可能你難以想到，在青藏高原北部，遙遠(yuǎn)的柴達(dá)木盆地東端的荒漠中，有這么一大片美麗的“太陽花”，方圓數(shù)千米的藍(lán)色海洋映照碧云高天，乍看之下似有波浪翻涌的動感。
不要小看了這片“太陽花”，每年它可以利用太陽光的能量生產(chǎn)出8130.94萬度電，成為青海省海西電網(wǎng)的重要電源和青海省電力的重要補(bǔ)充。
這片“太陽花”即是烏蘭50兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站的電池板，出自黃河設(shè)計公司的“大手筆”――2011年10月并網(wǎng)調(diào)試成功，全場25個方陣，91520個電池板獨(dú)立基礎(chǔ)，占地約1.2平方千米，當(dāng)時國內(nèi)海拔3000米以上的第一大光伏電站。
在河北易縣的一座荒山上，同樣閃耀著這樣一片亮麗的太陽之花。它不僅給荒山披上了錦繡羽衣，點綴了荒漠中的寂寥曠景，而且創(chuàng)造了寶貴的電能資源，成為易縣人民的福祉。
不僅如此，在工廠寬闊的房頂上，也有黃河設(shè)計公司的杰作，他們甚至可以將美麗圖畫繪制在任何地方，只要有陽光，就可以“種植”出美麗的“太陽花”。不久的將來，在河南濟(jì)源市的一片廠房上，也將盛開這樣一片奪目的“花朵”。
朝夕爭得云天闊
7月底，青海省德令哈光伏電站將并網(wǎng)發(fā)電，這是黃河設(shè)計公司在一系列光伏新能源工程建設(shè)鏈條中的又一項成果。
黃河設(shè)計公司的光伏產(chǎn)業(yè)起步不算太早，發(fā)展卻很快，自2011年建成當(dāng)時國內(nèi)規(guī)模最大、海拔最高的青海烏蘭光伏電站之后，短短幾年時間，完成了從模仿設(shè)計、自主設(shè)計到創(chuàng)新設(shè)計的跨越之路。
黃河設(shè)計公司工程設(shè)計院是光伏技術(shù)支撐單位。該院是黃河設(shè)計公司的第一大院，經(jīng)濟(jì)規(guī)模、綜合實力都占據(jù)了公司相當(dāng)大的比重。近年來，工程院在傳統(tǒng)水利水電業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，積極跨向風(fēng)能、太陽能、市政地鐵等新領(lǐng)域，僅在新能源領(lǐng)域，去年產(chǎn)值就達(dá)到1600萬元。
工程院副院長夏富軍告訴記者，早在2008年，公司領(lǐng)導(dǎo)就瞄準(zhǔn)了光伏市場，在光輻射較好的青海烏蘭等地開展了大量勘測、科研等前期工作。但在當(dāng)時，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)還處于探索階段，發(fā)展相對緩慢，那幾年時間里，公司默默積累了大量豐富的第一手資料，完成了青海烏蘭光伏電站的可行性研究報告。
2011年開始，國家對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策支持力度加大，黃河設(shè)計公司抓住機(jī)遇，在《2011~2015年公司發(fā)展戰(zhàn)略》中提出未來10年在風(fēng)光電新能源建設(shè)高峰期大力開展新能源業(yè)務(wù)的指導(dǎo)思想。工程院積極落實公司戰(zhàn)略，于2011年4月迅即成立了“新能源工程項目設(shè)計部”，在業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大基礎(chǔ)上，于2012年3月正式更名為“新能源工程設(shè)計部”。
“
4個月過去了，電站如期投入發(fā)電，黃河設(shè)計公司的成績和實力得到了業(yè)主的盛贊。“之所以能夠成功，一是因為我們背后有黃河設(shè)計公司綜合甲級資質(zhì)大院的靠山；二是因為有扎實前期工作的鋪墊；三是依靠我們干部職工奮勇拼搏、大膽創(chuàng)新。在這項工程中，我們在光伏發(fā)電領(lǐng)域迅速積累起自己的核心技術(shù)。”夏富軍說。
烏蘭光伏電站可行性研究報告獲得2011年河南省優(yōu)秀工程咨詢成果一等獎。隨后短短兩年時間內(nèi)，黃河設(shè)計公司又承攬了河北易縣光伏電站、德令哈光伏電站、濟(jì)源分布式光伏電站等工程，打響了一次又一次戰(zhàn)役。
妙筆繪得藍(lán)圖燦
看起來漫山遍野的電池板矩陣氣勢恢宏，做起來可是有相當(dāng)難度的。尤其是工程的設(shè)計環(huán)節(jié)，決定整個電站建設(shè)的成敗。
光伏是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡稱，是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。
