某光伏材料工程项目总结

时间：2022-10-14 百科知识版权反馈

【摘要】：在晶体生产工序中，最重要的动力就是PCW系统和配电系统，PCW系统若停止超过3min，拉制单晶的炉体将因冷却水汽化而导致炉体爆炸，从而导致生产设备毁灭性的破坏和人员伤害安全事故。施工是项目成功的保证，若施工管理不善，将导致安全、质量或工期出现问题，从而影响整个项目的顺利投产。若出现重大安全事故或质量事故，甚至会使整个项目无法投产，从而造成无法挽救的巨大损失。

某光伏材料工程项目总结

余才志

摘　要：通过该项目EPC的实施，对项目在设计和施工管理中取得的经验和教训进行了分析和总结，为后续项目更好的实施提供了参考。

众所周知，太阳能电池是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置。2006年，全球光伏电池的产量突破2000MW，2008年全球太阳能电池产量更是达到了6000MW，比2007年的4000MW增加了50%，光伏产业成为全球发展最快的新兴行业之一。尽管受金融危机的影响，2008年的光伏市场大幅收缩，但2009年下半年开始随着太阳能发电成本降低和各国经济复苏，光伏产业的增长已经完全恢复。从长远来看，新能源产业仍是世界能源产业发展的重点，作为新能源产业的典型代表，光伏市场具有其不可比拟的优势，预计其今后的发展趋势仍将保持持续快速的增长势头。专家预测，到2030年光伏发电当年总产量将达到200GW，成为人类的基础能源之一（如图1-1所示）。

图1-1　世界和中国主要常规能源储量预测

某光伏材料有限公司正是看到光伏行业的发展前景，于2009年3月开工建设“绿色可再生能源太阳能电池用单晶硅材料产业化工程一期项目”，该项目建筑面积37 000余平方米，工艺设备自2010年1月开始到厂，目前已经有85%的设备正式投产，达到了晶体年产能200MW，晶片年产能100MW。项目于2010年8月18日举行了一期项目验收和二期项目开工仪式，在同行业中惊艳亮相，得到了同行业和地方政府的高度评价。

在该项目中，我们与德国美施威尔（上海）有限公司一道承担该项目的总承包，双方共同负责概念设计、施工图设计和项目管理。现将该项目的相关经验与教训与大家共享。

1．设计方面

设计是项目成功的核心与关键，因为本项目方案与客户原有方案和国内其他同类型工厂的方案有较大差异，因此方案设计经过了近三个月的论证后才确定。方案设计同业主的讨论进行了四次，基本是三周一次，讨论结束时基本已达到初步设计的深度。由于方案的充分论证，使得项目后期改动相对较少，从而保证了施工的顺利进行和项目的良好总体质量。

1.1　规划方案别具一格

设计人员充分理解了客户要成为国内、国际一流的光伏生产企业的定位要求，同时受当地大力打造人工环城河的启发，大胆运用水景、丘陵和假山规划出了一个山水相间的园林式现代化工厂布局。并利用该地块高出市政道路近1m的高差就地建厂，既节约了土方外运成本，也使厂房更显大气。规划效果和实际效果如图1-2所示。

图1-2

1.2　工艺方案创新

目前的工序划分一般分为晶体工序、开方工序和切片工序。按国内以前的布局方案一般是晶体工序为两层，即操作层和下夹层，下夹层高度一般不超过3.6m，后续的开方工序和切片工序为单层。本次工艺方案在借鉴新加坡同类型方案的基础上进行了创新，把直拉区操作层高度提高到6m，并把开方工序和切片工序放到了与其同等标高的二层，把一层作为动力区和库房，使晶体生产出来后无需下楼直接就能平移到开方工序，开方后也无需下楼就直接到切片工序。物流路线实现了最短化，从而提高了生产效率。该项目工艺流程和工艺布局示意如图1-3所示。

图1-3　工艺布局剖面示意图

1.3　建筑方案构思新颖

办公区造型新颖大方，大角度大体量运用弧形造型使整栋建筑脱去呆板与俗气，同时合理运用风雨走廊、玻璃幕墙、三明治装饰板和装饰百页等的搭配，以及后面车间外墙银灰色装饰彩板的整体呼应，使整栋建筑现代感极强。另外，室内大厅的弧形挑空设计、装饰材料的色彩搭配、灯光的运用等，使得400多平方米的大厅显得非常大气、清爽。再有挑高（3m）的参观通道设计，使得参观者能俯瞰整过生产线，生产车间的大气和现代化一览无余，体现出企业的强大实力。实景照片如下图1-4所示。

