光伏太阳能电站设计施工心得.ppt

1 光伏太阳能电站设计施工心得 赵 斌 2011年 2月 18日 2 1.前言 太阳能光伏发电是一种具有可 持续发展理想特征的可再生能源的 发电型式，近年我国政府也相继出 台了一系列鼓励和支持太阳能光伏 产业发展的政策法规，使得太阳能 光伏产业迅猛发展，各地投资太阳 电站建设的热情非常高涨，项目也 层出不穷，我司也参与了部分项目 的可研，设计及 EPC总包，现把从 中得到经验及教训作一小结，请各 位专家批评指正 3 2.资源评估 2.1我国太阳能资源概况 太阳能资源的分布具有明显的地域性，这种分布特点反映了太阳能资源 受气候和地理条件的制约。从全球角度来看，我国是太阳能资源相当丰富的 国家，具有发展太阳能利用得天独厚的优越条件。 我国太阳能资源分布的主要特点有 1、太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬 22～ 35这一带，青藏高原是 高值中心，四川盆地是低值中心 ； 2、太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治 区外，基本上是南部低于北部； 3、由于南方多数地区云多雨多，在北纬 30～ 40之间，太阳能的分布情况 与一般的太阳能随纬度 而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的升高而减 少，而是随着纬度的升高而增加。 太阳能资源是以太阳总辐射量表示的，一个国家或一个地区的太阳总辐 射量主要取决所处纬度、海拔高度和天空的云量。根据 太阳能资源评估方 法 （ QX/T 89-2008），太阳能资源丰富程度等级划分见表 2-1。 等 级 资 源代号 年 总辐 射量 2（ MJ/m ） 年 总辐 射量 2（ kWh/m ） 平均日 辐 射量 2（ kWh/m ） 最丰富 带 I ≥6300 ≥1750 ≥4.8 很丰富 带 II 5040–6300 1400–1750 3.8–4.8 较 丰富 带 III 3780–5040 1050–1400 2.9–3.8 一般 IV 3780 1050 2.9 4 表 2-1 太 阳能资源丰富程度等级划分表 从全国来看，我国是 太阳能资源相当丰富的国 家，绝大多数地区年太阳 辐射总量在 5256MJ/m2以 上，年日照时数在 2000h以 上。我国太阳能资源分布 图见图 2-1。 图 2-1 我 国太阳能资源分布图 5 2.2太阳能资源数据 太阳能辐射量可从县及气象局取得，也可从国家气象局取得，或者来自卫 星扫描。从气象局取的的太阳能辐射数据为水平面上的太阳辐射量，一般包括 水平面的总辐射量、直接辐射量和散射辐射量。来自卫星扫描的辐射数据，一 般为水平面上的总辐射量。 太阳能资源数据主要包括，年度太阳能辐射总量和各月太阳辐射总量。用 于工程建设时需要的与之相关的气象数据包括多年平均气温，多年极端最高 气温，多年极端最低气温，白天（ 8-18时）最低温度；多年平均风速，多年最 大风速；多年平均雷暴日，多年最多雷暴日数；多年平均年总量降水量，多年 一日最大降水量；多年最大冻土深度；多年最大积雪深度； 上述数据一般为近 10年的累计数据，当然有近 30年的统计数据，则会使数据分 析更加准确。 6 2.3太阳能资源数据有效性分析 太阳能辐射数据的来源有来自卫星扫描数据，或从气象局取得的实地测试数据。 目前卫星扫描数据一般利用美国宇航局 NASA数据库提供的太阳能辐射数据。通过 输入不同地理位置经纬度坐标，得到 22年平均的太阳能月平均日辐射值 （ kwh/m2/d） ，卫星数据覆盖范围较大，记录时间较长，能够获得十年以上卫星 扫描数据，但精度较低，有效范围约几百平方公里。 实地测量数据能够根据实际地点定位测量太阳能资源，有效范围及数据较卫星 数据要好，但是可能存在实测时间较短，仅得到有限区域的有限时间段内的实测 数据。 