上海新能源預(yù)制艙在光伏電站中的應(yīng)用，建設(shè)效率提升方案?
隨著光伏電站規(guī)模化、集約化發(fā)展，傳統(tǒng)土建配電設(shè)施存在施工周期長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)繁瑣、環(huán)境影響大等痛點(diǎn)。新能源預(yù)制艙已成為解決光伏電站建設(shè)效率瓶頸的關(guān)鍵設(shè)備，具有“工廠集成預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)快速組裝”的模塊化優(yōu)勢(shì)。本文將詳細(xì)闡述其關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，并提出圍繞全過(guò)程優(yōu)化提高建設(shè)效率的方案，幫助光伏電站實(shí)現(xiàn)“快速建設(shè)、早期并網(wǎng)”。
一、光伏電站重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域新能源預(yù)制艙
新能源預(yù)制艙采用鋼結(jié)構(gòu)外殼，集成電氣設(shè)備、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)施。根據(jù)其功能，可分為三類：逆變預(yù)制艙、變壓預(yù)制艙和控制保護(hù)預(yù)制艙，準(zhǔn)確適應(yīng)光伏電站的電力轉(zhuǎn)換和控制需求。
(1)逆變階段：直接運(yùn)行交流的“高效轉(zhuǎn)換站”
光伏陣列產(chǎn)生的直流電需要通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，傳統(tǒng)的逆變房選擇“土建”設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，工期長(zhǎng)達(dá) 40-60 天。逆變器預(yù)制艙在工廠內(nèi)完成逆變器、DC配電柜和散熱系統(tǒng)的集成調(diào)整。運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，只需完成基礎(chǔ)固定和電線連接，2-3 天空可以投入運(yùn)行。以 50MW 以光伏電站為例，配備 10 臺(tái) 5MW 與傳統(tǒng)模式相比，逆變預(yù)制艙縮短了工期 80%的機(jī)艙密封設(shè)計(jì)可以適應(yīng)沙漠、高原等惡劣環(huán)境，降低設(shè)備故障率 35% 以上。
(2)變壓階段：電能并網(wǎng)的“快速升壓站”
光伏電站輸出的低壓交流需要通過(guò)升壓變壓器升至高壓并入電網(wǎng)。傳統(tǒng)升壓站的土木工程涉及基礎(chǔ)澆筑、墻體砌筑等多個(gè)環(huán)節(jié)，受雨雪天氣影響較大。變壓預(yù)制艙集成了變壓器、高壓開關(guān)柜、避雷器等設(shè)備。電氣接線和耐壓試驗(yàn)在工廠完成，混凝土基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)澆筑（1-2）天）、吊裝艙體（1 天 / 臺(tái)）、連接出入線(1) 天 / 臺(tái)），單座 35kV 壓縮變壓預(yù)制艙建設(shè)周期 5-7 與傳統(tǒng)的升壓站相比，天 3-4 幾個(gè)月大幅縮短。
(3)控制保護(hù)階段：電站運(yùn)行維護(hù)的“智能指揮中心”
控制和保護(hù)預(yù)制艙集成監(jiān)控主機(jī)、通信設(shè)備和保護(hù)裝置，收集光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程操作設(shè)備和故障預(yù)警。預(yù)制艙出廠前，與逆變器和變壓器設(shè)備完成聯(lián)合調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)插入電源即可“即插即用”。同時(shí)，配備溫濕度控制和消防報(bào)警系統(tǒng)，支持無(wú)人值守操作和維護(hù)，可減少溫濕度控制和消防報(bào)警系統(tǒng) 60% 適應(yīng)光伏電站信息化管理需要的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員。
二、提高施工效率的關(guān)鍵實(shí)施方案
新能源預(yù)制艙的應(yīng)用需要依靠“標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制、系統(tǒng)化施工、智能協(xié)同”三個(gè)維度進(jìn)行改進(jìn)，從而提高光伏電站建設(shè)的全周期效率。
(1)預(yù)制階段：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)縮短外部周期的模塊化生產(chǎn)
統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：制定預(yù)制艙尺寸規(guī)范(例如) 2.5m×6m×3m、3m×8m×3.5m 等常規(guī)型號(hào))，設(shè)備布局遵循“電氣安全距離”運(yùn)維便利性原則，減少定制設(shè)計(jì)時(shí)間。例如，逆變器預(yù)制艙內(nèi)逆變器與DC柜之間的間隔統(tǒng)一設(shè)置為 1.2m，考慮到安全和施工效率。