图1-4

1.4　净化系统定位高

净化系统除多晶腐蚀区域外均采用FFU形式，使得净化系统配置高，净化可靠性高，能赢得下游客户的信任，同时节约空调机房面积，运行节能和便于日后提高净化等级。

1.5　动力系统配置有创新

本项目采用192台直拉炉集中布置方式取代了以前一般不超过100台一个独立车间的布置方式，动力配套也由以前约40台一套的小系统调整为集中的大系统，将PCW系统、CDA系统、Ar气系统均集中设置。但大系统虽然节能、稳定，但若不可靠，将导致更大的生产损失。

在晶体生产工序中，最重要的动力就是PCW系统和配电系统，PCW系统若停止超过3min，拉制单晶的炉体将因冷却水汽化而导致炉体爆炸，从而导致生产设备毁灭性的破坏和人员伤害安全事故。本次方案采用的是对PCW系统中的泵、板换和冷却塔等设备均采用N+1的方式确保设备不出问题，同时采用柴油发电机和UPS保证泵、冷却塔的供电。另外还有采用N2保证0.1MPa的紧急加压屋顶水箱，确保即使在PCW所有设备均出现问题时还能保证直拉炉的最低冷却水流量。另外为了保证PCW系统的温度稳定，冷却塔冷却能力富余了20%。为了保证PCW系统的压力稳定，泵的配置要采用N+2的方式，N台为定频，2台为变频，若全为变频，主电源闪断时所有泵将因变频器不工作而停止，这是非常危险的。还有供电系统必须可靠，要选用ABB\SIEMENS等品牌的开关与变压器，母线最好采用铜母线，插接箱要可靠，否则一旦断电，将导致石英坩埚炸裂并破坏热场，带来较大的经济损失。

在切片生产工序中，最重要的是CDA系统和配电系统，这两者任何一个出现中断，均会导致线切机停止工作，从而导致所切的晶片报废和线轴断线，从而造成较大的经济损失。因此在CDA系统中一定要引入N2作为备用，配电上要求选用ABB\SIEMENS等品牌的开关与变压器，母线最好采用铜母线，插接箱要可靠。当然PCW系统也很重要，但不是致命的。

2．施工方面

施工是项目成功的保证，若施工管理不善，将导致安全、质量或工期出现问题，从而影响整个项目的顺利投产。若出现重大安全事故或质量事故，甚至会使整个项目无法投产，从而造成无法挽救的巨大损失。

2.1　项目组织构架合理齐备

本项目为EPC交钥匙总承包项目，现场根据项目需要配备了E（Engineer）设计团队、P（Purchasement）商务团队、C（Construction）施工管理团队、安全管理团队和政府协调团队，这些团队和项目经理共同构成了整个项目的管理层。由于管理层配置齐全并驻扎现场，使得管理到位，执行力强。

2.2　安全管理

安全装备配置齐全，如安全帽、安全带、大头硬底鞋等，既起保护作用又能起提醒作用。另外安全培训到位，所有进场人员均需要安全培训后才能上岗，而且培训资料全面、生动有趣。再加上门岗管理严格，使得现场无一人未经培训或安全装备不齐全就能入场。同时现场检查严格，每天安全工程师和安全员均会提出不符合安全要求的地方，使项目组和各分包单位从项目开始直到项目结束都在不断解决安全问题，从而逐步消除安全隐患。

2.3　完善的会议制度

主要是每天的施工早会制度，每周一的设计会议制度，每周的周例会制度和同公司领导的电话会议制度。使项目上随时出现的各种问题能够得到及时暴露，并能在最短的时间内得到解决。

2.4　项目实际执行经理至关重要

项目实际执行经理是项目管理团队金字塔的最顶端，如果其思路不清晰，策划不到位，没有预控能力、没有执行力、没有沟通协调能力、没有组织能力，或这些能力不足，都将使项目全部或部分失败，得不到业主的认可。

3．需完善的问题

虽然该项目获得了业主及同行业的高度评价，但在实际运行中还有以下不足，应在后续项目中完善或避免。

3.1　真空泵的隔振

目前采用的是被动隔振方式，即将每个真空泵放置在带减震器的相应混凝土基础上，虽然能满足生产要求，但还是有振动影响。

3.2　母线散热问题

在进直拉区下夹层附近处，母线排布太过密集，水平和垂直方向均达到三层以上，散热效果差，中间部位的母线温度达到近70℃。为了降温，只能采取强制散热措施来解决，因此母线布局不能太集中。

3.3　变频器和滤波器不能随便运用

在电源质量不需要滤波器的地方尽量不要采用滤波器，因为多一台设备就多一个故障点。另外大多数变频器会因电源闪断而停止工作，因此对绝不允许停止的设备不要配置变频器，如PCW系统的循环泵，只需要有两台配置变频以保证系统压力稳定就行，其他的均不配置变频器，一旦外电网出现闪断，其他未采用变频的泵还能正常运转。