大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备和施工方法与流程

1.本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备和施工方法。


背景技术：

2.太阳能发电拥有无噪音、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。经过多年研究，光伏发电已成为较为成熟的一项新能源技术，并网光伏系统指的是光伏发电系统与常规电网相联，一起承担供电的任务，利用沙漠地区太阳能资源的优势，大力发展可再生能源，采用光伏发电与生态农林业相结合的“工业治沙”模式，在治理沙漠生态环境的同时发展光伏发电等可再生能源，对实施沙漠光伏发电，对加快沙漠生态治理有显著优势，然而在工程具体施工过程中在会因地形等实际问题造成工程施工效率低。


技术实现要素：

3.本发明提供一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备和施工方法，采用自研螺旋清孔器、自研支模与自研地脚螺栓定位模具有效提高了工程施工的效率，对集中式光伏并网发电系统施工方法的改进，有效加快了工程施工的进度并降低了工程成本。
4.本发明提供一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备，包括：螺旋清孔器，基础桩基支模模具和地脚螺栓定位模具；螺旋清孔器包括螺旋板、支撑杆和把手，螺旋板为单层螺旋状的圆板；支撑杆的一端固定连接螺旋板，支撑杆的另一端固定安装有把手；基础桩基支模模具由两块圆弧形pvc模板用螺栓连接形成，模具上口设计倒角；地脚螺栓定位模具是由方钢制成的可伸缩式长方形固定架，长方形固定架上固定安装有两个螺栓
5.本发明提供一种大型集中式光伏并网发电系统施工方法，包括：
6.步骤一：计算方阵间距，利用bim技术对场地、日光路径等进行分析确定合理的方阵间距；
7.步骤二：灌注桩施工，光伏支架基础采用混凝土微孔灌注桩，施工前进行场地平整及测量定位，采用螺旋钻机钻孔完成后使用螺旋清孔器进行孔清理，混凝土浇筑前使用地脚螺栓定位模具固定预埋u型螺栓并安装基础桩基支模模具；
8.步骤三：光伏阵列设备安装，分别对支架、组件、汇流箱、电气设备和通讯设备进行安装与试运行，组件采用自动跟踪式安装方式；
9.步骤四：设备接线，按照图纸设计要求将通讯电缆、光缆等连接在设备相应端口。
10.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：在步骤二中，钻孔前对施工区域提前进行浇水固沙，钻孔后检查钻孔质量，钻孔虚土厚度控制在100mm以内，并安装钢筋笼。
11.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：在步骤二中，混凝土浇筑时连续浇筑，每层铺料厚度控制在30cm以内。
12.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：在步骤三中，支架通
过预埋u型螺栓固定安装在阵列排布的水泥灌注桩上。
13.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：在步骤三中，组件在安装前后应进行抽检测试。
14.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：在步骤二中，钢筋笼提前在预制工厂进行信息化、自动化批量加工。
15.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：混凝土利用改造装载机铲斗进行浇筑，在铲斗口部焊接挡板并在中间留出缺口，缺口处制作安装漏斗口。
16.根据本发明提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法：浇筑完成后使用软轴插入式振捣器进行振捣，振捣器插入下层混凝土深度不小于5cm，振捣要求快插慢拔，振捣时间控制在15s-20s。