当取得项目所在地气象局辐射数据或者其它来源数据用于项目设计的分 析，有以下情况需对数据有效性进行分析 1、若太阳能辐射数据不够完整或者缺少多年的辐射数据，则需对太阳能辐射 数据的有效性和辐射量进行评估。 2、当取得太阳能辐射数据较为完整时，且辐射量较好时，需结合项目场地综 合考虑，若当地存在建筑或者树林等遮挡时，辐射数据会受影响。另一方面观察 当地是否存在山脉或者会对辐射量影响较大的地形地貌。在这种情况下可通过比 较场地附近地区的平均数据，来分析评估太阳能辐射数据的有效性。 3、当气象局提供辐射数据或卫星扫描数据与当地实测数据存在较大差异时， 需结合实测数据的测试时间长度和测试时是否有其它因素影响，根据 太阳能资 源评估方法 来分析评估太阳能辐射数据的有效性。 7 2.4太阳能资源数据的利用 从气象局获得的太阳能辐射数据，一般包括水平面的总辐射量、直接辐射量和 散射辐射量。卫星扫描得到的太阳能辐射数据为水平面上的总辐射量。 在光伏发电系统中，固定式系统，为了取得全年更大的发电量和电池组件的自 洁考虑，一般将太阳能电池组件以一定的角度倾斜安装。这样就需要将水平面上的 辐射量转换为斜面上的辐射量。目前水平面的辐射量转换为斜面上的辐射量，可采 用人工计算分析，但该方法较复杂，通常采用计算机软件进行分析，如 RETScreen、 PVSYST。 若项目所在地的太阳能辐射数据不够完整或者缺少多年的辐射数据，可对比附 近区域太阳能平均辐射数据，也可参考卫星扫描太阳能辐射数据，从而进行综合分 析。为了使分析精确，还需要考虑的因数有各月平均气温，各月平均风速，水平 面上的散射辐射量。 精确的太阳能资源评估是大规模开发利用太阳能的前提，是太阳能行业投资者 准确投资分析的必要保障。 8 2.5.1宁夏太阳能资源情况 宁夏在开发利用太阳能方面具备得天独厚的优越条件，地势海拔高、阴雨天 气少、日照时间长、辐射强度高、大气透明度好。宁夏年太阳能辐射总量为每平 方米 4936MJ-6119MJ兆焦 ，由南向北平均每 10公里每平方米递增 50MJ。年日 照时数为 2194小时 -3082小时，日照百分率 50％ -69％，由南向北递增。宁夏太 阳能辐射具有地域不同的差异，其特征是北部多于南部，南北每平方米相差约 1000MJ，由六盘山地区的 4947． 3MJ增至中北部的 6000MJ。其中引黄灌区与 中部干旱带的盐池、同心县太阳辐射较高，在 5864MJ-6100MJ之间，南部山区 年辐射量相对较少，太阳辐射总量为 4947MJ-5641MJ。宁夏太阳辐射还具有明 显季节变化差异，夏季最多 平均为 1930MJ，春秋两季次之平均 1456MJ，冬季最 少平均 945MJ。将全国部分地区的年平均气温、年总辐射、直接辐射、直接辐射 占总辐射的百分率、年日照时数、年晴天日数、年太阳能可利用日数、年平均总 云量等 8项指标，经过数据预处理后，银川的太阳能可利用状况在全国排序占第 3 位，固原虽排序占第 12位，就全国范围而言，其太阳能可利用状况也是比较好的。 因此，宁夏有着得天独厚的优越条件，开发太阳能具有极大的潜力。 2.5我国西北地区太阳能资源情况 9 2.5.2内蒙古太阳能资源情况 内蒙古海拔较高，地处中纬度内陆地区，以温带大陆性气候为主，全年 降水较少，多晴朗天气，云量低，相对的日照时间长，日照时数在 2600～ 3400h之间，太阳能辐射较强，是全国的高值地区之一。全区年辐射总量在 4830～ 7014MJ/m2之间，仅次于青藏高原，居全国第 2位。全区太阳能资源 的分布自东部向西南增多，以巴彦淖尔市西部及阿拉善盟最好。一年之中， 4～ 9月作物与牧草生长期的辐射总量与日照率都在全年的 50％以上，特别是 4～ 6月，东南季风还未推进到内蒙古境内，所以空气干燥，阴云天气少，日 照充足。 宁夏各地日照时间多于 6小时的天数每月在 13.3～ 25.7天，全年在 215～ 292.6天 ,太阳能可利用时间较长。