在安裝太陽(yáng)能組件之前平整場(chǎng)地的做法仍很普遍，Nevados Engineering公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Yezin Taha介紹了太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)如何幫助消除這一普遍做法，從而避免與場(chǎng)地平整相關(guān)的問(wèn)題、環(huán)境影響和成本。本文是Nevados公司最近發(fā)布的一份白皮書(shū)的執(zhí)行摘要。

自光伏產(chǎn)業(yè)誕生之初，土地平整一直就是建造大型太陽(yáng)能設(shè)施的必要步驟。雖然這種做法在所有類型的土木工程中都很常見(jiàn)，但大規(guī)模平整本身會(huì)破壞自然景觀，增加太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)、許可和建設(shè)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

在丘陵地帶的綠色太陽(yáng)能項(xiàng)目中，最大限度地減少平整帶來(lái)的負(fù)面影響尤其困難且成本高昂。隨著大型地面光伏市場(chǎng)的擴(kuò)大和成熟，這些場(chǎng)地變得越來(lái)越常見(jiàn)。

平整規(guī)模越大，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)就越大，許可負(fù)擔(dān)就越重。在平整規(guī)模大和/或管理不善時(shí)，減少侵蝕、重新植被和防止雨水污染的成本會(huì)大幅增加施工時(shí)間和成本，影響太陽(yáng)能資產(chǎn)的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和管理預(yù)算。在某些社區(qū)，尤其是在美國(guó)農(nóng)村地區(qū)，太陽(yáng)能項(xiàng)目的土地平整引發(fā)了當(dāng)?shù)厝藢?duì)太陽(yáng)能的反對(duì)，導(dǎo)致項(xiàng)目在開(kāi)工前就已停滯不前。是時(shí)候結(jié)束大規(guī)模平整的做法了。

好消息是，使用跟蹤支架提升發(fā)電量的大型太陽(yáng)能項(xiàng)目不再需要大規(guī)模平整土地。由Nevados公司開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的新型全地形跟蹤支架技術(shù)使太陽(yáng)能行業(yè)無(wú)需平整土地就可建造性能出色、具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的太陽(yáng)能電站。

部署在美國(guó)猶他州起伏地形上的 Nevados 跟蹤支架

太陽(yáng)能項(xiàng)目的平整流程

在不平坦的土地上進(jìn)行大型太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)時(shí)，會(huì)采用挖方和填充平整的辦法來(lái)平整地面。做法包括刮掉高處的土，然后用這些土和進(jìn)口土壤填平低洼處。在此過(guò)程中，可能會(huì)移動(dòng)數(shù)十萬(wàn)立方碼的土壤。

平整土地時(shí)，表土通常會(huì)被剝離或覆蓋，從而破壞土地的耕作或種植能力。穩(wěn)定土壤的植物根系可能會(huì)被移除，從而加劇侵蝕并增加下游地區(qū)的沉積物。情況嚴(yán)重時(shí)，侵蝕和沉積問(wèn)題可能會(huì)違反當(dāng)?shù)氐牧饔虮Ｗo(hù)法規(guī)，損害當(dāng)?shù)叵骱秃粗械膭?dòng)植物，并導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的施工延誤。

由于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能地面項(xiàng)目只能安裝在平坦的土地上，因此地勢(shì)平坦一直以來(lái)都是安裝大型地面光伏的要求。然而，能夠滿足開(kāi)發(fā)商關(guān)鍵要求(即地形平坦、靠近輸電基礎(chǔ)設(shè)施、成本低廉)的可行綠地現(xiàn)在非常稀缺：在許多市場(chǎng)中，太陽(yáng)能項(xiàng)目只能在地勢(shì)平坦的長(zhǎng)方形地塊上進(jìn)行，而這些地塊的位置非常適合部署大型地面光伏發(fā)電設(shè)施。

隨著平地不斷減少，開(kāi)發(fā)商越來(lái)越局限于在丘陵地帶安裝太陽(yáng)能項(xiàng)目。許多EPC公司已轉(zhuǎn)向大規(guī)模平整土地，以便在可用項(xiàng)目場(chǎng)地上實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)跟蹤支架技術(shù)所需的平地。平整的規(guī)模越大，風(fēng)險(xiǎn)也就越大，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，成本就會(huì)越高。

