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荒原遍開“太陽花”――黃河設計公司進軍光伏新能源產業記

發布日期：2013-08-30

編輯：孫俊東吉曉紅

來源：孫俊東吉曉紅

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可能你難以想到，在青藏高原北部，遙遠的柴達木盆地東端的荒漠中，有這么一大片美麗的“太陽花”，方圓數千米的藍色海洋映照碧云高天，乍看之下似有波浪翻涌的動感。

不要小看了這片“太陽花”，每年它可以利用太陽光的能量生產出8130.94萬度電，成為青海省海西電網的重要電源和青海省電力的重要補充。

這片“太陽花”即是烏蘭50兆瓦大型并網光伏電站的電池板，出自黃河設計公司的“大手筆”――2011年10月并網調試成功，全場25個方陣，91520個電池板獨立基礎，占地約1.2平方千米，當時國內海拔3000米以上的第一大光伏電站。

在河北易縣的一座荒山上，同樣閃耀著這樣一片亮麗的太陽之花。它不僅給荒山披上了錦繡羽衣，點綴了荒漠中的寂寥曠景，而且創造了寶貴的電能資源，成為易縣人民的福祉。

不僅如此，在工廠寬闊的房頂上，也有黃河設計公司的杰作，他們甚至可以將美麗圖畫繪制在任何地方，只要有陽光，就可以“種植”出美麗的“太陽花”。不久的將來，在河南濟源市的一片廠房上，也將盛開這樣一片奪目的“花朵”。

朝夕爭得云天闊

7月底，青海省德令哈光伏電站將并網發電，這是黃河設計公司在一系列光伏新能源工程建設鏈條中的又一項成果。

黃河設計公司的光伏產業起步不算太早，發展卻很快，自2011年建成當時國內規模最大、海拔最高的青海烏蘭光伏電站之后，短短幾年時間，完成了從模仿設計、自主設計到創新設計的跨越之路。

黃河設計公司工程設計院是光伏技術支撐單位。該院是黃河設計公司的第一大院，經濟規模、綜合實力都占據了公司相當大的比重。近年來，工程院在傳統水利水電業務的基礎上，積極跨向風能、太陽能、市政地鐵等新領域，僅在新能源領域，去年產值就達到1600萬元。

工程院副院長夏富軍告訴記者，早在2008年，公司領導就瞄準了光伏市場，在光輻射較好的青海烏蘭等地開展了大量勘測、科研等前期工作。但在當時，國內光伏產業還處于探索階段，發展相對緩慢，那幾年時間里，公司默默積累了大量豐富的第一手資料，完成了青海烏蘭光伏電站的可行性研究報告。

2011年開始，國家對光伏產業發展政策支持力度加大，黃河設計公司抓住機遇，在《2011~2015年公司發展戰略》中提出未來10年在風光電新能源建設高峰期大力開展新能源業務的指導思想。工程院積極落實公司戰略，于2011年4月迅即成立了“新能源工程項目設計部”，在業務不斷擴大基礎上，于2012年3月正式更名為“新能源工程設計部”。

“2011年5月18日，接到了青海烏蘭光伏電站業主的電話，要求‘6月開工，9月底發電’！時間太緊張了！電站的規模也由原來設計的20兆瓦擴大到50兆瓦，這在當時是國內最大的，而且電站地處青海，海拔高，氣候嚴寒，施工條件不利，但是，我們最終還是圓滿地完成了任務，這是我們邁向光伏產業的第一個工程，是成功的第一步。”夏富軍現在回憶起來，內心仍充滿自豪。

4個月過去了，電站如期投入發電，黃河設計公司的成績和實力得到了業主的盛贊?！爸阅軌虺晒?，一是因為我們背后有黃河設計公司綜合甲級資質大院的靠山；二是因為有扎實前期工作的鋪墊；三是依靠我們干部職工奮勇拼搏、大膽創新。在這項工程中，我們在光伏發電領域迅速積累起自己的核心技術?！毕母卉娬f。

烏蘭光伏電站可行性研究報告獲得2011年河南省優秀工程咨詢成果一等獎。隨后短短兩年時間內，黃河設計公司又承攬了河北易縣光伏電站、德令哈光伏電站、濟源分布式光伏電站等工程，打響了一次又一次戰役。