17.本发明的有益效果：
18.本发明通过采用螺旋清孔器提高了清孔效率，保证了清孔质量，使用基础桩基支模模具和地脚螺栓定位模具提高了施工进度并有效降低了施工成本，用bim技术进行光伏电站整体施工模拟与深化设计保证最大化利用太阳能资源，对施工方法进行优化和创新有效减少了施工过程中的安全与返工问题，提高工程施工的效率，为加快沙漠生态治理、提升区域环境质量、改善当地人民生产生活条件起到了积极作用，带来了明显的经济效益。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为螺旋清孔器的结构示意图；
22.图2为基础桩基支模模具单片模板示意图；
23.图3为支架安装结构示意图；
24.图4为大型集中式光伏并网发电系统施工方法流程图；
25.附图标记：
26.1、螺旋清孔器；101、把手；102、支撑杆；103、螺旋板；2、圆弧形pvc模板；201、倒角；3、支架；301、立柱；302、转换件；303、轴承；304、防滑挡板；305、u型抱箍；306、转动梁。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关
系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
30.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
32.下面结合图1至图4所示的实施例，描述本发明的技术方案：
33.根据本发明实施例提供的一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备，包括：螺旋清孔器1，基础桩基支模模具和地脚螺栓定位模具；螺旋清孔器1包括螺旋板103、支撑杆102和把手101，螺旋板103为单层螺旋状的圆板；支撑杆102的一端固定连接螺旋板103，支撑杆102的另一端固定安装有把手101；基础桩基支模模具由两块圆弧形pvc模板2用螺栓连接形成，模具上口设计倒角201；地脚螺栓定位模具是由方钢制成的可伸缩式长方形固定架，长方形固定架上固定安装有两个螺栓。
34.如图1所示本发明实施例示例了一种螺旋清孔器1，其通过在的钢板上切割圆形钢板并沿其半径切割，使用工具将切开的两边错位形成螺旋板103，将其焊接在长度为长度为2.3m的钢管的一端，在钢管的另一端焊接一根长钢管作为把手101。
35.如图2所示本发明实施例示例了一种圆弧形pvc模板2，基础桩基支模模具由两块圆弧形pvc模板2用螺栓连接形成，模具直径可调，模具上口设置有倒角201，可以实现水泥浇筑桩头倒角201的效果，选用pvc材料使得基础桩基支模模具表面平整可反复利用。
36.如图3所示本发明实施例示例了一种地脚螺栓定位模具，模具采用20
×
20mm的方钢制作为长7.55m，宽0.3m的长方形，然后根据东西方向相邻桩基中预埋地脚螺栓的实际位置，在长方形模具上焊接横向方钢，并在地脚螺栓与方钢对应的位置钻孔，单桩预埋件为两根“u”型预埋螺栓的根据两根螺栓间距尺寸，将两个螺栓固定在地脚螺栓定位模具上，用φ6圆钢焊接固定后拉到现场预埋，以保证螺栓间距尺寸偏差满足精度要求。
37.根据本发明实施例提供的一种大型集中式光伏并网发电系统施工方法，包括：
38.步骤一；计算方阵间距，利用bim技术对场地、日光路径等进行分析确定合理的方阵间距；
39.本发明实施例示例了运用bim技术进行光伏电站整体施工模拟与深化设计，对日光路径进行分析计算，确定光伏组件水平单轴和斜单轴跟踪系统采用转动轴南北向放置，当光伏组件运行到最低点时，普通支架区最低点离地高度不低于0.8m，高支架区最低点离地高度不低于4m。斜单轴光伏组件南北向排间距为30m，水平单轴跟踪式光伏组件南北向排净间距为3m，东西向间距都为5.4m
40.步骤二：灌注桩施工，光伏支架3基础采用混凝土微孔灌注桩，施工前进行场地平整及测量定位，采用螺旋钻机钻孔完成后使用螺旋清孔器1进行孔清理，混凝土浇筑前使用地脚螺栓定位模具固定预埋u型螺栓并安装基础桩基支模模具；