宁夏各地太阳能资源稳定程度在 1.1～ 1.7，太阳能资源比较稳定。银川市中午是最有利太阳能资源利用的时 段，上 午、下午也是太阳能资源利用的较好时段。 10 2.5.3甘肃省太阳能资源情况 甘肃省位于祖国地理中心，介于北纬 3211′4257′, 东经 9213′10846′ ，地 貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁，类型齐全， 交错分布，地势 自西南向东北倾斜。地形呈狭长状，东西长 1655公里，南北宽 530公里，复杂的地 貌形态，大致可分为各具特色的六大地形区域。甘肃省具有丰富的太阳能资源，年 太阳能总辐射量在 4800－ 6400MJ/m2，其地理分布为自西北向东南递减的规律。 年资源理论储量 67万 亿 KWh，每年地表吸收的太阳能相当于大约 824亿吨标准煤 的能量，开发利用前景广阔。河西走廊、甘南高原为甘肃省太阳辐射丰富区，年太 阳总辐射量分别为 每平方米 5800MJ和 6400MJ；陇南地区相对较低，年太阳总辐 射量仅 4800～ 5200MJ；其余地区为 5200-5800MJ。除陇南地区外，甘肃省年太阳 总辐射量比同纬度的华北、东北地区都大。甘肃 省以夏季太阳总辐射最多，冬季最 少，春季大于秋季。 7月各地太阳总辐射量为每平方米 560～ 740MJ； 1月为 260～ 380MJ； 4月为 480～ 630MJ； 10月为 300～ 480MJ。太阳总辐射冬季南北差异小， 春季南北差异大。 甘肃省各地年日照时数在 1700-3320小时之间，自西北向东南 逐渐减少。河西 走廊西部年日照时数，在 3200小时以上；陇南南部，在 1800小时以下；其余地区 在 2000～ 3000小时之间。 11 2.5.4陕西省太阳能资源概况 陕西全省年平均太阳总辐射量为 4100～ 5600MJ/m2，年峰值日照时数为 1150～ 1550h，年平均日照时数在 1270～ 2900小时，日照百分率在 28％～ 64 ％之间。其空间分布特征是北部多于南部，南北总辐射量相差 1400MJ/m2， 高值区位于陕北长城沿线一带，年太阳总辐射量为 5100-5600MJ/m2；低值区 主要分布于陕南大巴山区，年太阳总辐射量 为 4100-4300MJ/m2。夏季总辐射 量最大，占到总辐射量的近 40，冬季总辐射量最小，表现出四季分布的不 对 称性。 陕北区域日照强烈，地势海拔高，大气透明度好、阴雨天气少、日照时间 长、辐射强度高，年日照时数达到 2600～ 2900h，年总太阳辐射量 5100- 5600MJ/m2。 12 3.光伏阵列的设计 光伏阵列即光伏方阵，由若干个光伏组件或光伏构件在机械和电气上按一定方式组装 在一起，并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。在光伏方阵设计时我们通常需要 考虑以下几个方面光伏组件的倾角、光伏阵列之间的间距和组件串的组件数量计算。 3.1光伏组件倾角的计算 光伏组件倾角光伏组件所在平面与水平面的夹角。 我们从气象站得到的资料 ,一般为水平上的太阳辐量 , 换算成光伏阵列倾斜面的辐射量 ,才能进行光伏系统发电量的计算 .对于以某一倾角固定式安装的光伏阵列 ,所接受到的太 阳辐射能与倾斜的角度有关，其中较为简便的计算日辐射量的公式如下 倾斜方阵面上的太阳总辐射量计算图 式中 Rβ 倾斜方阵面上的太阳总辐射量； D 散射辐射量 ,假定 D 与斜面倾角无 关； S 水平面上的太阳直接辐射量； β 方阵倾角； α 午时分的太阳高度角。 Rβ S[sinαβ/sinα] D 13 通过上述方法可计算某地一定时间内斜面上的辐射量，但是要计算出某斜 面在该地区一年的辐射相对较困难，甚至无法计算。