妙筆繪得藍圖燦

看起來漫山遍野的電池板矩陣氣勢恢宏，做起來可是有相當難度的。尤其是工程的設計環節，決定整個電站建設的成敗。

光伏是太陽能光伏發電系統的簡稱，是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的新型發電系統，有獨立運行和并網運行兩種方式。

光伏電站對兩個條件要求甚高，一個是地，一個是光資源。由于草原、耕地不能占用，光伏電站多建在荒山荒漠等條件復雜而艱苦的地帶。光伏電站是微利行業，設計好才能贏得利潤，否則可能就見不到效益。

在環保意識越來越強、標準越來越高的今天，設計過程中，業主單位在控制投資、環境保護、發電盈利、建設周期等方面提出了較高的要求，條條框框之下，設計工作往往面臨極其嚴峻的挑戰。

首先，在大型光伏電站的設計中，光伏面板眾多，規模巨大，面板之間哪怕有1厘米的間距差別就可能導致發電效益的巨大差異，對要求嚴格的占地面積也會產生相當大的影響。特別是復雜地形光伏，每組面板角度的設計，都要統籌考慮地形、陽光照射角度等因素，確保面板在太陽角度變化過程中不被相互遮擋，不產生陰影和“黑斑“，達到最大的發電效益。

其中，工程設計涉及到復雜的物理、數學、化學、光學等學科領域，需要巧妙而準確地解決間排距計算的核心問題，要對太陽光線被遮擋后在三維空間中形成的立體遮擋區域進行精確計算，還要綜合分析復雜地形條件下單個組串產生陰影、太陽入射角、地面坡度、光伏組件組串布置方向及組件傾角等一系列對發電效益產生影響的問題。

對此，黃河設計公司率先使用了三維軟件對電池板布局進行模擬，作為核心技術之一，通過三維演示和模擬，綜合地理位置、季節及每天太陽光照角度和強度等條件，通過方案比對確定最佳的布置方案，以求在光伏面板不產生遮擋的情況下盡量減少占地面積。

而在荒山上布置光伏電站與在荒漠中又不一樣，需要研究在雙向坡度的陽面山坡上，使方陣布置緊湊，盡量少動土方，方陣內太陽板組串布置合理，達到最大發電量。

對此，黃河設計公司技術人員在傳統布置形式的基礎上，提出了空間組串的布置方式。通過三維模擬確定最佳面板的方位角、面板傾角和在自身平面內的旋轉角，適應山地地形。

其次，為了在生態環境本來就脆弱的荒漠、荒山地區，盡量減少土層擾動，防止水土流失，黃河設計公司堅持“綠色設計”理念。在進行支架基礎設計時，首次應用了螺旋樁，像擰螺絲一樣把地樁“擰”進土石里，最大程度地減少地表擾動，縮短建設周期，大幅降低綜合建設成本。對于高原、高山上的凍土層地表，按照傳統做法，設備電接地需要接在凍土層以下，方能達到電阻要求，而凍土開挖對地表擾動肯定很大，水土流失會很嚴重，經過技術人員的創新設計和反復論證，最終避免了大面積凍土層的開挖，建成后經測試電阻符合相關要求。

青海省德令哈場區地形復雜，沖溝分布廣泛，二期設計結合場地實情，隨地形采用“蓬皮布置方案”，減少了土方的開挖，盡最大可能保護了脆弱的高原生態環境，減少了業主近350萬元的投資，縮短了工期。

此外，電氣技術匹配也是非常關鍵的。采用合適的方案，可以大大節約成本。在方陣布置過程中，黃河設計公司引入“逆變升壓單元”的概念，將本來需要兩套的計算機子陣合并成一套，僅此一項即在烏蘭光伏電站建設過程中節約了1000萬元資金，經濟效益顯著。同時，黃河設計公司合理選擇電氣設備，最大程度減少能量損耗，首次在光伏電站設計中采用三繞組變壓器，達到最大送輸電效益。

在烏蘭光伏電站的防雷問題上，按照一般做法，需加設專門避雷裝置，多達500根避雷針的防雷成本甚至高于電池板成本，而且遮擋陽光，弊端較多。技術人員大膽創新，采用金屬框直接接地的方式解決問題，運行到目前尚未發生雷擊事件。