41.本发明实施例示例了使用螺旋清孔器1进行孔清理，清孔器的螺旋端可螺旋进入桩洞底部并直接提出多余沙土，预埋螺栓安装完毕后应随即对螺栓上部的混凝土进行清除，预埋螺栓的标高偏差为20mm以内，轴线偏差在2mm以内，基础桩基支模模具接缝严密、不漏浆。
42.步骤三：光伏阵列设备安装；分别对支架3、组件、汇流箱、电气设备和通讯设备进行安装与试运行，组件采用自动跟踪式安装方式；
43.本发明实施例示例了支架3安装：支架3中的立柱301与转换件302背靠背安装在混凝土灌注桩上，安装轴线位置必须准确，将轴承箱和轴承303固定安装在转换件302上，利用转换件302调整基础安装误差的能力，确保每排的轴承箱和轴承303在一条直线上，轴承303以中间推杆为中心，两片轴承303垂直拼接抱箍装在转动梁上，在转动梁上安装防滑挡板304对轴承303限位固定，防滑挡板304由两片紧贴轴承303安装的l型钢板与固定用u型抱箍305组成；通过方管接头连接转动梁与转动臂，转动臂的摆臂铅垂于大地，对马达基础基坑开挖、模板安装钢筋绑扎及砼浇筑，马达基础预埋螺栓的位置、标高偏差控制在5mm以内，对螺栓采取成品保护措施，分别安装底座和回转减速器，底座安装时铅垂于大地，回转减速器以定位孔为依据通过螺栓与底座固定，用螺栓将马达转动中心臂于回转减速器进行固定，中心转动臂铅垂于大地，在马达中心转动臂水平方向安装推杆，推杆与转动臂均采用铰链与推杆铰接。
44.本发明实施例示例了组件与汇流箱均安装在支架3上，组件采用自动跟踪式安装方式,增大光伏组件与太阳的接触面积，提高发电效率；汇流箱采用u型卡子的双螺栓固定在支架3上，使螺栓固定方便，配电室汇流箱外壳应有明显可靠的pe保护地线,汇流箱的盘面上安装刀闸及自动开关,若垂直装设的刀闸及熔断器等电器上端接电源，下端接负荷；横装者面对盘面左侧接电源，右侧接负荷。
45.本发明实施例示例了电气设备包括箱式变压器和箱式逆变器，箱式变压器和箱式逆变器安装前应先进行检查，确保标识完好，支撑件等齐全、无变形，将箱式变压器和箱式逆变器安装在箱式变压器和箱式逆变器的底座上，保证箱式变压器和箱式逆变器与底座槽钢吻合，不能有空隙，安装完成与运行前进行直流侧进线直流电压值试验。
46.本发明实施例示例了通讯设备安装在箱式逆变器内部，将设备运至箱式逆变器附近，由滚筒滚动到位，将柜底脚采用螺栓固定连接。
47.步骤四：设备接线，按照图纸设计要求将通讯电缆、光缆等连接在设备相应端口。
48.本发明实施例示例了按照图纸设计要求将通讯电缆、光缆等连接在设备相应端子上，接线端进行明确标识，接地线应连接牢固，不可串联接地，对于直埋电缆，其埋入深度不小于900mm，铺设完毕后，电缆上下应辅以不小于100mm厚的砂子或细土，并在上部加预制混凝土盖板保护并在电缆在拐弯、接头、交叉、进出建筑物等地段应设明显方位标桩，最后安装耐火隔板、施工耐火堵料和涂刷防火材料，对电缆头缠绕颜色统一、密实牢固的聚氯乙烯带。
49.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，在步骤二中，钻孔前对施工区域提前进行浇水固沙，钻孔后检查钻孔质量，钻孔虚土厚度控制在100mm以内，并安装钢筋笼。
50.本发明实施例示例了施工区域提前一天用水对桩位周围进行浇水固沙，浇水固沙的灌溉范围为至桩位周边50cm范围内湿润2m左右深度，可有效防止因塌孔、缩孔和孔底浮沙过厚造成的返工，钻孔时钻头中心对准桩位，定位误差不大于20mm，钻孔时人工及时清理孔周围的余土，控制虚土厚度在100mm以内，避免孔深不达标，安装钢筋笼时对钢筋笼二次检查，如发现钢筋笼变形，应进行现场调整，钢筋笼安装位置应保证距离护壁套管2.5cm，在浇筑过程中发现钢筋笼安装位置有偏移现象，应在浇筑过程中及时进行人工校正。
51.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，在步骤二中，混凝土浇筑时连续浇筑，每层铺料厚度控制在30cm以内。