并行模塊化生產(chǎn)：將預(yù)制艙分解為四個(gè)模塊：機(jī)艙結(jié)構(gòu)、設(shè)備集成、電氣接線和輔助系統(tǒng)，并在工廠內(nèi)并行生產(chǎn)。機(jī)艙鋼結(jié)構(gòu)焊接（2-3）天 / 臺(tái)）、設(shè)備安裝調(diào)試(3-4 天 / 臺(tái)灣)同時(shí)進(jìn)行，單個(gè)預(yù)制艙的生產(chǎn)周期保持不變 7-10 天，比串行生產(chǎn)效率提高 50%。
出廠性能全方面檢驗(yàn)：建立“電氣性能”防護(hù)等級(jí)“環(huán)境適應(yīng)性”三重檢測(cè)系統(tǒng)，模擬光伏電站的實(shí)際工況 72 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行測(cè)試，確保預(yù)制艙運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后安裝“零故障”。
(2)施工階段：工藝優(yōu)化機(jī)械化操作，壓縮現(xiàn)場(chǎng)工期
多工序并行施工：光伏電站建設(shè)分為三個(gè)并行工序：“光伏陣列安裝、預(yù)制艙基礎(chǔ)施工、艙體吊裝調(diào)整”。在安裝光伏組件的同時(shí)，同時(shí)進(jìn)行預(yù)制艙基礎(chǔ)澆筑（選擇混凝土預(yù)制塊，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)間），實(shí)現(xiàn)“陣型與配電設(shè)施同步施工、同步竣工”。
高效機(jī)械化作業(yè)：選擇： 25-50 噸汽車起重機(jī)起重預(yù)制艙，單臺(tái)起重時(shí)間控制在1-2 小時(shí)；預(yù)埋螺栓用于連接艙體和基礎(chǔ)，而不是傳統(tǒng)的焊接，提高了安裝效率 3 倍。100MW 光伏電站的 8 預(yù)制艙可以是1-2 在一天內(nèi)完成所有吊裝。
簡(jiǎn)化電線連接：選擇“預(yù)制電纜”“快速插入接頭”設(shè)計(jì)，工廠提前定制電纜長(zhǎng)度和接頭，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需切割和壓接，只需對(duì)接快速插入接頭即可完成接線。單個(gè)預(yù)制艙的接線時(shí)間從 3-5 天縮短至 8-12 小時(shí)。
(3)協(xié)同階段：數(shù)字控制全鏈聯(lián)動(dòng)，確保落地效率
信息化管理平臺(tái)：搭建： BIM 全生命周期管理平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)制艙的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和工程進(jìn)度，通過(guò)數(shù)據(jù)可視化協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的連接，避免因信息不對(duì)稱而延誤工期。
供應(yīng)鏈協(xié)同保障：與預(yù)制艙制造商和設(shè)備供應(yīng)商簽訂協(xié)同協(xié)議，明確生產(chǎn)周期、交貨日期和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)責(zé)任，確保預(yù)制艙與光伏組件和支架同時(shí)到達(dá)，防止“其他設(shè)施”造成的施工停滯。
市級(jí)企業(yè)高效對(duì)接：利用預(yù)制艙“標(biāo)準(zhǔn)化、合規(guī)性強(qiáng)”的優(yōu)勢(shì)，提前與電力和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門溝通，簡(jiǎn)化項(xiàng)目審批和并網(wǎng)驗(yàn)收流程，縮短從施工到并網(wǎng)的整體周期。
三、應(yīng)用注意事項(xiàng)和效益分析
選擇適配原則：根據(jù)電站容量選擇相應(yīng)功率的預(yù)制艙(例如 10MW 電站配 2 臺(tái) 5MW 逆變艙）；寒冷地區(qū)選用帶加熱裝置的艙體，高溫地區(qū)加強(qiáng)散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
整體效益顯著：100MW 在選擇預(yù)制艙方案后，光伏電站的建設(shè)周期從 6-8 個(gè)月縮短至 3-4 每月，現(xiàn)場(chǎng)施工人員減少一次 60%，降低綜合建設(shè)成本，降低綜合建設(shè)成本 15%-20%；并網(wǎng)后運(yùn)維效率提高節(jié)省年平均運(yùn)維成本40%，節(jié)省年平均運(yùn)維成本 25 萬(wàn)元以上。
通過(guò)“工廠預(yù)制取代現(xiàn)場(chǎng)土木工程，模塊化集成取代分散安裝”，新能源預(yù)制艙從根本上突破了光伏電站建設(shè)的效率瓶頸。隨著標(biāo)準(zhǔn)化和智能化水平的提高，預(yù)制艙將成為光伏電站大規(guī)模高效發(fā)展的關(guān)鍵支撐，有助于加快新能源產(chǎn)業(yè)的實(shí)施。
