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摘要：因山地光伏电站所处地理位置地形高低起伏、坡向差异大，部分区域沟壑纵横交错，局部伴有小型水冲沟或高原岩石芽残丘，可利用面积大小不同、相对分散等各种复杂环境因素，导致此类型电站设计和施工难度极大。基于此，本文主要对基于复杂山地的光伏电站总图设计进行分析探讨。
关键词：基于复杂山地；光伏电站；总图设计
1、前言
随着“领跑者”项目的陆续开展，山地光伏电站的比例逐步增加，以往荒漠电站的设计经验和施工方案已远不能满足山地光伏电站的建设需求。鉴于此，本文着重论述复杂山地光伏电站的总图设计过程，并试图程式化。
2、复杂山地的光伏电站总图设计过程
2.1场地外部分析
2.1.1周围道路交通条件
利用地图查看周边主要道路，选取合适的进站道路，保证道路畅通并能连接交通干道，再结合现场踏勘和地形图，查勘宽度、纵坡、荷载等是否满足，进行分析比选。
2.1.2输出线路方向
根据接入报告，了解接入地区变电站位置。管理区一般位于总图中离接入变电站最近的方位，以此初步确定管理区在总图中的位置，并确定输出线路高压走廊的走向，减少对站内子方阵的分割，尽量顺沿站区内道路。35kV，110kV，220kV出线高压走廊宽度分别为12~20m，15~25m，30~40m。
2.1.3相邻场地状况
周边如有房屋，高山，树林，架空线路，发射塔等，需考虑其阴影。周边如有动物养殖场等，管理区应布置于其全年最小风频的下风侧，避免气味吹向管理区。
2.2场地内部分析
2.2.1绘制山脊线及山谷线
总图设计以地形图为底图，为理清地形特点，首先绘制出场地内的山脊线和山谷线。
2.2.2雨水径流走向
山脊线附近的雨水，以山脊为界，流向山脊两侧，沿着山坡流向谷底，汇集到山谷线附近，集中流向下流或汇集成水沟。分析和区划出各雨水汇流区域，标出径流方向。
2.2.3划分坡向和坡度范围
将坡向划分为南坡、北坡、东坡、西坡、东南坡、西南坡、东北坡、西北坡等8个方位。尽量统一间距，但无需全厂只用一种间距而浪费土地。将坡度划分6档：0°~5°，5°~10°，10°~15°，15°~20°，20°~25°，25°~30°。
2.2.4初步确定光伏区的可利用地范围
先把北坡、东北坡、西北坡的场地暂列入不可利用地块。因此类坡向阴影较长，不但浪费土地，也增加电气汇接线路，浪费电缆，增加电压损耗，导致系统整体效率偏低。把坡度超过25°的东坡、西坡地块暂列入不可利用地块。该类坡度、组件前后间距非常大，不利于施工及安装。对于南坡超过35°的地块，也列入不可利用地块，因为施工困难，易造成水土流失。根据以上筛选，再结合退避相邻场地的影响，光伏区可利用地范围基本确定。
2.3管理区总平面布置
管理区占地比重小，先确定其位置再框出其用地，10kV用地1500m2，35/66kV用地9690m2，110kV用地15850m2。管理区选址应兼顾以下几点：靠近接入地区变电所的方位；位于厂区边缘且地势较高地段；方便进出线，留足高压走廊；方便连接厂外道路；地势相对平坦，避免填方地段。
2.4光伏区平面布置
2.4.1计算出光伏组件前后的间距
计算出0°~5°，5°~10°，10°~15°，15°~20°，20°~25°，25°~30°范围内组件的间距。
2.4.2布置光伏组件
根据计算的间距，在可用地范围内逐一布置组件。注意以下细节：（1）避开冲沟，山谷；（2）考虑田坎高差的影响；（3）坟地周边留出空间。
2.4.3子方阵的划分
将光伏区划分为若干个子方阵，零散布置的组件根据地形情况，若难以与周边地块内的阵列排布组成完整子方阵则予以删除。在子方阵的中心布置箱变和逆变器，组件至逆变器的距离不宜大于250m。箱变和逆变选择地势较高处，避开不良地质，留有检修场地。
2.5站内道路设计
站内道路应满足设备运输、安装和运行维护的要求，串通站内箱变和逆变器。先计算拟建道路起点至终点直线距离的纵坡，如坡度远大于10%，需沿坡展线选线。如等高距1m时，道路按照8%纵坡设计，则每段展线长为12.5m，通过连接半径为12.5m的圆弧与等高线的交点确定道路走向，再局部取直完善线路。道路宽度不小于4m，转弯半径不小于7m。
2.6竖向设计
2.6.1管理区竖向设计
两种竖向设计形式：平坡式适用于自然坡度较缓场地；台阶式适用于自然坡度较大，或梯田或台地。平坡式：场地坡度控制在2%之内，整平标高应经济合理，且自然排水方向应与山坡主体坡向一致，以减少土方量及附属设施的工程量；台阶式：将场地设计为几个台地，将建构筑物顺应台地长度方向布置，台阶之间采用护坡或挡土墙连接。重点关注管理区与光伏区的衔接，管理区入口的道路需满足道路纵坡要求，若不满足，需展线延长线路或更改出入口方位。
2.6.2光伏区竖向设计
竖向设计时，利用原有地形，随坡就势布置组件。由于山地生态脆弱，为减少水土流失，再者原有地表径流系统已成型，竖向设计保持和利用原有径流系统，适当取弯为直，局部拓宽，顺应地形适度改造，最大程度地减少对生态环境破坏。对处于发育中的冲沟，阻止其发展，需要局部铺砌，植树育草。
2.7防洪设计
不局限于分析场地内的雨水径流，还需分析红线外周边山体的情况，利用地图识别分水岭、各水系的关系及洪水影响范围等。山区电站选址，一种位于山谷内平地内，另一种位于大的山坡上。第一种是在厂区外边缘上方设置山坡截洪沟，在厂区上东西一侧或两侧设置排洪沟，将雨水引入至附近水系，防止上游水直接危害厂区。第二种是在厂区下方一侧或两侧设置排洪沟，将雨水引至附近水系。截洪沟或排洪沟选用梯形断面，采用浆砌片石修筑。其布置原则为避开厂区，尽量利用原有的沟渠，选线因势利导，顺其自然。
3、案例分析
选用一个复杂山地项目为例，参照上述过程，予以说明。项目背景：自然高程180~260m，纬度41.1°，最佳倾角38°。设计过程：根据场地内外部分析，两条进场道路布置在场地东侧和西侧，开关站布置在场地北侧中部，划分坡向、雨水径流方向，如图2所示。计算出不同坡向坡度范围的距离，如表1所示。最后选用相应间距，布置组件，划分子方阵，完成平面布置，如图3所示。
表1 不同坡向坡度范围组件间距
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图2 场地内部分析 图3 总平面布置
4、结语
随着光伏电站容量不断增加，地势平坦、建设条件较好的土地资源日趋减少，山地等建设条件次之的土地将成为重要的光伏电站建设资源。然而由于山地光伏电站的复杂环境因素，导致系统匹配损失大，给设计和施工造成一定难度。本项目提出的总图布置方法能够很好地解决现阶段复杂山地光伏电站所面临的难题，为后期山地光伏电站设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]宋娟.浅谈山地光伏项目总平面布置[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（13）：4418.
[2]王世朋.关于山地光伏电站优化设计问题的几点探讨[J].低碳世界，2016，（7）：70－71.