画绘制在任何地方,只要有阳光,就可以“种植”出美丽的“太阳花”。不久的将来,在河南济源市的一片厂房上,也将盛开这样一片夺目的“花朵”。

朝夕争得云天阔

7月底,青海省德令哈光伏电站将并网发电,这是黄河设计公司在一系列光伏新能源工程建设链条中的又一项成果。

黄河设计公司的光伏产业起步不算太早,发展却很快,自2011年建成当时国内规模最大、海拔最高的青海乌兰光伏电站之后,短短几年时间,完成了从模仿设计、自主设计到创新设计的跨越之路。

黄河设计公司工程设计院是光伏技术支撑单位。该院是黄河设计公司的第一大院,经济规模、综合实力都占据了公司相当大的比重。近年来,工程院在传统水利水电业务的基础上,积极跨向风能、太阳能、市政地铁等新领域,仅在新能源领域,去年产值就达到1600万元。

工程院副院长夏富军告诉记者,早在2008年,公司领导就瞄准了光伏市场,在光辐射较好的青海乌兰等地开展了大量勘测、科研等前期工作。但在当时,国内光伏产业还处于探索阶段,发展相对缓慢,那几年时间里,公司默默积累了大量丰富的第一手资料,完成了青海乌兰光伏电站的可行性研究报告。

2011年开始,国家对光伏产业发展政策支持力度加大,黄河设计公司抓住机遇,在《2011~2015年公司发展战略》中提出未来10年在风光电新能源建设高峰期大力开展新能源业务的指导思想。工程院积极落实公司战略,于20114月迅即成立了“新能源工程项目设计部”,在业务不断扩大基础上,于20123月正式更名为“新能源工程设计部”。

 2011518,接到了青海乌兰光伏电站业主的电话,要求‘6月开工,9月底发电’!时间太紧张了!电站的规模也由原来设计的20兆瓦扩大到50兆瓦,这在当时是国内最大的,而且电站地处青海,海拔高,气候严寒,施工条件不利,但是,我们最终还是圆满地完成了任务,这是我们迈向光伏产业的第一个工程,是成功的第一步。”夏富军现在回忆起来,内心仍充满自豪。

4个月过去了,电站如期投入发电,黄河设计公司的成绩和实力得到了业主的盛赞。“之所以能够成功,一是因为我们背后有黄河设计公司综合甲级资质大院的靠山;二是因为有扎实前期工作的铺垫;三是依靠我们干部职工奋勇拼搏、大胆创新。在这项工程中,我们在光伏发电领域迅速积累起自己的核心技术。”夏富军说。

乌兰光伏电站可行性研究报告获得2011年河南省优秀工程咨询成果一等奖。随后短短两年时间内,黄河设计公司又承揽了河北易县光伏电站、德令哈光伏电站、济源分布式光伏电站等工程,打响了一次又一次战役。

妙笔绘得蓝图灿

看起来漫山遍野的电池板矩阵气势恢宏,做起来可是有相当难度的。尤其是工程的设计环节,决定整个电站建设的成败。

光伏是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。

光伏电站对两个条件要求甚高,一个是地,一个是光资源。由于草原、耕地不能占用,光伏电站多建在荒山荒漠等条件复杂而艰苦的地带。光伏电站是微利行业,设计好才能赢得利润,否则可能就见不到效益。

在环保意识越来越强、标准越来越高的今天,设计过程中,业主单位在控制投资、环境保护、发电盈利、建设周期等方面提出了较高的要求,条条框框之下,设计工作往往面临极其严峻的挑战。

首先,在大型光伏电站的设计中,光伏面板众多,规模巨大,面板之间哪怕有1厘米的间距差别就可能导致发电效益的巨大差异,对要求严格的占地面积也会产生相当大的影响。特别是复杂地形光伏,每组面板角度的设计,都要统筹考虑地形、阳光照射角度等因素,确保面板在太阳角度变化过程中不被相互遮挡,不产生阴影和“黑斑“,达到最大的发电效益。

其中,工程设计涉及到复杂的物理、数学、化学、光学等学科领域,需要巧妙而准确地解决间排距计算的核心问题,要对太阳光线被遮挡后在三维空间中形成的立体遮挡区域进行精确计算,还要综合分析复杂地形条件下单个组串产生阴影、太阳入射角、地面坡度、光伏组件组串布置方向及组件倾角等一系列对发电效益产生影响的问题。

对此,黄河设计公司率先使用了三维软件对电池板布局进行模拟,作为核心技术之一,通过三维演示和模拟,综合地理位置、季节及每天太阳光照角度和强度等条件,通过方案比对确定最佳的布置方案,以求在光伏面板不产生遮挡的情况下尽量减少占地面积。

而在荒山上布置光伏电站与在荒漠中又不一样,需要研究在双向坡度的阳面山坡上,使方阵布置紧凑,尽量少动土方,方阵内太阳板组串布置合理,达到最大发电量。

对此,黄河设计公司技术人员在传统布置形式的基础上,提出了空间组串的布置方式。通过三维模拟确定最佳面板的方位角、面板倾角和在自身平面内的旋转角,适应山地地形。

其次,为了在生态环境本来就脆弱的荒漠、荒山地区,尽量减少土层扰动,防止水土流失,黄河设计公司坚持“绿色设计”理念。在进行支架基础设计时,首次应用了螺旋桩,像拧螺丝一样把地桩“拧”进土石里,最大程度地减少地表扰动,缩短建设周期,大幅降低综合建设成本。对于高原、高山上的冻土层地表,按照传统做法,设备电接地需要接在冻土层以下,方能达到电阻要求,而冻土开挖对地表扰动肯定很大,水土流失会很严重,经过技术人员的创新设计和反复论证,最终避免了大面积冻土层的开挖,建成后经测试电阻符合相关要求。

