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太阳能项目大规模平整的终结!

   2023-11-21 PV-Tech21100
核心提示:随着平地不断减少,开发商越来越局限于在丘陵地带安装太阳能项目。

在安装太阳能组件之前平整场地的做法仍很普遍,Nevados Engineering公司创始人兼首席执行官Yezin Taha介绍了太阳能跟踪技术如何帮助消除这一普遍做法,从而避免与场地平整相关的问题、环境影响和成本。本文是Nevados公司最近发布的一份白皮书的执行摘要。

光伏产业诞生之初,土地平整一直就是建造大型太阳能设施的必要步骤。虽然这种做法在所有类型的土木工程中都很常见,但大规模平整本身会破坏自然景观,增加太阳能开发、许可和建设的成本和风险。

在丘陵地带的绿色太阳能项目中,最大限度地减少平整带来的负面影响尤其困难且成本高昂。随着大型地面光伏市场的扩大和成熟,这些场地变得越来越常见。

平整规模越大,环境风险就越大,许可负担就越重。在平整规模大和/或管理不善时,减少侵蚀、重新植被和防止雨水污染的成本会大幅增加施工时间和成本,影响太阳能资产的长期运营和管理预算。在某些社区,尤其是在美国农村地区,太阳能项目的土地平整引发了当地人对太阳能的反对,导致项目在开工前就已停滞不前。是时候结束大规模平整的做法了。

好消息是,使用跟踪支架提升发电量的大型太阳能项目不再需要大规模平整土地。由Nevados公司开发和创新的新型全地形跟踪支架技术使太阳能行业无需平整土地就可建造性能出色、具有成本竞争力的太阳能电站。

部署在美国犹他州起伏地形上的 Nevados 跟踪支架

太阳能项目的平整流程

在不平坦的土地上进行大型太阳能开发时,会采用挖方和填充平整的办法来平整地面。做法包括刮掉高处的土,然后用这些土和进口土壤填平低洼处。在此过程中,可能会移动数十万立方码的土壤。

平整土地时,表土通常会被剥离或覆盖,从而破坏土地的耕作或种植能力。稳定土壤的植物根系可能会被移除,从而加剧侵蚀并增加下游地区的沉积物。情况严重时,侵蚀和沉积问题可能会违反当地的流域保护法规,损害当地溪流和湖泊中的动植物,并导致长时间的施工延误。

由于传统的太阳能地面项目只能安装在平坦的土地上,因此地势平坦一直以来都是安装大型地面光伏的要求。然而,能够满足开发商关键要求(即地形平坦、靠近输电基础设施、成本低廉)的可行绿地现在非常稀缺:在许多市场中,太阳能项目只能在地势平坦的长方形地块上进行,而这些地块的位置非常适合部署大型地面光伏发电设施。

随着平地不断减少,开发商越来越局限于在丘陵地带安装太阳能项目。许多EPC公司已转向大规模平整土地,以便在可用项目场地上实现传统跟踪支架技术所需的平地。平整的规模越大,风险也就越大,一旦出现问题,成本就会越高。

随着行业的成熟,太阳能项目的平整风险正迅速引起监管机构的更多关注。在美国,许多地方开始意识到太阳能电站的平整风险,对其管辖范围内的太阳能项目实施暂停和地方级别的限制。在采取这些措施的地区,平整实际上让项目停止了。

平整增加项目层面的成本和风险

根据行业领军工程公司Primoris的数据,若要满足暴雨污染防治计划的要求,美国太阳能项目平均每瓦特的额外成本为0.75美元。对于地形变化较大的场地,成本甚至会更高。

增加的负担 vs 额外的风险

如上表所示,平整土地增加了许可挑战、项目施工延误和成本超支的风险。所有这些风险都会导致成本增加,项目利润下降。

平整带来意想不到的问题

当场地准备计划包括大规模平整时,不可预见成本是多种多样的。在每个执行层面上,平整太阳能项目场地都会面临更高的意外延误和意外成本风险。

平整活动受到季节性限制,这意味着在许多地区,平整场地可能需要几个月的额外时间来适应与天气有关的延误,以及有限的平整施工时间。在平整作业期间和之后,极端天气进一步加剧了项目成本增长和延期的风险。