52.本发明实施例示例了使用的混凝土应具有良好的和易性，坍落度为18-22cm,连续浇筑确保不发生断桩、缩径等现象每个部位浇注混凝土时要及时做混凝土试块。
53.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，在步骤三中，支架3通过预埋u型螺栓固定安装在阵列排布的混凝土灌注桩上。
54.本发明实施例示例了支架3通过预埋u型螺栓固定安装在阵列排布的混凝土灌注桩上，通过预埋u型螺栓提高施工进度和安装稳固性。
55.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，在步骤三中，组件在安装前后应进行抽检测试。
56.本发明实施例示例了组件在安装前后应进行抽检测试，在安装过程中不能拉扯导线，同时避免组件的划伤与损伤，造成返工影响施工进度。
57.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，在步骤二中，钢筋笼提前在预制工厂进行信息化、自动化批量加工。
58.本发明实施例示例了提前在预制工厂对钢筋笼进行信息化、自动化批量加工，运送至施工现场，能有效提高工程施工进度，降低施工成本，钢筋笼成型骨架架空堆放，运输时要轻拿轻放，在场地堆放不能超过两层，必须保证钢筋笼不受损伤变形。
59.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，混凝土利用改造装载机铲斗进行浇筑，在铲斗口部焊接挡板并在中间留出缺口，缺口处制作安装漏斗口。
60.本发明实施例示例了在铲斗口部焊接高度为25cm的挡板并在中间留25cm长度缺口，缺口处制作安装漏斗口方便浇筑，解决了沙漠地区商砼车浇筑混凝土时沉陷的问题。
61.根据本发明实施例提供的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，浇筑完成后使用软轴插入式振捣器进行振捣，振捣器插入下层混凝土深度不小于5cm，振捣要求快插慢拔，振捣时间控制在15s-20s。
62.本发明实施例示例了振捣采用φ30软轴插入式振捣器振捣，振捣时要求插入下层混凝土深度不小于5cm，振捣时间控制在15s-20s，振捣按要求快插慢拔，不能有漏振和过振现象出现，以免降低混凝土强度，影响混凝土质量。
63.本发明使用方法为：
64.本发明首先通过bim技术进行光伏电站整体施工模拟与深化设计分析确定合理的方阵间距，根据地形地貌进行土地平整与测量定位，对光伏支架3基础灌注桩施工区域提前一天用水对桩位进行灌溉，采用螺旋钻孔剂进行钻孔，钻孔过程必须保持平稳不发生倾斜移位，对成孔深度和孔径进行检查，当桩洞底虚沙超过100mm时，采用螺旋清孔器1的螺旋板103螺旋进入洞底并直接提出进行清孔，提前在预制工厂对钢筋笼进行信息化、自动化批量加工，运送至施工现场，运送过程要轻拿轻放，堆放时不宜超过两层，保证钢筋笼不受损变形，预埋u型螺栓并安装基础桩基支模模具，预埋u型螺栓使用地脚螺栓定位模具，，在加工厂将两个螺栓固定在自制模具上，用改装转载机运输混凝土浇筑，浇筑时必须连续浇筑完毕，确保不发生断桩、缩径等现象，混凝土浇筑时每层铺料厚度控制在30cm以内，并使用软轴插入式振捣器进行振捣，振捣要求快插慢拔，将立安装在混凝土灌注桩上，立柱301通过螺栓固定安装有转换件302，将轴承303和轴承箱安装在转换件302上，使用方管连接转动梁和转动臂，将防滑挡板304采用u型抱箍305安装在转动梁上对轴承303进行限位固定，对马达基础进行施工安装回转减速器及底座，在底座上安装马达中心转动臂，将推杆在平地上分段焊接然后与马达中心转动臂进行铰接，将组件与汇流箱安装在搭建好的支架3上，光伏组件进行组串连接，汇流箱使用u型卡子固定在立柱301上，汇流箱接地，将箱式变压器和箱式逆变器安装在箱式变压器、箱式逆变器的底座上按照图纸做好接线并由不同人员接线检验然后试运行，将通讯柜用螺栓固定安装在箱式逆变器内部并对设备接线，敷设电缆完毕后铺砂盖砖，在电缆拐弯、接头、交叉、进出建筑物等地段应设明显方位标桩，最后安装耐火隔板，施工防火堵料，涂刷防火涂料，在电缆头位置为聚氯乙烯带缠绕密实。