隨著行業(yè)的成熟，太陽(yáng)能項(xiàng)目的平整風(fēng)險(xiǎn)正迅速引起監(jiān)管機(jī)構(gòu)的更多關(guān)注。在美國(guó)，許多地方開(kāi)始意識(shí)到太陽(yáng)能電站的平整風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其管轄范圍內(nèi)的太陽(yáng)能項(xiàng)目實(shí)施暫停和地方級(jí)別的限制。在采取這些措施的地區(qū)，平整實(shí)際上讓項(xiàng)目停止了。

平整增加項(xiàng)目層面的成本和風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)行業(yè)領(lǐng)軍工程公司Primoris的數(shù)據(jù)，若要滿足暴雨污染防治計(jì)劃的要求，美國(guó)太陽(yáng)能項(xiàng)目平均每瓦特的額外成本為0.75美元。對(duì)于地形變化較大的場(chǎng)地，成本甚至?xí)摺?/p>

增加的負(fù)擔(dān) vs 額外的風(fēng)險(xiǎn)

如上表所示，平整土地增加了許可挑戰(zhàn)、項(xiàng)目施工延誤和成本超支的風(fēng)險(xiǎn)。所有這些風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)導(dǎo)致成本增加，項(xiàng)目利潤(rùn)下降。

平整帶來(lái)意想不到的問(wèn)題

當(dāng)場(chǎng)地準(zhǔn)備計(jì)劃包括大規(guī)模平整時(shí)，不可預(yù)見(jiàn)成本是多種多樣的。在每個(gè)執(zhí)行層面上，平整太陽(yáng)能項(xiàng)目場(chǎng)地都會(huì)面臨更高的意外延誤和意外成本風(fēng)險(xiǎn)。

平整活動(dòng)受到季節(jié)性限制，這意味著在許多地區(qū)，平整場(chǎng)地可能需要幾個(gè)月的額外時(shí)間來(lái)適應(yīng)與天氣有關(guān)的延誤，以及有限的平整施工時(shí)間。在平整作業(yè)期間和之后，極端天氣進(jìn)一步加劇了項(xiàng)目成本增長(zhǎng)和延期的風(fēng)險(xiǎn)。

在使用大型挖掘設(shè)備過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的隱藏地質(zhì)特征可能會(huì)延誤，甚至?xí)耆茐囊蕾囍卮髨?chǎng)地地形調(diào)整的項(xiàng)目。

此外，高昂的粉塵控制成本也是開(kāi)發(fā)商在地塊平整過(guò)程中經(jīng)常忽視的額外負(fù)擔(dān)，特別是在干旱地區(qū)。為了保護(hù)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量，平整土地時(shí)必須采取防塵措施。

在缺水地區(qū)，這可能意味著除了進(jìn)行粉塵控制活動(dòng)所需的設(shè)備和勞動(dòng)力外，還必須用卡車運(yùn)水到工地，這將增加大量額外費(fèi)用。

退役保證金費(fèi)率也可能構(gòu)成平整場(chǎng)地越來(lái)越大的負(fù)債。隨著人們對(duì)場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響以及與平整相關(guān)的合規(guī)范圍的了解越來(lái)越廣泛，平整流程很快就會(huì)成為債券發(fā)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

利用技術(shù)消除平整作業(yè)

路易斯安那州華盛頓教區(qū)的50MW Iris太陽(yáng)能電站是利用Nevados集成式全地形太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)平臺(tái)大幅降低平整要求的一個(gè)研究案例。

Primoris是Iris項(xiàng)目的施工公司。Primoris進(jìn)行了一項(xiàng)桌面研究，比較了傳統(tǒng)1P跟蹤支架與Nevados技術(shù)平臺(tái)在Iris項(xiàng)目中的土方工程和平整要求。研究結(jié)果表明，Nevados跟蹤支架減少了95%的平整要求和受影響土地的面積。

Primoris最終在Iris項(xiàng)目中使用了13MW Nevados跟蹤支架和37MW傳統(tǒng)2P跟蹤支架技術(shù)。這種具有成本效益的混合解決方案最大限度的利用了現(xiàn)有土地進(jìn)行太陽(yáng)能生產(chǎn)，最大限度的減少了土地平整作業(yè)。

Nevados：集成太陽(yáng)能技術(shù)平臺(tái)