在使用大型挖掘设备过程中发现的隐藏地质特征可能会延误,甚至会完全破坏依赖重大场地地形调整的项目。

此外,高昂的粉尘控制成本也是开发商在地块平整过程中经常忽视的额外负担,特别是在干旱地区。为了保护当地的空气质量,平整土地时必须采取防尘措施。

在缺水地区,这可能意味着除了进行粉尘控制活动所需的设备和劳动力外,还必须用卡车运水到工地,这将增加大量额外费用。

退役保证金费率也可能构成平整场地越来越大的负债。随着人们对场地基础设施的风险、对环境的负面影响以及与平整相关的合规范围的了解越来越广泛,平整流程很快就会成为债券发行机构的一个主要风险点。

利用技术消除平整作业

路易斯安那州华盛顿教区的50MW Iris太阳能电站是利用Nevados集成式全地形太阳能跟踪技术平台大幅降低平整要求的一个研究案例。

Primoris是Iris项目的施工公司。Primoris进行了一项桌面研究,比较了传统1P跟踪支架与Nevados技术平台在Iris项目中的土方工程和平整要求。研究结果表明,Nevados跟踪支架减少了95%的平整要求和受影响土地的面积。

Primoris最终在Iris项目中使用了13MW Nevados跟踪支架和37MW传统2P跟踪支架技术。这种具有成本效益的混合解决方案最大限度的利用了现有土地进行太阳能生产,最大限度的减少了土地平整作业。

Nevados:集成太阳能技术平台

Nevados太阳能跟踪支架采用专有产品设计,可消除或大大降低太阳能项目的平整要求。这种结构的独特之处在于采用了高度灵活的轴承和非连续扭矩管。Nevados可保持恒定的显示高度,因此与典型的1P跟踪支架相比,地面钢材用量更少。

由于在整排跟踪支架上使用的是连续扭矩管,大多数跟踪支架需要平整土地。Nevados跟踪支架采用分段式扭矩管和具有成本效益的柔性轴承,因此可以接受支柱之间高达15度(26%)的角度变化,所有轴承均可承受高达37%(20度)的最大坡度。Nevados跟踪支架还使用标准化短桩,与传统跟踪支架相比减少了钢材用量。

热图比较了传统 1P 跟踪支架和 Nevados 全地形跟踪支架在 Iris 现场的平整要求。如表中所示,受影响的土地用颜色标出。Nevados 跟踪支架几乎消除了项目现场的所有挖方和填埋平整作业

任何地形都不尽相同,因此Nevados解决方案具有很强的适应性和可定制性。我们提供三种不同的轴承选择,采用相同的安装和施工方法,使跟踪结构能够适应多变的地形。轴承类型可以在整个项目现场进行混合和匹配,最大限度的利用可用土地部署太阳能。

Nevados跟踪支架系统的设计便于安装。由于传动系统和工厂装配的轴承集成在同一个组件中,因此跟踪支架的装配步骤很少。安装时不需要专用工具、夹具或固定装置。整个系统只有两种螺栓尺寸和两种扭矩规格。

非连续扭矩管、较短的支柱和较大的公差也简化并加快了安装过程。较短的扭矩管可由两人轻松操作和安装。跟踪支架安装在胸部高度,因此不需要梯子或凳子。扭矩管和直轴承在安装过程中是自动对准的,铰接轴承在使用时手动对准。太阳能组件在安装过程中也可通过顶部夹具自动对齐,轻松适应不同尺寸的组件。

包括专有的性能优化软件TRACE在内,Nevados团队在设计其技术平台的各个方面时都考虑到了地形。每一行都有自己的倾斜时间表,防止地形造成行与行之间的遮挡,确保能源产出最大化。

可跟踪自然地形的Nevados跟踪系统

行动呼吁

平整是一种破坏性做法,它削弱了太阳能产业将自己视为对环境负责的电力来源的能力。平整还给整个项目生命周期带来了严重风险,可能威胁太阳能项目的长期财务业绩和农村地区项目开发的可行性。在确定绿地时,多变的地形已不再是特例,而是常规,因此,与过去开发的场地相比,新项目场地更容易受到平整的负面影响。

继续将大规模平整作为行业标准很可能会引发进一步的监管行动,阻碍太阳能市场继续向新的地区扩张。

幸运的是,利用Nevados的全地形跟踪支架技术可轻松避免平整的危害和固有风险。Nevados的技术开辟了潜在绿地,而这些绿地以前被视为不适合用于大型地面项目。此外,通过升级到Nevados的全地形跟踪支架,原来使用固定倾角支架以避免密集平整的旧场地也可以提高产能。

大型地面光伏的未来不能依赖大规模平整的破坏性战略。现在是项目开发商和工程总承包商利用最先进的Nevados技术来结束这种做法的时候了。

 
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