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备，其特征在于，包括螺旋清孔器，基础桩基支模模具和地脚螺栓定位模具；所述螺旋清孔器包括螺旋板、支撑杆和把手，所述螺旋板为单层螺旋状的圆板，所述支撑杆的一端固定连接螺旋板，所述支撑杆的另一端固定安装有把手；所述基础桩基支模模具由两块圆弧形pvc板用螺栓连接形成，模具上口设计倒角；所述地脚螺栓定位模具是由方钢制成的可伸缩式长方形固定架，长方形固定架上固定安装有两个螺栓。2.一种大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，包括：步骤一：计算方阵间距，利用bim技术对场地、日光路径等进行分析确定合理的方阵间距；步骤二：灌注桩施工，光伏支架基础采用混凝土微孔灌注桩，施工前进行场地平整及测量定位，采用螺旋钻机钻孔完成后使用所述螺旋清孔器进行孔清理，混凝土浇筑前使用所述地脚螺栓定位模具固定预埋u型螺栓并安装所述基础桩基支模模具；步骤三：光伏阵列设备安装，分别对支架、组件、汇流箱、电气设备和通讯设备进行安装与试运行，组件采用自动跟踪式安装方式；步骤四：设备接线，按照图纸设计要求将通讯电缆、光缆等连接在设备相应端口。3.根据权利要求2所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，在步骤二中，钻孔前对施工区域提前进行浇水固沙，钻孔后检查钻孔质量，钻孔虚土厚度控制在100mm以内，并安装钢筋笼。4.根据权利要求2所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，在步骤二中，混凝土浇筑时连续浇筑，每层铺料厚度控制在30cm以内。5.根据权利要求2所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，在步骤三中，支架通过预埋u型螺栓固定安装在阵列排布的水泥灌注桩上。6.根据权利要求2所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，在步骤三中，所述组件在安装前后应进行抽检测试。7.根据权利要求3所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，在步骤二中，钢筋笼提前在预制工厂进行信息化、自动化批量加工。8.根据权利要求4所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，混凝土利用改造装载机铲斗进行浇筑，在铲斗口部焊接挡板并在中间留出缺口，缺口处制作安装漏斗口。9.根据权利要求4所述的大型集中式光伏并网发电系统施工方法，其特征在于，浇筑完成后使用软轴插入式振捣器进行振捣，振捣器插入下层混凝土深度不小于5cm，振捣要求快插慢拔，振捣时间控制在15s-20s。

技术总结
本发明涉及新能源领域，具体提供一种大型集中式光伏并网发电系统施工辅助设备和施工方法，施工辅助设备包括螺旋清孔器，基础桩基支模模具和地脚螺栓定位模具，施工方法包括：步骤一：计算方阵间距；步骤二：灌注桩施工，光伏支架基础采用混凝土微孔灌注桩，施工前进行场地平整及测量定位，采用螺旋钻机钻孔完成后使用螺旋清孔器进行孔清理，混凝土浇筑前使用地脚螺栓定位模具固定预埋U型螺栓并安装基础桩基支模模具；步骤三：光伏阵列设备安装；步骤四：设备接线。通过本发明大大加快了大型集中式光伏并网发电系统的施工效率和施工进度。式光伏并网发电系统的施工效率和施工进度。式光伏并网发电系统的施工效率和施工进度。


技术研发人员：单刚 杨红祥 张东岩 孙虎虎 裴瑞东 周妍君
受保护的技术使用者：甘肃省安装建设集团有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/10/5