隨著光伏電站的數量逐年增加，光照充足、地勢平坦等建設條件較好的區域的土地資源日趨減少，而在農牧業、湖泊、山地等建設條件次之的區域建設光伏電站，已成為建設光伏電站優先考慮的形式，其中，尤其以地形地貌較為複雜的山地光伏電站最為突出。
1 山地光伏電站的特點
山地光伏電站是指在高低起伏變化較大的地形上建設的光伏電站。該類光伏電站所在地的整體地貌起伏不平、朝向各異、溝壑縱橫，地形呈主條狀或起伏型階臺式；局部主要為突石、斷崖或凹凸型、波浪型地形地貌，這些特點使山體等易對山地光伏電站造成陰影遮擋[1]。圖1 為某山地光伏電站實景圖。
此外，山地光伏電站存在可使用土地面積不規則、較分散，且地形落差較大的特點，容易出現邊坡問題，致使設計和施工難度增大。此外，山地光伏電站的建設成本高、易發生雷擊、發電效率較低等也是亟待解決的問題。
在現有山地土地上解決上述問題，需從光伏電站的前期規劃、設計和施工管理等方面進行優化佈局。
2 山地光伏電站的規劃
首先，利用衛星地圖分析項目所在地的地形地貌，大致規劃出光伏電站的範圍，然後依據項目所在地國土、林業等部門的規劃和意見，確定未利用地( 包括基本農田、林地、文物、軍事、旅遊、壓覆礦等) 的範圍，結合待建設項目的性質確定建設範圍，以確保所選場址符合相關政策。在確定使用範圍後，再進行實地踏勘，確定所選場地是否滿足設計要求，尤其是針對周邊的高山遮擋、局部的地表環境( 如突石、凹陷大坑、局部斷崖等) 及主條狀或起伏型階臺式地形；首先應剔除場址內會影響光伏組件佈置、項目施工及系統發電量的區域，如溝壑、高山遮擋、墳地、陡坡等；然後利用專業地形圖軟件進行分析，選取朝向較好、坡度較緩的地塊，對於坡度較大、地形複雜的地塊，可與建設單位共同評估其的可利用價值( 主要涉及到施工和後期運維等情況)；最終選定場址範圍後，應計算可利用面積的裝機容量，若存在利用面積不足的情況，應及時向建設單位彙報。
對於場址面積有限、地形條件不好、不能大面積場平，但裝機容量又必須滿足要求的情況，可採取降低組件傾角、調整方位角等方法，最大程度地優化裝機容量和發電量。
3 山地光伏電站的設計階段
在山地光伏電站的設計階段，地形圖宜選用l:1000 或l:500 的比例[2]。在測繪方面，若業主方委託的第三方測繪單位不瞭解光伏電站的佈置特點，在進行測繪時，基於測繪範圍及比例的緣故，測量結果的相對精度與質量都不會太高；並且點位範圍控制在0.5 m 以外，易導致山地地形地貌不全面( 含周圍山地的影響)、不清晰。如此一來，或多或少會影響光伏電站佈置人員對地形的全面瞭解。
若設計人員採用傳統的二維平面設計，將無法全面反映實際的地形地貌和光伏陣列的佈置，尤其是光伏場區的整體優化設計週期長，使電站設計無法達到預期的效果，即使是設計人員現場設計也無法準確分析光伏組件的遮擋情況。因此，這種設計方法的效果不顯著，也是造成後期返工的原因之一。
鑑於此，在進行光伏電站佈置時，設計人員應利用PVsyst 軟件做陰影分析，但該軟件在山地光伏電站建模方面較為困難。於是本文提出了在進行山地光伏電站的三維技術設計時，採用山地光伏電站陰影分析軟件Helios 3D、交互式衛星地圖( 奧維互動地圖) 及無人機巡航相結合的方式。具體方法為：
1) 在地圖初步確定的選址範圍內，採用無人機航拍來輔助現場踏勘，現場通過奧維互動地圖移動端輔助定位，實地查看初選範圍內地形地貌、地表附著物、施工道路條件等，為後期設計保留影像記錄。