Nevados太陽(yáng)能跟蹤支架采用專有產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可消除或大大降低太陽(yáng)能項(xiàng)目的平整要求。這種結(jié)構(gòu)的獨(dú)特之處在于采用了高度靈活的軸承和非連續(xù)扭矩管。Nevados可保持恒定的顯示高度，因此與典型的1P跟蹤支架相比，地面鋼材用量更少。

由于在整排跟蹤支架上使用的是連續(xù)扭矩管，大多數(shù)跟蹤支架需要平整土地。Nevados跟蹤支架采用分段式扭矩管和具有成本效益的柔性軸承，因此可以接受支柱之間高達(dá)15度(26%)的角度變化，所有軸承均可承受高達(dá)37%(20度)的最大坡度。Nevados跟蹤支架還使用標(biāo)準(zhǔn)化短樁，與傳統(tǒng)跟蹤支架相比減少了鋼材用量。

熱圖比較了傳統(tǒng) 1P 跟蹤支架和 Nevados 全地形跟蹤支架在 Iris 現(xiàn)場(chǎng)的平整要求。如表中所示，受影響的土地用顏色標(biāo)出。Nevados 跟蹤支架幾乎消除了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的所有挖方和填埋平整作業(yè)

任何地形都不盡相同，因此Nevados解決方案具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可定制性。我們提供三種不同的軸承選擇，采用相同的安裝和施工方法，使跟蹤結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)多變的地形。軸承類型可以在整個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混合和匹配，最大限度的利用可用土地部署太陽(yáng)能。

Nevados跟蹤支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便于安裝。由于傳動(dòng)系統(tǒng)和工廠裝配的軸承集成在同一個(gè)組件中，因此跟蹤支架的裝配步驟很少。安裝時(shí)不需要專用工具、夾具或固定裝置。整個(gè)系統(tǒng)只有兩種螺栓尺寸和兩種扭矩規(guī)格。

非連續(xù)扭矩管、較短的支柱和較大的公差也簡(jiǎn)化并加快了安裝過(guò)程。較短的扭矩管可由兩人輕松操作和安裝。跟蹤支架安裝在胸部高度，因此不需要梯子或凳子。扭矩管和直軸承在安裝過(guò)程中是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的，鉸接軸承在使用時(shí)手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。太陽(yáng)能組件在安裝過(guò)程中也可通過(guò)頂部夾具自動(dòng)對(duì)齊，輕松適應(yīng)不同尺寸的組件。

包括專有的性能優(yōu)化軟件TRACE在內(nèi)，Nevados團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)其技術(shù)平臺(tái)的各個(gè)方面時(shí)都考慮到了地形。每一行都有自己的傾斜時(shí)間表，防止地形造成行與行之間的遮擋，確保能源產(chǎn)出最大化。

可跟蹤自然地形的Nevados跟蹤系統(tǒng)

行動(dòng)呼吁

平整是一種破壞性做法，它削弱了太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)將自己視為對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的電力來(lái)源的能力。平整還給整個(gè)項(xiàng)目生命周期帶來(lái)了嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，可能威脅太陽(yáng)能項(xiàng)目的長(zhǎng)期財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)和農(nóng)村地區(qū)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的可行性。在確定綠地時(shí)，多變的地形已不再是特例，而是常規(guī)，因此，與過(guò)去開(kāi)發(fā)的場(chǎng)地相比，新項(xiàng)目場(chǎng)地更容易受到平整的負(fù)面影響。

繼續(xù)將大規(guī)模平整作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)很可能會(huì)引發(fā)進(jìn)一步的監(jiān)管行動(dòng)，阻礙太陽(yáng)能市場(chǎng)繼續(xù)向新的地區(qū)擴(kuò)張。

幸運(yùn)的是，利用Nevados的全地形跟蹤支架技術(shù)可輕松避免平整的危害和固有風(fēng)險(xiǎn)。Nevados的技術(shù)開(kāi)辟了潛在綠地，而這些綠地以前被視為不適合用于大型地面項(xiàng)目。此外，通過(guò)升級(jí)到Nevados的全地形跟蹤支架，原來(lái)使用固定傾角支架以避免密集平整的舊場(chǎng)地也可以提高產(chǎn)能。

大型地面光伏的未來(lái)不能依賴大規(guī)模平整的破壞性戰(zhàn)略?，F(xiàn)在是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商和工程總承包商利用最先進(jìn)的Nevados技術(shù)來(lái)結(jié)束這種做法的時(shí)候了。