主要是到达光伏组件上的 太阳辐射量受许多因素影响，归纳起来有以下几个方面 天文、地理因素日地距离的变化，太阳赤纬、太阳时角、地理纬度、海 拔高度和气候等； 大气状况云量、大气透明度、大气组成及污染程度（灰尘 粒子密度、二氧化碳等的含量）；组件阵列倾角设计考虑组件的倾斜角及方 位角，支架采用固定式还是巡日跟踪式等； 因此，光伏组件倾斜面上的辐射量因素较多，且随机性很强，要完全依靠 理论计算很难取得精确地结果。目前光伏组件倾角我们正常通过软件模拟不同 倾角时的辐射量同时考虑当地气象局实测的数据进行分析。根据工程经验，一 般光伏阵列的倾角取当地纬度或偏小一点（并网系统）。而在离网系统中，光 伏阵列倾角设计则需要考虑最不利条件因素下保证系统可靠供电的原则，其倾 角往往大于当地纬度。 3.2光伏阵列之间间距的计算 并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角采用专业系统设计软件进行优化设计来确定， 它应是系统全年发电量最大时的倾角。当倾角确定后我们要保证每个光伏阵列在冬至日上 午九时到下午三时无阴影遮挡（北半球）。 太阳电池阵列间距的设计计算 在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，阵列倾角确定后，要注意南 北向前后阵列间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为冬至日（一年 当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午 9 00到下午 3 00，组件之间南北方向无阴 影遮挡。 固定光伏组件方阵的支架系统安装的前后最小间距 D，如下图所示 阵列阴影示意图 简化的计算公式如下 0.707 H tanarcsin0.648 cos   0.399 sin  D  式中 φ为纬度 在北半球为正、南半球为负 ； H为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差。 14 15 同时在太阳能电池方阵排列布置还需要考虑地形，地貌的因素，要与当地自然 环境有机的结合。同时设计要规范，并兼顾光伏电站的景观效果，在整个方阵场设 计中尽量节约土地。太阳电池方阵的布置设计包括阵列倾角设计，方位角设计，阵 列间距设计，需根据具体情况来进行计算。 关于跟踪系统阵列之间的间距计算相对复杂，由于跟踪支架系统的巡日条件和 跟踪角度范围与其厂家产品有关，且每家不尽相同。故对其计算无实际意义。但有 一点是一致的，就是我们都必须满足一天中不得小于 6小时的照射时间窗口。 需要说明的是上述时间为地方时。例如在计算中使用的太阳赤纬都是以天文年 历为准的，而天文年历所给出的参数都是世界时 0时的值，但时角又是以地方时为依 据的，而日常的钟表所显示的时间都是北京时。这里需要注意的是北京时早 8点 时，乃是世界时 0点，由于地球自西向东转动，所以，凡是在北京以东的地方，其地 方时均比北京时要晚， 即 8点多，而北京以西的地方则尚未到 8点。 经度订正是时间转换所必需的。在我国明确规定，东经为正，西经为负；但在 美国则刚好相反。具体换算公式是 地方时（即太阳时） 北京时 E-4*（ 120-L） 其中 E为地球绕日公转时进动和转速变化而产生的修正，单位为分； L为当地的 经度 16 3.3组件串的设计 组件串是在光伏发电系统中，将多个光伏组件以串联方式连接，形成具有所需直流输出电压的 最小单元。在组件串设计时主要应考虑以下因素 1、逆变器的 MPPT跟踪范围； 2、逆变器直流 输入能承受的最大直流电压； 3、光伏组件的开路电压、峰值工作电压及组件的开路电压的温度系 数。 我们在设计时必须满足光伏组件串的电压在逆变器 MPPT工作范围内，且需要考虑组件在温度 上升时而带 来的电压下降，即组件串的最低工作电压必须大于逆变器 MPPT的最低电压，同时组 件串峰值工作电压必须小于逆变器 MPPT的最大电压。 