對于不同的地形條件和要求，總有不同的技術難題，但不管什么樣的技術難題，黃河設計公司的職工們總能夠想辦法克服。

在易縣電站業主單位中國電力投資集團河北分公司組織的設計成果審查會上，專家組表示：“這是我們內部審查中看到的最高質量的設計成果，你們黃河設計公司的服務也是最好的。”

出于信任，中國電力投資集團河北分公司隨后又與黃河設計公司簽下了兩個荒山光伏電站的建設項目。

眾手澆灌百花開

談到經驗時，工程院領導表示，黃河設計公司光伏產業發展迅猛，一方面得益于公司強大的綜合實力和人才優勢；另一方面是因為公司領導高度重視，親自上高原查勘，員工齊心協力、眾志成城，大家都希望把這項事業走得更遠、更好。

只要項目需要，公司總經理張金良就會給予大力支持，積極與相關部門溝通協調。許人、馬躍生兩位副總經理親自去跑項目，工程院院長牛富敏帶隊回訪電站運行情況，為業主提供后續服務，工程院副院長夏富軍帶領項目設計人員，赴西寧進行現場設計。新能源項目主管總工郭志身體不好，血壓高，盡管如此，他為項目大大小小的電氣問題盡心竭慮，從早忙到晚；分管總工劉海軍，在土建布置創新技術研發中成績突出；新能源部主任吉曉紅孩子不過4歲，出差從沒講過條件；電氣方面主任王為福曾親自帶隊現場辦公半個多月……

成果的取得還與所有職工的努力奮戰、高度負責密不可分。烏蘭電站項目設總楊宇東在現場堅守了3個半月，事無巨細，事必躬親，直到發電凱旋；副設總隨裕芬的兒子在外上學，暑假一直一人在家，快開學了她才顧得上回去送送孩子；職工張鵬整天在工地上協調工作，被太陽曬得很黑，回來后大家都親切地喊他“小藏獒”。易縣電站副設總張鵬率先進駐現場，冬季的嚴寒遠遠超出他的想象，他把所有棉衣棉褲裹在身上仍然凍得瑟瑟發抖，卻依然盡心盡責地在工地協調各種問題；副設總沈冰珂在工地一待就是兩個月，春節前才趕回鄭州。

由于光伏電站項目工期非常短，壓力很大，一個項目總是當年設計、當年發電，設計人員經常加班加點，女職工也不例外。在發電階段，設計代表需要常駐現場，有什么問題立即派人解決，工地又多是荒漠荒山地帶，工作環境非常惡劣。

2011年夏秋季節，烏蘭電站工地蚊蟲肆虐，時而烈日炎炎，時而陰雨連綿，設計代表經常出現缺氧、腹瀉和感冒癥狀，他們到醫院吸完氧、打完點滴，有的甚至等不到打完，就又投入到工作中。

2012年，為了促使德令哈光伏電站早日上馬，公司的外業勘探隊伍不遠千里趕赴生產一線，與之俱來的是高原反應、狂風肆虐和零下20多攝氏度的嚴寒，在簡易帳篷里技術人員常難以入眠。早上起來，水桶里面的水結了幾厘米厚的冰，廚師不得不化冰取水做飯。工地四周荒無人煙，食物等生活用品都要到10多千米外的縣城采購，鉆機配件需從五六百千米外的西寧采購。有時候為換一個鉆機配件，后勤人員要連夜趕赴西寧，兩天兩夜幾乎不休息。

這里有太多職工的奉獻，有太多感人的事跡，為了新能源項目，大家齊心協力，只為公司鑄造一流的品牌。

“下一步，要從純設計向總承包發展；引進國外先進設計理念，與全球最大的設計咨詢公司合作，進一步提高設計水平；轉變理念，提高光轉換率，爭取從14%左右提高到16%；為業主考慮，為業主節省投資。我們還有很多東西需要探索，需要付出更多努力?！毕母卉妼こ淘汗夥a業發展前景充滿期待。

太陽花的美麗在于它的熱烈奔放，就如同黃河設計公司光伏產業的未來，充滿了活力和蓬勃的朝氣，相信在不久的將來，會有更多美麗的“太陽花”在祖國大地嬌艷綻放。