光伏電站對兩個條件要求甚高，一個是地，一個是光資源。由于草原、耕地不能占用，光伏電站多建在荒山荒漠等條件復(fù)雜而艱苦的地帶。光伏電站是微利行業(yè)，設(shè)計好才能贏得利潤，否則可能就見不到效益。
在環(huán)保意識越來越強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)越來越高的今天，設(shè)計過程中，業(yè)主單位在控制投資、環(huán)境保護(hù)、發(fā)電盈利、建設(shè)周期等方面提出了較高的要求，條條框框之下，設(shè)計工作往往面臨極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
首先，在大型光伏電站的設(shè)計中，光伏面板眾多，規(guī)模巨大，面板之間哪怕有1厘米的間距差別就可能導(dǎo)致發(fā)電效益的巨大差異，對要求嚴(yán)格的占地面積也會產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。特別是復(fù)雜地形光伏，每組面板角度的設(shè)計，都要統(tǒng)籌考慮地形、陽光照射角度等因素，確保面板在太陽角度變化過程中不被相互遮擋，不產(chǎn)生陰影和“黑斑“，達(dá)到最大的發(fā)電效益。
其中，工程設(shè)計涉及到復(fù)雜的物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，需要巧妙而準(zhǔn)確地解決間排距計算的核心問題，要對太陽光線被遮擋后在三維空間中形成的立體遮擋區(qū)域進(jìn)行精確計算，還要綜合分析復(fù)雜地形條件下單個組串產(chǎn)生陰影、太陽入射角、地面坡度、光伏組件組串布置方向及組件傾角等一系列對發(fā)電效益產(chǎn)生影響的問題。
對此，黃河設(shè)計公司率先使用了三維軟件對電池板布局進(jìn)行模擬，作為核心技術(shù)之一，通過三維演示和模擬，綜合地理位置、季節(jié)及每天太陽光照角度和強(qiáng)度等條件，通過方案比對確定最佳的布置方案，以求在光伏面板不產(chǎn)生遮擋的情況下盡量減少占地面積。
而在荒山上布置光伏電站與在荒漠中又不一樣，需要研究在雙向坡度的陽面山坡上，使方陣布置緊湊，盡量少動土方，方陣內(nèi)太陽板組串布置合理，達(dá)到最大發(fā)電量。
對此，黃河設(shè)計公司技術(shù)人員在傳統(tǒng)布置形式的基礎(chǔ)上，提出了空間組串的布置方式。通過三維模擬確定最佳面板的方位角、面板傾角和在自身平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角，適應(yīng)山地地形。
其次，為了在生態(tài)環(huán)境本來就脆弱的荒漠、荒山地區(qū)，盡量減少土層擾動，防止水土流失，黃河設(shè)計公司堅持“綠色設(shè)計”理念。在進(jìn)行支架基礎(chǔ)設(shè)計時，首次應(yīng)用了螺旋樁，像擰螺絲一樣把地樁“擰”進(jìn)土石里，最大程度地減少地表擾動，縮短建設(shè)周期，大幅降低綜合建設(shè)成本。對于高原、高山上的凍土層地表，按照傳統(tǒng)做法，設(shè)備電接地需要接在凍土層以下，方能達(dá)到電阻要求，而凍土開挖對地表擾動肯定很大，水土流失會很嚴(yán)重，經(jīng)過技術(shù)人員的創(chuàng)新設(shè)計和反復(fù)論證，最終避免了大面積凍土層的開挖，建成后經(jīng)測試電阻符合相關(guān)要求。
青海省德令哈場區(qū)地形復(fù)雜，沖溝分布廣泛，二期設(shè)計結(jié)合場地實情，隨地形采用“蓬皮布置方案”，減少了土方的開挖，盡最大可能保護(hù)了脆弱的高原生態(tài)環(huán)境，減少了業(yè)主近350萬元的投資，縮短了工期。
此外，電氣技術(shù)匹配也是非常關(guān)鍵的。采用合適的方案，可以大大節(jié)約成本。在方陣布置過程中，黃河設(shè)計公司引入“逆變升壓單元”的概念，將本來需要兩套的計算機(jī)子陣合并成一套，僅此一項即在烏蘭光伏電站建設(shè)過程中節(jié)約了1000萬元資金，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時，黃河設(shè)計公司合理選擇電氣設(shè)備，最大程度減少能量損耗，首次在光伏電站設(shè)計中采用三繞組變壓器，達(dá)到最大送輸電效益。
在烏蘭光伏電站的防雷問題上，按照一般做法，需加設(shè)專門避雷裝置，多達(dá)500根避雷針的防雷成本甚至高于電池板成本，而且遮擋陽光，弊端較多。技術(shù)人員大膽創(chuàng)新，采用金屬框直接接地的方式解決問題，運(yùn)行到目前尚未發(fā)生雷擊事件。
對于不同的地形條件和要求，總有不同的技術(shù)難題，但不管什么樣的技術(shù)難題，黃河設(shè)計公司的職工們總能夠想辦法克服。