关于逆变器直流输入的最大电压由于组件串在温度下降时开路电压反上升，因此我们在计 算时必须满足组件串的最大开路电压不得高于逆变器允许承受的最大直流输入电压。一般而言， 晶硅组件的开路电压温度系数为 -0.330.36/K。 即 Min（ MPPT）＜组件串电 压（考虑温度上升后工作时的最低电压） 组件串电压（考虑温度变化下工作时的峰值电压）＜ Max（ MPPT） 同时必须满足组件串开路电压（考虑温度最低时的开路电压）＜逆变器允许承受的最大电 压。 在进行组串设计时，还必须考虑直流线路实际压降所产生的影响。 在具体项目设计时我们还需要考虑项目现场的实际情况，如周围有无高大建筑物、地势是否 平坦。在屋面电站时还需要考虑方位角问题，有时由于建筑本身不是正南方向，故在设计时为考 虑美观等因素可能会放弃最佳方位角 0度的要求。有时为满足设计容量要求而放弃最佳倾角设计及 方阵之间的间距等。因此，光伏阵列设计时我们首先必须了解客户需求，并对可能产生的问题进 行有轻重之分，只有这样才能最大限度地设计出满足客户需求的产品 。 17 3.4特殊气候条件对光伏电站的影响 特殊气候条件对光伏电站的影响按以下几个因素分类讨论 ● 极端温度的影响 极端低温和极端高温都将影响到设备的生存；极端低温会导致地基产生冻胀现 象，毁坏基础；极端高温对电池板输出电能不利，气温的升高将导致组件表面温度的 升高，组件的发电效率也急剧下降。 ● 极端大风的影响 极端大风会影响电池板的安全，导致光伏组件被大风吹翻；极端大风还会降低支 架的防腐性能。 ● 极端降雨、洪水的影响 洪水会造成基础沉降、塌陷，导致光伏阵列变形，进而损坏光伏组件。 ● 极端雷暴的影响 雷暴可能导致电气设备雷击毁坏，不能工作，影响光伏电站电能输出。 ● 极端降雪的影响 积雪有可能造成光伏组件的大面积损坏，影响光伏电站电能输出。所以，在进行 光伏发电系统设计时都需要对以上因素进行考虑。 18 4.升压及系统接入 4.1系统构成概述 本系统为由逆变器交流输出侧至公共电网并网接入点之间部分，一般包括 以下环节 升压部分，逆变器输出的低压交流（ AC270V或其它电压等级）经升压变 升至 10KV或 35KV。 高压汇流部分，多台升压变高压输出。 接至厂区高压开关站汇流。 并网接入部分，高压汇流后经计量后再接入公共电网并网输出；以及满足电 网接入要求的配套设施（公用测控系统、远动系统、电能量监测系统、电能 计量、电力调度数据网等）。 无功补偿部分，根据电网要求设置的高压集中无功补偿。 厂用电部分（厂用变电站），满足光伏发电厂运行的厂用电部分，主要包括 厂用变压器及其低压配电系统。 19 4.2主要系统方案分析与对比 一个优秀的设计方案应同时满足技术先进可靠和经济合理两方面要求。任何脱 离实际只追求技术先进而不考虑系统成本，或者一味追求低成本而置于系统稳定可 靠性不顾，这都是不可取的。应在方案选择、系统设计中将这两者综合考虑，通过 分析比较确定技术与经济的合理平衡点。以下拟从两部分内容来分析 1）光伏发 电系统主接线方案， 2）厂用电配电方案。 4.2.1光伏发电系统主接线方案 大型地面光伏并网电站由于占地面积较大、远离负荷中心，一般采用分块发电、 高压集中并网方式。将发电场地分成多个发电单元（如 1MWp一个单元），每单元 就地设置逆变室、升压变，厂区内设置高压开关、控制室以及办公配套设施。 目前大型地面光伏电站主要系统构 成是各个单元光伏组件经逆变器转变成交流电 后，输出电压为 270V或 315V，就地配置一级升压变压器，由 270V或 315V直接升 压到 10KV或 35kV，再在厂区内设置开关站，各单元 10KV或 35kV 母线汇流后直接 并入当地电网。 不带隔离变的逆变器交流输出有 270V或 315V之分，一般说来单台容量在 500KW及以下的交流输出多为 270V，单台容量 630KW的为 315V。