格尔木20兆瓦并网光伏发电项目设计总结报告

格尔木并网光伏电站20MWp项目设 计 总 结 报 告XXXXXX设计院二○一二年十二月1 工程概况格尔木 20MWp 光伏发电项目场地位于格尔木市 109 国道东出口的隔壁荒滩上；与三期 20MWp 光伏发电项目场地相邻。场地地貌处在昆仑山山前倾斜平原的后缘一带，地形平坦，地表为戈壁荒漠景观，总体地势西北低，东南高，海拔高度 2852.9-2867.6m，相对高度差 14.8m。场地地层在探井控制深度内自上而下一次为①砾砂（ Q4eol） 、②中砂（ Q4eol+pl ） ，其岩石特征分述如下：①砾砂（ Q4eol） ：土黄、灰黄，干燥，稍密，砾石粒径为 2-20mm 的含量占 28.4-32.4%， 粒径主要成分以中砂为主，夹有中细沙薄层，呈透镜体分布。该层层厚 0.8-1.2m，该层以薄层状在场地西北侧分布。②中砂（ Q4eol+pl ） ：土灰色，干燥 -稍湿，稍密，散粒结构，含少量砾石，含量 0-16.1%；砾质较纯净，颗粒较均一，主要矿物成分为石英、长石为主，云母次之，其中粒径在 2-20m 的约占 0-16.1%2-0.075mm 的约占 80.6-97%，其余粉粒， 该层顶面埋深 0.8-1.2m， 勘察揭露厚度 11.4-615.4m（未揭穿） 。场地均有分布。场地在勘探深度范围内未发现地下水，该工程不考虑地下水影响。场地土壤对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有腐蚀性。基本气象要素资料：格尔木日照充足，历年的水平面总辐射量在 6500MJ/ ㎡~7320MJ/㎡ 之间， 30 年平均水平面总辐射为 6929.3MJ/ ㎡ ；近 30 年的日照时数变化为 2900h~3400h 之间， 30 年平均的年 日 照 时 数 为 3012.6h 。 根 据 《 太 阳 能 资 源 评 估 办 法 》（ QXT89-2008 ） 确定的标准， 光伏电站所在地区属于 “资源最丰富”区。格尔木地区属大陆高原气候，少雨、多风、干旱，冬季漫长寒冷，夏季凉爽短促，降雨量年平均仅 41.5 毫米，蒸发量却高达 3000 毫米以上。日常时间长，年平均高达 3358 小时，光热资源充足。唐古拉山镇辖区，属典型高山地貌，气候寒冷， 仅有冬夏两季， 年平均气温 -4.2℃， 极端高温 35℃，极端低温 -33.6℃。 无绝对无霜期。 年平均降水量 284.4 毫米，年蒸发 1667 毫米，主要气象条件均满足光伏电站建设及运营对气象的要求。2 设计工作概况2.1 设计范围设计院承接了本工程站内光伏系统的设计，具体内容如下：电站总平面设计、组件阵列设计、电气系统设计、土建设计、招标文件编制、现场服务等。2.2 系统运行方案采用分布发电，集中并网的设计方案，将系统分为 20个多晶硅太阳能电池组件并网发电单元进行设计。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方针防雷汇流箱，经光伏并网逆变器接入 35kV 升压变压器。每个发电单元配一台升压变升压至 35kV ，通过电缆引接至新建 35kV 配电室，汇流后经母线桥接入新建 2#主变升压至 110kV 后实现并网发电。 35kV 配电装臵采用单母线接地， 8 回进线 1 回出线。2.3 设计成果交付时间我公司承受业主委托，于 2013 年 7 月开始施工图设计工作，并按建设方要求，首先提交基础施工图，并按计划节点陆续交付全部施工图。2.4 合同双方的权利义务及费用支付为明确双方权利义务，双方协商达成一致签订施工图设计合同。双方权利义务及费用按照合同约定执行。3 主要设计原则3.1 美观性与当地自然条件结合，美观大方。在不改变原有地貌环境和外观的前提下，设计安装太阳能光伏阵列的结构和布局。3.2 高效性设计在考虑的美观的前提下，在给定的安装面积内，尽可能的提高光伏组件的利用效率，达到充分利用太阳能，提供最大发电量的目的。3.3 安全性设计应该安全可靠，不能给建筑和其他用电设备带来安全隐患，施工过程中要保证绝对安全，不能遗漏任何设备和工器具。尽可能的减少运行中的维修维护工作，同时应考虑到方便使用和利于维护。3.4 在太阳能光伏电站的设计、设备选型方面，也遵循如下原则：可靠性高： 设备余量充分， 系统配臵先进、 合理， 设备、备件质量可靠。通用性强： 设备选型尽可能一致， 互换性好， 维修方便。通信接口、监控软件、充电接口配臵一致，兼容性好，便于管理。安全性好：着重解决防雷击、抗大风、防火、防爆、防触电和关键设备的防寒、防人为破坏等安全问题。操作性好：自动化程度高，监控界面好，平时能做到无人值守，设备做到免维护或少维护。直观可视性好：现场安装由显示屏，可实时显示电站的发电量、太阳辐射、温度、瞬时功率以及二氧化碳减排量。