在易縣電站業(yè)主單位中國電力投資集團(tuán)河北分公司組織的設(shè)計成果審查會上，專家組表示：“這是我們內(nèi)部審查中看到的最高質(zhì)量的設(shè)計成果，你們黃河設(shè)計公司的服務(wù)也是最好的。”
出于信任，中國電力投資集團(tuán)河北分公司隨后又與黃河設(shè)計公司簽下了兩個荒山光伏電站的建設(shè)項目。
眾手澆灌百花開
談到經(jīng)驗時，工程院領(lǐng)導(dǎo)表示，黃河設(shè)計公司光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，一方面得益于公司強(qiáng)大的綜合實力和人才優(yōu)勢；另一方面是因為公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，親自上高原查勘，員工齊心協(xié)力、眾志成城，大家都希望把這項事業(yè)走得更遠(yuǎn)、更好。
只要項目需要，公司總經(jīng)理張金良就會給予大力支持，積極與相關(guān)部門溝通協(xié)調(diào)。許人、馬躍生兩位副總經(jīng)理親自去跑項目，工程院院長牛富敏帶隊回訪電站運(yùn)行情況，為業(yè)主提供后續(xù)服務(wù)，工程院副院長夏富軍帶領(lǐng)項目設(shè)計人員，赴西寧進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計。新能源項目主管總工郭志身體不好，血壓高，盡管如此，他為項目大大小小的電氣問題盡心竭慮，從早忙到晚；分管總工劉海軍，在土建布置創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)中成績突出；新能源部主任吉曉紅孩子不過4歲，出差從沒講過條件；電氣方面主任王為福曾親自帶隊現(xiàn)場辦公半個多月……
成果的取得還與所有職工的努力奮戰(zhàn)、高度負(fù)責(zé)密不可分。烏蘭電站項目設(shè)總楊宇東在現(xiàn)場堅守了3個半月，事無巨細(xì)，事必躬親，直到發(fā)電凱旋；副設(shè)總隨裕芬的兒子在外上學(xué)，暑假一直一人在家，快開學(xué)了她才顧得上回去送送孩子；職工張鵬整天在工地上協(xié)調(diào)工作，被太陽曬得很黑，回來后大家都親切地喊他“小藏獒”。易縣電站副設(shè)總張鵬率先進(jìn)駐現(xiàn)場，冬季的嚴(yán)寒遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出他的想象，他把所有棉衣棉褲裹在身上仍然凍得瑟瑟發(fā)抖，卻依然盡心盡責(zé)地在工地協(xié)調(diào)各種問題；副設(shè)總沈冰珂在工地一待就是兩個月，春節(jié)前才趕回鄭州。
由于光伏電站項目工期非常短，壓力很大，一個項目總是當(dāng)年設(shè)計、當(dāng)年發(fā)電，設(shè)計人員經(jīng)常加班加點，女職工也不例外。在發(fā)電階段，設(shè)計代表需要常駐現(xiàn)場，有什么問題立即派人解決，工地又多是荒漠荒山地帶，工作環(huán)境非常惡劣。
2011年夏秋季節(jié)，烏蘭電站工地蚊蟲肆虐，時而烈日炎炎，時而陰雨連綿，設(shè)計代表經(jīng)常出現(xiàn)缺氧、腹瀉和感冒癥狀，他們到醫(yī)院吸完氧、打完點滴，有的甚至等不到打完，就又投入到工作中。
2012年，為了促使德令哈光伏電站早日上馬，公司的外業(yè)勘探隊伍不遠(yuǎn)千里趕赴生產(chǎn)一線，與之俱來的是高原反應(yīng)、狂風(fēng)肆虐和零下20多攝氏度的嚴(yán)寒，在簡易帳篷里技術(shù)人員常難以入眠。早上起來，水桶里面的水結(jié)了幾厘米厚的冰，廚師不得不化冰取水做飯。工地四周荒無人煙，食物等生活用品都要到10多千米外的縣城采購，鉆機(jī)配件需從五六百千米外的西寧采購。有時候為換一個鉆機(jī)配件，后勤人員要連夜趕赴西寧，兩天兩夜幾乎不休息。
這里有太多職工的奉獻(xiàn)，有太多感人的事跡，為了新能源項目，大家齊心協(xié)力，只為公司鑄造一流的品牌。
“下一步，要從純設(shè)計向總承包發(fā)展；引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)計理念，與全球最大的設(shè)計咨詢公司合作，進(jìn)一步提高設(shè)計水平；轉(zhuǎn)變理念，提高光轉(zhuǎn)換率，爭取從14%左右提高到16%；為業(yè)主考慮，為業(yè)主節(jié)省投資。我們還有很多東西需要探索，需要付出更多努力。”夏富軍對工程院光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景充滿期待。
太陽花的美麗在于它的熱烈奔放，就如同黃河設(shè)計公司光伏產(chǎn)業(yè)的未來，充滿了活力和蓬勃的朝氣，相信在不久的將來，會有更多美麗的“太陽花”在祖國大地嬌艷綻放。