逆变器输出电压 的选择依据所选品牌而定，无需特别比较。 20 升压变高压侧输出有 10KV或 35KV之分，选用何种电压等级应依据 具体项目的 规模及当地电网并网条件综合而定。其决定性因素一般是当地电网规划要求及并网 接入的电网变电站电压等级。一般 10MWp及以下规模光伏电站，无需二次升压， 可直接低压升至 10KV或 35KV并网。超过 10MWp规模光伏电站一般需直接升至 35KV并网，或采用二次升压，即先低压升至 10KV，各单元 10KV在厂区开关站汇 流后再升至 35KV或 110KV并入当地电网。 在光伏电站项目实际建设中，二次升压变电站及 35KV以上部分一般由当地电 网公司设计与建设。光 伏电站厂区内的低压直升至 10KV 或 35KV的升压站及其高 压开关站由划归光伏电站 EPC范围内。本部分拟对该范围的变压器选择、 系统主接 线方案进行技术经济比较，分析各方案优缺点，并给出一定条件的合理方案建议。 升压箱式变的选择 光伏电站施工周期短，项目地处偏远、交通不便，各种工程材料采购多有不便 且成本较高，所以应尽量减少现场制作项目。升压变电站一般采用预装箱式变电 站，在制造厂完成后运至现场就位做简单调试后即可投运，相比土建式变电站施工 周期短，成本节省。依据箱变变压器形式有干式和油浸式之分，依据箱变组合形式 有欧式与美式之分。 21 4.2.2系统主接线 系统主接线一般有链式和放射式。链式是将几个 1MW单元的升压变压 器链接后接至 10KV开关站汇流后再接入电网。这样可以节省高压电缆与 10KV 开关站内的高压开关柜。因为 减少了高压电缆也节省了高压电缆的敷设费用。 但因为采用链式，是变压器的保护趋于复杂化，一般需在变压器高压出线配置 真空断路器，这回增加系统造价。 放射式是每个 1MW单元的升压变压器出线直接接至 10KV开关站汇流后接入 电网。这样高压电缆会增加，其 施工费用会增加， 10KV开关站内高压开关柜也 会增加。但因为采用了放射式，变压器保护非 常简单，变压器高压侧出线可采 用高压刀熔开关，而且变压器可以非常方便的选用户外一体式油变，不但其体 积小，而且这种形式升压变压器成本低廉。 在已实施的两个 10MWp项目中，分别采 用了以下两种方案。项目一是采用 链式，变压器是干变；项目二是采用放射式，变压器是油变，项目总体造价比 较，项目费用要更节省。 22 4.3系统方案总结与建议 ●光伏发电系统主接线 从上述分析可知，甘肃某 10MWp项目采用低压直升 35KV再汇流后并网， 8 个 1.25MWp单元每单元就地设置一台干式欧式升压箱变，每 4台箱变高压链接 后分成两回路接至 35KV开关站在汇流后接至当地电网。宁夏某 10MWp项目采 用低压直升 10KV再汇流后并网，设有 9个 1MWp和 1个 0.5MWp单元，共计 10个 发电单元。每单元就地设置一台组合共箱式全密封油浸升压箱变（ ZGSF11- Z.G），每台箱变高压出线接至 10KV开关站汇流后接至当地电网。 甘肃项目采用干式欧式升压箱变因配有真空断路器及低压开关柜，以及欧 式箱变特点，占地面积较大、成本很高。但因其采用链式接线，节省了不少高 压电缆，还节省了开关站内的开关柜。宁夏项目采用组合共箱式全密封油浸升 压箱变（ ZGSF11-Z.G），该型号变压器占地面积小，而且成本低廉。但因该型 号油浸升压箱变不便配置真空断路器，故采用每台箱变设置一回路电缆接至开 关站进行保护，即放射式。这增加了高压电缆和开关站内高压开关柜。但综合 比较下来采用宁夏项目高压方案更能节省更多投资，而且宁夏 项目方案技术上 也合理可靠，满足光伏电站的运行稳定、便于维护的要求。 23 ●厂用电配电 甘肃项目采用的是在开关站设置厂用变电站，低压 AC380V接至每个逆变 室。因光伏场地较大，厂用变电站 至最远的逆变室有 1km，当逆变室采用低 压链式配电时，电压损失是电缆截面选择的主要 因素。