水上光伏施工作业平台搭设及应用

张 ,铭,孟立强,姜健

[摘要]

光伏发电系统一般都应用于陆地环境，然而对于地面光伏，日益稀缺的土地资源对大型地面光伏电站的制约效应已日益凸显，更为广阔的水域空间则成为光伏发电的新宠，利用在浮体上架设光伏组件串联漂浮在水面上进行发电，无需占用宝贵的土地资源。

本文将北京顺义水上光伏发电项目的施工平台搭设方案进行探讨分析，旨在对类似项目提供一种施工方法，用以提高施工效率，降低施工风险和工程造价。

[关键词] 施工作业平台、平台选择、平台应用

一、概述

本工程位于北京市顺义区，发电优先自用，余电上网。利用北京市顺义新城生态调水管理中心安装5.5MW分布式光伏发电项目，为水面布置。水上光伏安装区域轮廓形状接近于V型，水面东西长569米，南北长187米；水池面积135811平方，组件占用面积54810平方米，水池最深处约20米。

二、施工难点

（1）施工水域为人工修建水池，施工期处于枯水期，水面及陆地高差较大，岸边坡度大，周边护坡树木高大茂密，大型机械操作困难，施工空间严重不足。

（2）本工程工期紧张，水池深度较大，最深处达20多米，水面作业危险重重。

（3）水面光伏组件占用面积大，结构组件多，连接工作量大，水面操作场地受限，安装难度加大。

三、平台选择分析  

方案一：利用水上操作平台直接在水面上安装

利用空油桶作为浮体和槽钢作为支撑框架，搭设临时水上操作平台，在平台上组装小单元光伏组件，然后入水后再连成大单元进而形成光伏方阵。

（1）主要材料及设备

序号	名称	规格	数量	单位	用途
1	空油桶	208L φ585×885mm	30	个	水上浮体
2	槽钢	10#	70	米	承重框架
3	胶合板	1220×2440mm	30	张	平台板

（2）优点

利用水上操作平台就地进行组装，组装后直接入水拼装成光伏方阵，可减少支架变形的风险，减少了水上托运的工作量。

（3）缺点

增加了水面的工程量和人员水上作业落水的安全风险，零配件全部需要由托运船倒运到安装位置，大大增加了二次倒运工作量，工作效率会有一定降低，不利于工期的保证。

方案二：利用水岸交界处岸边斜坡自然土地作为施工平台

按照安装作业面的要求，在调水中心东侧区域设置组装平台，主要利用水岸交界处岸边自然土地简单改造而成，对场地到水池之间进行简单的平整和压实。

（1）主要材料及设备

序号	名称	规格	数量	单位	用途
1	推土机		1	台	平台平整
2	胶合板	1220×2440mm	100	张	平台铺设
3	绳索	50M	4	根	拖拽

（2）优点：改造后的施工作业平台为斜坡直至水面，可以在组件分组安装后，拖入水面，很好的避免了方案一中吊装时造成的设备损坏事故发生，且施工作业平台为斜坡地面，不影响施工工人发挥地面施工的丰富经验。进度、质量、安全比较容易管控。

（3）缺点：

由于项目所在地为正在运行中的污水处理站，相关设施不允许移动改变。造成改造的施工作业平台较为狭小，不满足大面积成组组装，施工速度受限，而且平台坡度较大，拖拽安装后的成品下水，受水面波动影响容易使浮体支架变形。

方案三：岸边水上施工平台

将东侧岸边平整地面作为物资存放场，在临东侧的水面上利用浮体搭设组装平台，并铺设胶合板，保持平台平整稳定，周围设置安全防护栏杆。

（1）主要材料及设备

序号	名称	规格	数量	单位	用途
1	胶合板	1220×2440mm	200	张	平台铺设
2	绳索	50M	4	根	拖拽

（2）优点

本方案吸取了方案一和方案二的优点，施工作业面积能够满足安装需要。由于是水面平台，采用了密布浮筒及铺设木板方案，平整度和稳固度都得到保障，既能发挥工人丰富的地面光伏安装的能力，又能避免组件安装后的成品造成损坏。水上平台的边沿与水面几乎没有高差，不会造成入水后的冲击损坏，而且可以将安装后的组件根据组装进度一批批的推入水中，实现施工平台的不间断施工，工作效率和质量都能得到保障。

