隨著全球能源結構的轉型,可再生能源的開發利用日益受到重視。水面光伏電站作為一種新興的光伏發電模式,憑借其獨特的優勢逐漸成為關注的焦點。其中,電纜的鋪設方式對于確保電站安全穩定運行、提高發電效率及降低維護成本至關重要。
適用場景:適用于水深較淺(一般小于 3m)的水域,如魚塘、淺灘等。
施工流程:先將光伏組件安裝在由熱鍍鋅鋼支架和 PHC 管樁組成的基礎結構上,使樁頂高度高于洪水水位一定距離。之后,在道路兩側或岸邊布置電氣設備,升壓站選址在岸上。電纜則采用橋架敷設的方式,將橋架固定在管樁基礎上,從光伏組件連接至電氣設備。
優缺點:優點是穩定性高,不易受水面波動影響;缺點是施工受水深限制,且在水域環境復雜時,橋架安裝難度較大。
適用場景:常用于水深大于 3m、水體穩定且受臺風影響小的水域,如湖泊、水庫等。
施工流程:先通過錨固系統將浮體固定在設計位置,錨固方式根據離岸距離和水深選擇,如近岸用繩索或撐桿,遠岸且水深大時用混凝土錨塊和拉簧。然后,將電纜及電纜橋架沿浮筒敷設,并根據水位變化預留足夠余量。箱式逆變器及變壓器可放置在混凝土浮臺上,做成全漂浮式的光伏電站。
優缺點:優點是不占用土地資源,對水體生態環境影響小;缺點是技術要求高,需要定期檢查維護錨固系統和電纜連接部位。
原理及結構:針對水面波動和水位變化易導致電纜扯斷的問題,采用了 S 形電纜敷設組件。包括漂浮在水面的箱變浮臺、光伏陣列和電纜安裝組件,電纜安裝組件由若干個浮體和碳素波紋管組成,浮體數量為 5 - 8 個,依碳素波紋管排列,浮體兩側有空心支撐桿,內部穿鋼絲繩,相鄰支撐桿間安裝拉力彈簧和管線限位桿,抱箍將碳素波紋管固定在限位桿上。
工作過程:當水面波動或水位變化時,電纜安裝組件隨浮體產生形變,由于鋼絲繩長度冗余和拉力彈簧的彈性作用,以及滑動限位組件的設計,可避免電纜因過度拉扯而損壞,有效保護電纜并延長其使用壽命。
設計思路:考慮到電纜承受水面波浪荷載及風荷載產生的疲勞應力問題,研發了新型柔性連接電纜敷設裝置。該裝置通過電機驅動、部署塊滑動、夾槽卡槽配合等結構,實現對線纜的靈活收納與防護,減少電纜的疲勞破壞。
實施效果:在實際工程應用中,此裝置能夠適應水面環境變化,有效減少了電纜的疲勞損傷,降低了檢維修成本,提高了電站運行的穩定性和可靠性。
施工前準備:詳細勘察采煤沉陷區的水域地質情況,制定合理的敷設路線和施工方案。準備好所需的電纜、敷設設備及相關工具,確保設備性能良好且數量充足。同時,做好施工安全培訓和技術交底工作。
敷設過程中的關鍵環節:嚴格按照設計要求進行電纜敷設,控制好敷設深度和間距,避免電纜外露或交叉重疊。在電纜轉彎處、進出水域處等關鍵部位,要采取特殊的防護措施,如增加防護套管、加強固定等。同時,要密切監測水下情況,防止電纜在敷設過程中受到外力破壞。
施工后驗收與維護:敷設完成后,進行全面的驗收檢查,包括電纜的絕緣性能、通斷情況、敷設深度和路徑等是否符合要求。建立長期的維護機制,定期對水下集電線路進行巡檢和維護,及時發現和處理潛在的問題。
水面光伏電站電纜的鋪設方式多種多樣,不同的鋪設方式各有其特點和適用范圍。在實際項目中,需要綜合考慮水域條件、電站規模、技術要求和經濟成本等因素,選擇合適的電纜鋪設方式。同時,不斷探索和應用新的技術和方法,如 S 形電纜敷設組件、柔性連接電纜敷設裝置等,以提高電纜的安全性和可靠性,降低維護成本,促進水面光伏電站產業的健康發展。