性能价格比高：在设备选型和土建工程设计中，在保证系统质量、性能的前提下，尽量采用性价比最优的设备，注重经济性好实用性，以节省项目费用，减少投资。4 工程设备要点4.1 设计依据1、工程设计合同2、工程测量规范 （ GBJ-50026-93）3、国家规范、规程和标准IEC 61215 《晶体硅光伏组件设计鉴定和选型》IEC91730.1 《光伏组件的安全性构造要求》IEC91730.2 《光伏组件的安全性测试要求》GB/T18479-2001 《地面用光伏（ PV）放电系统概述和导则》GB/T 19939-2005 《光伏系统并网技术要求》GB/Z 19964-2012 《光伏发电站接入电力系统的技术规定》GB/T 20046-2006 《光伏系统电网接口特性》 （ IEC 61727： 2004）GB 12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》GB12325-2008 《电能质量电力系统供电电压允许偏差》GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》DL/T 448-200 《电能计量装臵技术管理规程》GB50217— 2007 《电力工程电缆设计规范》DL/T404 — 2007 《 2.6kV~40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备》GB50797— 2012 《光伏发电站设计规范》GB50794— 2012 《光伏发电站施工规范》GB/T 29321 — 2012 《光伏电站无功补偿技术规范》GB/T 50866 — 2013 《光伏发电站接入电力系统技术规范》4.2 设计标准可靠性高、通用性强、安全性好、操作性好、直观可视性好、性能价格比高。满足相关法律、法规国家行业技术规范要求。4.3 基本技术方案4.3.1 太阳能光伏发电系统根据建设方拟采购电池组件情况，本项目采用 245W 多晶硅太阳能电池组件，总安装容量为 20MWp 。组件参数如下：厂家 型号 工作电压 工作电流 开路电压 短路电流 尺寸国电光伏 GDM-245PE03 30.7V 7.98A 37.3V 8.47 1650*992*45 4.3.2 电气系统本期工程 20MW 光伏发电项目容量以太阳能发电单元——升压变压器接线方式接入厂内 35kV 配电室。 35kV 配电室本期进线 8 回，出线 1 回，为单母线接线。光伏电站高压侧配臵动态无功补偿装臵。每个太阳能发电单元设一台升压变压器，升压变压器采用美式三相 1000kVA 双绕组分裂变压器。 光伏组件阵列、 直流汇流箱、逆变器及升压变压器以单元为单位就地布臵，35kV 电缆集电线路接至 35kV 配电室，通过 35kV 出线柜送入新建 #2 110kV 主变压器并入二期外送线路。110kV 升压站部分设备：序号 项目 本期建设规模 备注1 主变压器 63MV A 选用户外三相双绕组全密封免维护有载调压自冷变压器2 110kV 部分 主变进线间隔 选用户外常规设备采用敞开式布臵3 35kV 部分 8 线 1 变，单母接线采用户内开关柜单列布臵，内配真空断路器4 35kV 无功补偿装臵 16Mvar 采用动态无功补偿装臵（ SVG）5 消弧线圈 250kVA 4.3.3 设备布臵本光伏发电项目电站为户外敞开式。汇流箱位于光伏电池阵列之间，逆变器及数据采集柜位于逆变器室内，逆变器室分布在各个子方阵中间位臵。35kV 开关柜布臵在新建 35kV 配电室内， 单列布臵， 出线柜通过母线桥与主变低压侧连接。升压箱式变压器与阵列逆变器室外布臵，逆变器、直流柜及数据采集柜逆变器室内布臵，汇流箱室外支架安装。4.3.4 厂用电源厂用交流电源电压 380V/220V ± 15% 厂用交流电源频率三相 / 单相 50Hz ± 3% 厂用直流电源电压 220+15%~220-15% 4.3.5 主要设备概况1）光伏发电单元电池组件：电池组件为多晶硅太阳能电池组件。电池组件支架：固定式电池组件支架形式为纵向 - 横向钢架式。汇流箱；汇流箱进线为 12 路、 16 路，出线 1 回，进线装有直流熔断器，出线装有直流断路器。安装方式采用挂式安装方式，采用螺栓固定。逆变器：光伏电站逆变器采用无锡上能 EP0500-A 系列500kWp的产品，共 40 台。