青海省德令哈场区地形复杂,冲沟分布广泛,二期设计结合场地实情,随地形采用“蓬皮布置方案”,减少了土方的开挖,尽最大可能保护了脆弱的高原生态环境,减少了业主近350万元的投资,缩短了工期。

此外,电气技术匹配也是非常关键的。采用合适的方案,可以大大节约成本。在方阵布置过程中,黄河设计公司引入“逆变升压单元”的概念,将本来需要两套的计算机子阵合并成一套,仅此一项即在乌兰光伏电站建设过程中节约了1000万元资金,经济效益显著。同时,黄河设计公司合理选择电气设备,最大程度减少能量损耗,首次在光伏电站设计中采用三绕组变压器,达到最大送输电效益。

在乌兰光伏电站的防雷问题上,按照一般做法,需加设专门避雷装置,多达500根避雷针的防雷成本甚至高于电池板成本,而且遮挡阳光,弊端较多。技术人员大胆创新,采用金属框直接接地的方式解决问题,运行到目前尚未发生雷击事件。

对于不同的地形条件和要求,总有不同的技术难题,但不管什么样的技术难题,黄河设计公司的职工们总能够想办法克服。

在易县电站业主单位中国电力投资集团河北分公司组织的设计成果审查会上,专家组表示:“这是我们内部审查中看到的最高质量的设计成果,你们黄河设计公司的服务也是最好的。”

出于信任,中国电力投资集团河北分公司随后又与黄河设计公司签下了两个荒山光伏电站的建设项目。

众手浇灌百花开

谈到经验时,工程院领导表示,黄河设计公司光伏产业发展迅猛,一方面得益于公司强大的综合实力和人才优势;另一方面是因为公司领导高度重视,亲自上高原查勘,员工齐心协力、众志成城,大家都希望把这项事业走得更远、更好。

只要项目需要,公司总经理张金良就会给予大力支持,积极与相关部门沟通协调。许人、马跃生两位副总经理亲自去跑项目,工程院院长牛富敏带队回访电站运行情况,为业主提供后续服务,工程院副院长夏富军带领项目设计人员,赴西宁进行现场设计。新能源项目主管总工郭志身体不好,血压高,尽管如此,他为项目大大小小的电气问题尽心竭虑,从早忙到晚;分管总工刘海军,在土建布置创新技术研发中成绩突出;新能源部主任吉晓红孩子不过4岁,出差从没讲过条件;电气方面主任王为福曾亲自带队现场办公半个多月……

成果的取得还与所有职工的努力奋战、高度负责密不可分。乌兰电站项目设总杨宇东在现场坚守了3个半月,事无巨细,事必躬亲,直到发电凯旋;副设总随裕芬的儿子在外上学,暑假一直一人在家,快开学了她才顾得上回去送送孩子;职工张鹏整天在工地上协调工作,被太阳晒得很黑,回来后大家都亲切地喊他“小藏獒”。易县电站副设总张鹏率先进驻现场,冬季的严寒远远超出他的想象,他把所有棉衣棉裤裹在身上仍然冻得瑟瑟发抖,却依然尽心尽责地在工地协调各种问题;副设总沈冰珂在工地一待就是两个月,春节前才赶回郑州。

由于光伏电站项目工期非常短,压力很大,一个项目总是当年设计、当年发电,设计人员经常加班加点,女职工也不例外。在发电阶段,设计代表需要常驻现场,有什么问题立即派人解决,工地又多是荒漠荒山地带,工作环境非常恶劣。

2011年夏秋季节,乌兰电站工地蚊虫肆虐,时而烈日炎炎,时而阴雨连绵,设计代表经常出现缺氧、腹泻和感冒症状,他们到医院吸完氧、打完点滴,有的甚至等不到打完,就又投入到工作中。

2012年,为了促使德令哈光伏电站早日上马,公司的外业勘探队伍不远千里赶赴生产一线,与之俱来的是高原反应、狂风肆虐和零下20多摄氏度的严寒,在简易帐篷里技术人员常难以入眠。早上起来,水桶里面的水结了几厘米厚的冰,厨师不得不化冰取水做饭。工地四周荒无人烟,食物等生活用品都要到10多千米外的县城采购,钻机配件需从五六百千米外的西宁采购。有时候为换一个钻机配件,后勤人员要连夜赶赴西宁,两天两夜几乎不休息。

这里有太多职工的奉献,有太多感人的事迹,为了新能源项目,大家齐心协力,只为公司铸造一流的品牌。

“下一步,要从纯设计向总承包发展;引进国外先进设计理念,与全球最大的设计咨询公司合作,进一步提高设计水平;转变理念,提高光转换率,争取从14%左右提高到16%;为业主考虑,为业主节省投资。我们还有很多东西需要探索,需要付出更多努力。”夏富军对工程院光伏产业发展前景充满期待。

太阳花的美丽在于它的热烈奔放,就如同黄河设计公司光伏产业的未来,充满了活力和蓬勃的朝气,相信在不久的将来,会有更多美丽的“太阳花”在祖国大地娇艳绽放。


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