经计算如要满足电压 损失要求，这电缆截面会比按电流经济密度选择的电缆截面大很多，这很不 经济。 宁夏项目采用低压分区供电方案。靠近开关站的 5个区的逆变室由开关站 内的所用变低压 AC380V供电。远离开关站的 5个区的逆变室由 10逆变室所 用变供电。 10逆变室所用变容量 50KVA，是在逆变器与箱变连接的低压侧 （ AC270V） T接至所用变压器，再经所用变压器升压至 AC380V供 5个逆变室 负荷用电。该种方案不存在因供电距离长而放大电缆截面的因素，可以节省 大量低压电缆。 24 5.土建及支架 5.1建（构）筑物设计 5.1.1光伏组件方阵支架基础设计 1太阳能板方阵基础一 支架基础一般为钢筋混凝土独立基础，亦可以采用双柱联合基础，每个阵列 与地面有 N个支撑点，支架由角钢和槽钢、薄壁型钢、钢管等组成。根据太阳能 电池板荷重及当 地 50年一遇基本风压和雪压、业主要求，同时满足 建筑地基基 础设计规范 （ GB50007-2002）和 混凝土结构设计规范 （ GB50010-2002 及其它相关规范，确定基础尺寸。基础柱顶预埋钢板与支架螺栓连接。光伏电站 地面平整完成之后，即可根据平面布置进行定位、放线、基坑开挖、安装模板、 校 直、校平，依次浇入混凝土并振捣，符合 建筑地基基础施工质量验收规范 （ GB50202-2002）的要求。在浇筑过程中，在基础顶面设置钢板预埋件，用于 安装太阳能电池板支架，混凝土标号为 C30，并按规定程序养护。 受力计算包含承载力、抗倾覆、抗滑移、抗拔计算。为减小基础面积，基础 在偏心荷载作用下，可考虑基底脱开基土面积不大于全部面积的 1/4，脱开时基础 顶面受拉，应复核基础顶面强度。 25 2太阳能板方阵基础二 支架基础还可采用桩基，桩基的计算包含桩身抗压承载力计算、局部压 屈验算、单桩竖向承载力特征值计算、桩基水平承载力和位移计算、水平荷载 作用下的桩身受弯承载力、抗浮和抗拔桩的抗拔承载力计算、如果有软弱下卧 层，如何考虑软弱下卧层问题、湿陷性黄土地区的桩基设计、季节性冻土和膨 胀土地基中，应考虑冻胀、膨胀作用，验算桩基的抗（冻）拔稳定和桩身的抗 拉承载力、钢桩的防腐设计。同时满足 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008。 桩基的优点是施工方便，气候适应性好、地质适应性优、压缩施工周期、 无需大量的平整地面、无需大量的施工人员和施工机械、机具。但是因为没有 相应的国家规范和国内大量的工程成功案例作为依据，所以采用桩基，必须做 好试打桩和试桩工作，在有可靠的实验结果后，方可采纳。 26 5.1.2 箱式变压器基础设计 设备基础设计，根据 建筑地基基础设计规范 GB500072002 ）、 混 凝土结构设计规范 （ GB50010-2002，并参照 建筑结构荷载规范 （ GB 500092001 （ 2006版））、结合设备安装方式综合 进行设计。地基基础形式 为现浇钢筋混凝土基础。如采用油浸式变压器，在基础设计时应根据电气防火 规范要求，考虑防火设施或贮油坑等。 5.1.3 逆变器室工程设计 逆变器室为一般采用单层砖混结构，下面为常规的参数逆变器室内净高 3.1m、房屋总高度 3.5m、每个逆变器室建筑面积计 59.04m2，基础为混凝土 条形基础。 建筑结构设计（常规的设计方案）简洁大方，墙体采用外墙外保温，节约 建筑采暖和空调能耗 ,改善并保证室内热环境质量，屋面为组织排水，屋面防水 做法采用氯化聚乙稀或三元乙丙柔性 防水材料、防水涂料，屋面保温采用 80厚 挤塑聚苯板保温层。应根据逆变器的参数要求，设计可靠的通风系统，确保逆 变器正常工作。 27 5.1.4综合楼建筑结构设计 综合楼为一般为单层混凝土框架结构，是主要生产生活配楼，主要由高压配 电室、低压配电室、备用电源室、逆变器小室、中控室、办公室、会议室、资料 室、餐厅厨房、工具间、维修间、锅炉房、水泵房、职工宿舍等组成，所有房间 层高约为 5.50m。 