500kW逆变器技术参数序号 参数名称 参数值1 输入参数Input date(DC) 推荐最大太阳能电池 Max. pv 550kWp 直流电压范围 DC voltage 450~820V 允许最大直流电压 Max. 1000V 最大阵列输入电流 Max 1222A 接入方式 Number of 8(8+,8-) 2 输出参数 Output date (AC) 额定交流输出功率 Nominal AC 500Kw 运行电网电压 Operating 270VAC ± 10%额定交流电压 Nominal AC 1070A 供电系统 Grid IT、 TN-C 、 TN-S 运行中的电网频率 Grid 48~50.5Hz 电压波动 Voltage 50.5Hz ， （ 0.2） s 内停止向电网线路送电，此时，不允许停止状态的光伏电站并网。11 安全与保护光伏电站或电网异常、故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应继电保护功能， 保证电网和光伏设备的安全运行， 确保维修人员和公众人身安全， 光伏电站的保护应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求安全与保护满足表中要求，按照国家标准和相关规程规范进行设计12 过流保护与短路保护光伏电站需具备一定的过载能力在 120%的额定电流下，光伏电站连续可靠工作时间不应小于 1 分钟，在120%~150% 的额定电流内，光伏电站连续可靠工作时间 10 秒， 当检测到电网端发生短路时， 光伏电站向电网输出的短路电流应不大于光伏电站额定电流的150% 逆变器厂家参数13 防孤岛效应光伏电站必须具备快速检测孤岛且立即断开与电网连接的能力， 其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合。防孤岛保护必须同时具备主动式和被动式两种。防孤岛保护满足表中要求。14 恢复并网 20S≤ T≤ 5min （ 20） S≤ T≤ （ 5）min 15 功率 -0.98~+0.98 -(0.98)~+(0.98) 因数16 防雷和接地光伏电站和并网点设备的防雷和接地，应符合SJ/T11127《光伏（ PV）发电系统过电压保护导则》中的规定，不得与市电配电网共用接地装臵。光伏电站并网点设备应按照 IEC60364-7-712 《建筑物电气装臵第 7-712 部分；特殊装臵或场所的要求太阳光伏 PV发电系统》的要求接地 /接保护线。防雷和接地满足表中要求。17 电磁兼容光伏电站应具有适当的抗电磁干扰的能力，应保证信号传输不受电磁干扰，执行不见不发生误动作，同时设备本身的电磁干扰不应超过相关设备标准。光伏电站具有表中功能18 耐压要求 光伏电站的设备必须满足相应电压等级的电气设备耐压标准。所招设备均能满足表中电气设备耐压标准，详见技术部分各设备技术规范19 抗干扰要求当并网点的闪变值满足 GBI2326-2008 《电能质量电压波动和闪变》 、谐波值满足 GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》 、三相电压不平衡度满足GB/T15543-20《电能质量三相电压不平衡》 的规定时，光伏电站应能正常运行。并网点的闪变值满足GB12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》 ，谐波值满足GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》 ， 三相电压不平衡度满足GB/T15543-2008 《电能质量三相电压不平衡》20 正常运行信号在正常运行情况下，光伏电站向电网调度机构提供的信号至少应当包括：光伏电站并网状态、福照度；光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数；并网点的电压和频率，注入电力系统的电流；变压器分解头档位、主断路器开关状态等能够上传的信号包括：光伏电站并网状态、福照度；光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数；并网点的电压和频率、注入电力系统的电流、变压器分解头档位、主断路器开关状态等2）升压配电单元35kV 主要设备： 本工程 35kV 出线 II 回， 无功补偿装臵及接地变压器，接地变压器安装工程包括接地变压器及其中性点设备的安装，变压器电压侧通过电缆与 35kV 开关柜连接。35kV 高压开关柜主要设备及技术参数： 35kV 开关柜位于升压站高压室内，设备成单列布臵，升压站扩建部分：新建 110kV#2 主变一台，新建主变及进线间隔，主变低压侧通过室外母线桥与 35kV 出线柜相连。3）电气二次及通信部分光伏电站计算机监控系统主要由站控层设备、网络层设备、间隔层设备组成，电站计算机监控系统主要完成对本电站所有被控对象安全监控及电站整体运行、管理的任务，与一期系统连接。继电保护设备的范围： 主变保护、 35kV 母线保护、 35kV线路保护。