（3）缺点

平台表层由木板铺设，表面较为光滑，施工过程需额外注意脚下安全，避免滑倒摔伤。后期施工需要逐一将用于建造平台的浮筒拆卸进行成品安装。可能造成连接件的损耗。

四、水上施工平台的搭设及应用

经过各个方案的对比分析，选择施工速度快，质量、安全和进度制约因素较小的水上施工平台（方案三）在本工程进行实施。

4.1工艺流程

平台搭设→浮体拼装→支架安装→组件安装→托运就位。

4.2平台搭设

根据施工平台搭设图和现场实际情况，在东侧岸边水面利用正式浮筒在水面上搭建操作平台，然后在浮体上满铺竹胶板，在平台周围搭设防护栏杆保证安全。

（1）组装平台的设计尺寸为：平台长28米左右，宽12米左右（详见附图）。平台组装后，可以一次组装16排即48块组件，组件单个约24公斤左右；作业人员38人左右作业人员，体重平均按75公斤核算；27块浮体（20米长×12米宽），浮体和支架的重量为20kg/m2（浮体和支架各为10kg）。

（2）浮筒临时组装平台的承载力计算：

本工程浮筒产品具有较高承载力,筒体平稳、耐久，每平方米的安全承载力为100kg（浮力可达350kg以上）。

平台的承载力=长×宽×每平米的承载力=28×12×100＝33600kg=33.6t。

平台上的实际重量=组件重+浮体支架重+人体重=48×24+20×12×20+75×38=8802 kg=8.802t。

平台的静承载力安全系数为33.6÷8.802=3.82倍（不考虑风载等动荷载条件下）。

4.3平台应用

根据现场作业平台实际情况，在漂浮方阵平台上拼装后逐步下水。按组件拼装方向下水（由东向西下水）即方阵最西侧一边先入水，按施工方案建议的拼装方式、水上整个方阵自西向东拼接。

方阵施工蓝图以南北向运维通道为分界线由西往东标为1号、2号、3号、4号、5号方阵（详见附图），整体施工顺序从1方阵开始逐步拼接至5方阵，在水面连接直到全部拼接完成。

根据蓝图上每个子方阵组件下方浮体排布由南往北分段在平台施工下水，再由南往北水面拼接。例如1号方阵由南往北分为4、12、16、16、16、4排组件、东西向40组组件，组装方案为由4、12、16、16、16、4排组件组装后依次下水，由南往北在水面对接为一个方阵。

4.4平台拆卸

当平台所用以外的浮筒全部按图纸要求安装完成后，将平台四周栏杆及铺设胶合板拆除，按照设计图纸进行剩余部分的浮筒、组件、支架安装，拖入设计发电水域进行固定接线。

五、总结

本文基于北京市顺义新城生态调水管理中心安装5.5MW分布式光伏发电项目，分析了施工平台的选择及水上施工平台的搭建应用。水上光伏施工平台具有拆装方便且稳定性好的优点，很好的避免了超大件吊装、水上作业的危险性，提高了施工效率，并对原始环境的损坏及施工辅助设施的浪费达到最小。

建议：在以后类似的工程项目，根据现场情况和方阵施工蓝图搭建能够满足组装支架和组件最大同时下水角不大于3度的作业施工作业平台，这样大面积组装下水会更顺利、效率也更高。

六、作者简介

张  铭：男、35岁本科、工程师、现任中国能源建设集团北京电力建设有限公司方山光伏项目经理、电话[phone]；

孟立强：男、39岁、大专、现任中国能源建设集团北京电力建设有限公司北京顺政光伏项目经理、电话[phone]。