1）建筑设计 建筑整体表现简洁大方，建筑平面布局合理，功能分区明确；建筑形体简单、 稳重又不失工业建筑固有的美感。建筑热工设计应符合国家节约能源的方针，使 设计与气候条件相适应 ,在建筑布置中注意建筑朝向 , 墙体采用外墙外保温，节约 建筑采暖和空调能耗 ,改善并保证室内热环境质量 2）结构设计 综合楼为单层钢筋混凝土框架结构，基础采用混凝土柱下独立基础，楼面及 屋面均为现浇钢筋混凝土结构，填充墙体均采用加气混凝土砌块或其它墙体材料。 28 3）综合楼建筑做法如下 1.地面卫生间为防滑地砖防水地面，其余房间及走廊均为普 通地砖地 面。 2.内墙面卫生间贴普通瓷砖，其余房间均刷内墙涂料。 3.顶棚主控制室为轻钢龙骨纸面石膏板吊顶，卫生间为轻钢龙骨铝塑 板吊顶，其余房间顶棚刷内墙涂料。 4.门窗采用铝合金平开窗（中空玻璃）、木门、防火门。 5.外墙面 600mm高剁斧石勒脚， 其余刷外墙涂料，檐口处做石膏板浮 雕图案。 6.屋面为有组织排水，屋面防水做法采用氯化聚乙稀或三元乙丙柔性防 水材料、防水涂料，屋面保温采用 80厚挤塑聚苯板保温层。 7.综合楼防火 配电室，控制室隔墙耐火极限不小于 1h，隔墙上的门采用乙级防火门。 防 火满足 建筑内部装修设计防火规范 、 建筑设计防火规范 要求，集 中控制室室内装饰，采用规范要求等级的防火材料。 29 5.1.5室外配电装置结构设计 屋外配电装置主要包括主变基础及事故油池、主变架构、 110kV进线架构、 110kV断路器、 110kV隔离开关、 110kV电流互感器支架、 110kV避雷器支架、 110kV电压互感器支架、 35kV电容器、 35kV母线桥支架、 30m独立避雷针等。变电 架构均采用 Φ300或 Φ400钢筋混凝土环形杆、人字柱 ;地线支架及避雷针支架用圆 钢三角形断面焊接结构 ;设备支架采用钢筋混凝土环形杆 ;架构及设备支架基础均采 用杯口式混凝土基础。架构横梁采用三角形截面钢桁架，设 备支架横梁采用型钢 梁，材料均为 Q235B，焊条为 E43。所有钢构件均采用整体热镀锌防腐。 5.1.6配电柜设备基础及电缆沟 设备基础均附带有电缆沟，配电室内没安装配电柜设备的部分采用电缆沟。配 电柜设备基础及电缆沟均采用砼结构施工，所有预埋件及电缆支架要求镀锌处理。 根据电力工程电缆设计及其防火措施设计等规程要求，电缆密集的多层电缆支 架及桥架上应采用层间隔板将电力电缆及控制电缆隔开；公用电缆沟分支及电缆沟 进入配电室等处，应设置阻火墙；干式变压器、高低压开关柜、等处的电缆孔洞应 进行防火封堵。 30 5.1.7结构设计优化经验 根据今年项目情况，以下内容需注意和优化 1、地面项目签订合同后，应尽快开展现场的地形数据采集工作，目前的情 况是测量单位提供的地形图和现场的情况矛盾重重，所以采集很有必要。 2、设计图纸中的墙体材料、钢筋的强度等级等经常遇到当地没有或者无法 采购，因此需要工程部门先到当地调查，否则频繁的修改图纸，甲方会质疑我 们 的设计质量，同时也很大程度影响工期。 3、地坪配筋、女儿墙、排洪沟等的设计，适当考虑本类项目的特殊性，在 不违反规范的前提下，是否可以再优化，节省成本。 4、所有设备（柜体）基础图纸必须说明，后续设备采购后，尽快补充相应 的施工图，避免和施工方扯皮。 5、注意进行房屋的日照分析，几个项目均出现遮挡，以后应当避免。 6、地面支架设计中，组件和檩条尽量避免用卡件。 7、优化支架支腿截面和上部一直，减少截面种类；尽量用联合基础，考 虑抗滑移、倾覆；螺栓 M6太小，无法安装，支架最好用双螺帽，不用弹垫。 8、冻土深度是否可尝试优化、汇流箱以及电缆的留孔必 须在结构设计时考 虑，尤其是和专业厂家配合。 9、 Z型檩条尽量不使用，现场搭接控制不好，宜 C型简支檩条。檩条多悬 挑，充分利用其承载力， 节约成本。道路、地坪做法，应该因地适宜。