2) 在場址範圍確定後，核實土地類別，確定最終用地紅線範圍，委託測量單位進行地形測繪，結合Helios 3D 軟件快速建模進行地形分析，生成排布以便分析陰影遮擋。
3) 在設計階段，可將Helios 3D 軟件自動排布的光伏組件佈置導入奧維互動地圖PC 端，採用三維方式瀏覽排布情況，進一步優化後，導入奧維互動地圖移動端，現場定位並調整光伏組件排布情況。
Helios 3D 軟件與無人機工作流程如圖2 所示。
4) 採用Helios 3D 軟件進行山地光伏電站陰影分析，建立3D 模型，並導入PVsyst 軟件進行發電量分析；然後通過分析結果進行復核，通過調整達到預期的發電量；將Helios 3D 模型通過CAD 二維平面設計導入到交互式衛星地圖進行第二次3D 建模；最後利用建好的模型，採用交互式衛星地圖和無人機巡航對山地光伏電站進行實地踏勘，對光伏場區的佈置進行復核覆測，二次確認。佈置設計時要考慮實際的地形地貌與地形圖中的光伏場區道路規劃，實現光伏電站佈置的協調統一。
在現場定位時，可將Helios 3D 模型導入奧維互動地圖移動端，對現場人員所在位置的光伏組件進行縮放定位，如有問題可及時做出調整。
4 山地光伏電站的施工措施
在山地光伏電站的道路施工過程中，多數施工單位會依據山地的地形地貌及地勢情況修改設計圖紙中的光伏場區道路路徑，但這樣會造成光伏組件的二次調整，而且道路施工產生的落石會嚴重影響光伏組串的佈置容量。因此，在對道路路徑進行規劃設計時，應在充分了解光伏場區的佈置情況後再進行現場踏勘調研，力求道路規劃整體佈局合理。道路施工過程中產生的碎石等應及時清除，若不能清除的應及時反映給設計人員，因為道路施工時產生的碎石會對光伏電站佈置、單元劃分、線纜路徑等造成影響。山地光伏電站會遭受雷擊，施工質量是主要影響因素之一。所以，應加強以下施工措施：
1) 光伏組件與支架之間搭接形成的電氣通道應均勻、緊密，以減少洩流通道的差異性，避免雷擊隱患存在。
2) 支架各部件之間均採用螺栓連接時，要緊密均勻，使支架形成良好的等電位整體。
3) 支架與接地扁鋼之間採用螺栓連接時，首先應提高支架與接地扁鋼的接觸面的可靠性[3]，增大有效接觸面積，避免接觸面存在空隙；其次應塗抹導電膏，避免形成氧化腐蝕，導致接觸點的電阻隨時間的推移而增大。
4) 匯流線路處於防雷分區0B 區，雖然無遭受直擊雷的可能，但所途徑的空間電磁場能量未得到衰減。為了使雷電過電壓較小，施工時應儘可能縮小光伏組串至匯流設備的連接線圍成的面積[4]。匯流線路所經部位應設置良好的屏蔽措施。
5) 對經過光伏場區的鐵塔電力線路、杆塔通信線路、受保護的樹木等，設計方應在圖紙上標註陰影區範圍。在特殊的鐵塔電力線路範圍內設計和施工，應取得電力部門的同意。
5 結語
對於山地光伏電站而言，在前期踏勘、測繪、設計和施工等階段，任何一個環節的失誤，都會給光伏電站造成不可挽回的後果。因此，在項目前期規劃、設計和施工階段應採取多項措施，提高電站的整體性能水平。藉助Helios 3D 軟件、PVsyst 軟件、衛星地圖及無人機可提高工作效率，使設計人員更直觀地瞭解項目所選場址的整體陰影遮擋情況，並進行設計判斷，可取代大量手動設計工作；利用交互式衛星地圖，可使現場人員在施工前對光伏場區的組件佈置情況進行校驗和調整，大幅節省時間，提高工作效率和設計成品的準確性。