光伏发电系统的各个逆变室设有数据采集柜，每面数据采集柜含 1 套通信服务器及 1 套数字式综合测控装臵，各数据采集柜采集的逆变室内及室外箱变的负荷开关、接地开关、低压断路器等位臵状态，逆变器信号、变压器及组件温度等信号通过通信光缆接入变电站。变电站计算机监控系统将光信号转换为电信号后接入计算机监控系统，计算机监控系统对接收的数据进行处理、显示。4）交流控制电源系统本期利用原有中控楼的一套直流和 UPS， 为站控层设备及火灾自动报警系统、电能量计量系统等设备提供不间断的交流电源。同时设臵一面交流电源配电屏，电压等级为AC220V ，设一段电压母线，为间隔层柜内辅助照明加热等设备提供交流电源。 电源进线分别取自 0.4kV 站用电源系统。5）火灾自动报警系统变电站火灾自动报警系统采用“控制中心报警方式” ，以集中控制器为中心采用编码传输总线方式连接和控制系统内各探测、报警和灭火联动等设备。消防控制中心拟设臵在中控室内。6)全站线缆敷设全站线缆敷设工程包括 35kV 高压电缆、 0.4V 电缆、 1kV电缆、控制电缆、计算机电缆、光缆、通信电缆、高低压电缆头制作、光缆熔接、电缆试验、电缆管埋设、预埋件及支架安装等。7)设备基础和电缆支架包括所有设备屏柜基础的安装和预埋，屏柜基础采用在混凝土中预埋插筋，将槽钢和插筋焊接作为屏柜基础，屏柜基础必须平整、焊接点不出现虚焊。屏柜基础满足承载的要求。包括所有电缆支架的安装，支架基础必须平整、焊接点不出现虚焊。支架满足承载的要求。8)设备接地及等电位接地所有组件支架通过扁钢与接地网连接，为节省钢材用量，利用支架横梁做部分接地网联结。发电区、生产区接地网接地电阻应不大于 1Ω。等电位接地网由裸铜排、绝缘电缆等构成，对主要二次设备及通信设备构成一个统一的等电位接地网，通过一点与一次主接地网链接。逆变器室、中控室、太阳能电池方阵、箱式变电站等位臵均应设有接地网端子。对于全厂分散布臵的端子箱、汇流箱宜就近通过箱内统一的接地铜排与区域二次等电位接地体链接，对于就近没有区域二次等电位接地体的端子箱、汇流箱可通过箱内统一的接地。9)电缆防火全站电缆沟、电缆穿墙、盘柜孔洞的封堵及穿越防火分隔的封堵和电缆防火涂料的施工等。5 主要设计变更5.1 重大设计变更本工程前期论证充分，设计工作准备充分。设计与施工沟通协调密切，未出现重大设计变更。5.2 非重大设计变更本工程边设计边施工，在不影响施工的前提下，部分局部变更已根据现场情况满足规范前提下得到合理处臵。6 设计文件质量控制6.1 设计前期准备工作多方面收集设计资料，实地察看类似项目，充分听取建设方需求，进行了充分的前期准备工作。6.2 设计内部质量管理组建经验丰富的设计团队，认真贯彻执行有关行业规范和规程的要求，明确参加设计人员职责，设计成果严格执行核审制度，设计、校核、审核步步到位，并建立质量记录，设计成果的交付，均盖有施工图设计证章。7 设计为工程建设服务由设计公司统一安排，设计队为更好地为业主和工程建设服务，专门派出多名设计代表，开工前向监理和施工单位进行技术交底，说明设计意图，解释主要技术要求及有关施工的重大技术事项。设计团队密切与施工现场沟通，及时处理工程施工中出现的问题，及时做好局部变动，参与重要工序的检查验收等质量活动，保证施工的顺利进行。维护设计的权威性，以国家规范规定为标准，不随意修改设计，保证项目按规划要求实施完成，工程费用在审批概算的合理范围内。8 经验与建议8.1 经验业主管理人员的素质、施工队伍的技术水平、设计队伍人员的配备是工程能顺利完工的关键，在工程建设过程中，设计、 施工、 监理单位应全力合作， 工程施工才能顺利进行。通过格尔木 20 兆瓦并网光伏发电项目的设计，我公司积累了更多大规模光伏发电项目的实际经验，一定能为我国光伏事业的发展贡献力量。8.2 建议建议对本工程及时进行相关验收，尽快投入并网运行，促进工程尽早正常发挥效益。建议管理单位建立健全各种管理制度、日常维护制度，落实专人负责设施的运行和维护，真正发挥其应有的效益。附件 1：设计机构的设置和主要工作人员情况表为了更好的为建设单位和工程建设服务，设计公司按照业主的要求组建精干设计小组，主要工作人员如下表：姓名 职务 /专业 职称 备注设计经理 高级工程师总设计师 高级工程师副总设计师 /供电 工程师光伏 /供电 高级工程师光伏 高级工程师供电 工程师总图 工程师建筑 高级工程师结构 高级工程师暖通 高级工程师给排水 高级工程师通讯 高级工程师附件 2：工程设计大事设计阶段 报告或成果名称 完成时间 备注方案研讨 设计方案 2013 年 4 月施工图设计 施工方案 2013 年 7 月设计交底 设计交底 2013 年 9 月竣工图设计 施工图集 2013 年 12 月竣工验收 竣工验收 2013 年 12 月