渔光互补光伏电站支架和基础整体设计优化方案-石维

渔光互补光伏电站支架和基础整 体设计优化 航天机电 上海太阳能科技有限公司 石维 2018年 11月 8日 目录 一、企业概况 二、渔光互补光伏电站支架和基础整 体优化设计 三、光伏电站项目案例 [1] HT-SAAE 企业概况 目录 企业概况 1.公司介绍 上海太阳能科技有限公司是由上海航天汽车机电股份有限公司、上海申能新能源投 资有限公司、上海空间电源研究所合资成立的股份公司，正式注册成立于 2000年元月， 注册资金 2亿元，是中国最早从事光伏相关业务的企业之一。 2014年，公司被国际权威光 伏市场调研机构 IHS评选为全球光伏 EPC企业第四名，全国第二名。 公司依托航天优势，主要从事国内外独立和大型并网光伏电站、 BIPV独立光伏系统 工程及相关系统产品的设计研制、开发、销售、施工和服务。先后承建了西藏光明工程 、上海世博中心光伏兆瓦级电站、上海闵行航天城光伏停车场并网发电工程、国内首个 兆瓦级 BIPV电站 —— 上海太阳能工程技术中心光伏并网发电项目，以及国内首座 BIPV光 伏建筑一体化生态示范办公楼。 企业资质 2.主要资质 获得电力工程施工总承包三级资质； 公司资信评估等级为 AAA； 申请近 80项实用新型专利和发明专利； 通过 IS09001，环境管理体系认证，认证； 职业健康安全管理体系认证； 企业资质 3.主要资质 工程设计资质证书： 电力行业（新能源发电专业）乙级 企业资质 4.主要资质 工程咨询丙级资质 [2] HT-SAAE 渔光互补光伏电站支架 和基础整体优化设计 目录 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 研究背景 在光伏行业竞争越来越激烈的背景下，优胜 劣汰的自然法则越来越显示其无所不在的作用。 “打铁还需自身硬”，光伏企业要想生存和发 展必须首先要苦练内功，不断推进技术进化和 改革创新。其中，“提质增效”就是光伏企业 寻求进一步发展的很好途径。在实践过程中， 我们技术中心的技术人员发现，若要真正做到 提质增效必须要有全局观。把所要解决的问题 放到整个工程项目中去考虑，不能只在某一个 点上做文章。 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 1、问题描述 我公司承担了河南固始县济民 5MW光伏发电 项目的光伏支架和基础的设计工作。 该项目场地包含了鱼塘和林地两种地形，与 业主确认了使用单排混凝土预制管桩作为光伏支 架基础。业主初定阵列方案为组件 2╳ 11排布， 每个阵列需要 5个管桩基础，基础间距 2.9米。经 估算用钢量约 45吨 /MW。针对业主的要求，我 们进行了分析，认为通过支架和基础协同设计， 可以优化结构受力，起到提质增效的作用。 农、渔光互补采用单排混凝土预制管桩有其自身的特殊性，其桩基础费用大致为桩长每增加 1m， 成本会增加 0.15元 /W，基础占总成本比重较大，具体结构形式如上图所示。 2x11阵列采用 4根桩，桩间距约为 3.5米，可能会导致支架用钢量增加，经过 abaqus计算分析，每 2x11阵列约增加 26.35kg镀锌钢，每兆瓦用钢量约增加 5吨，但是每 2x11阵列约减少 2根桩，以每根桩 6 米计算，约减少桩长 12m，每兆瓦减少桩长 1138.5米。经过了解，当前直径为 300mm的混凝土管桩包含 施工在内 1米的费用是 150-180元，镀锌钢大概是 8元 /公斤。因此，一根 6米长的管桩大致相当于 112- 135公斤的镀锌钢价格。 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 2.技术分析 分析出支架和基础的成本机理后，我们技术中心结构组积极与业主沟通，把计算数据列成表格提 交给业主。通过交流，业主方认可了我们的分析方法。由于项目地为鱼塘和灌木林地，地势平坦，可 以布置长度较大的阵列。利用前述分析方法，我们大胆地提出把阵列改为 2╳22 会更节省成本，而且 连成一体更增加结构的稳定性。经过计算， 2╳22 阵列需要 7根管桩，桩间距 3.5米，用钢量 48.2吨 /MW ，继续加大桩间距理论上来说可能还会减少造价，但考虑当地地质情况以粘性土为主，沉桩相当困难 部分桩无法保证入土深度，为保证工程质量，结合现场实际情况，经业主同意最终采用 2x22排布 7根 桩方案。同样是 44块组件， 2╳22 阵列比两个 2╳11 阵列少用 1根桩，每 MW少用了 1.8吨钢。 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 3. 解决方案 管桩基础（米 /MW） 光伏支架（ 吨 /MW） 费用（万元 /MW） 业主方案 5250 45 122.6 优化后方案 4200 50 109.3 继续优化方案 3675 48.2 99.2 方案造价比对 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 4. 钢结构选型优化设计 原设计方案： 钢结构支架横梁为 U型钢 ： 优化后设计方案： 钢结构支架横梁为 C型钢 ： 相同荷载条件下各方案钢结构构件的受力分析 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 原设计方案 U型钢 受力状态 ： 优化后设计方案 C型钢 受力状态 ： 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 钢构选型 方案 成本 比对 光伏支架（吨） 成本（万元） U型钢横梁方案 1145.5 1088.3 C型钢横梁方案 1015 964.3 节省成本 130.5 124 同样在电缆排布设计方面，原业主推荐方案一：采用 4mm2缆由 2端向中间汇集，再由 2*70mm2的电 力电缆汇集至逆变器，经我方人员技术分析后，改为方案二：采用 4mm2缆向岸边布置，再由 2*70mm2 的电力电缆汇集至逆变器。如下图所示： 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 5. 电缆排布优化设计 经修改后每 4组排架子增加 4mm2缆 500米，但节约 2*70mm2缆 50米，每 4组节约材料成本 50x60- 500x3=1500元，节约安装成本 50x20-500x1.8=100元，共计节约成本 1600元，相当于每组 2x22阵列节 省线缆费用 400元，一组安装容量为 44x260 =11440W，相当于每瓦节省造价 0.035元。而直流侧的损耗率通过电力设计手册计算如下：方案一 为 1.5514%，方案二为 1.6644%，相差不大。综合考虑资金的时间价值，降低成本发生在建设期，其时 间价值高，而发电量在 25年的运行期内持续产出，较成本时间价值低，方案一、二发电量损失相差并 不大，采用方案二 5MW共计节约成本 17.5万元。 在河南固始县济民光伏发电项目的设计工作中，综合考虑设计方案调整对项目中各分项工程造价 的影响，通过支架和基础协同设计，光伏电缆和电力电缆与发电量综合设计，技术结合经济的分析方 法，运用技术 +经济的计算模型重新整合并优化设计方案，在实际工程真正实现提质增效。对于整个 工程，组件排布由原来 2╳11 调整为 2╳22 ， 5MW总桩数由 5000根降至 3100根（包含所有桥架设备用桩 ），采用 2╳22 方案减少一组支撑及抱箍， 5MW共计减少 9吨镀锌钢。在保证工程质量的前提下，土建 成本减少 120.2万元，电缆成本减少 17.5万元，共计降低成本 137.7万，优化后成本减少且设计更加合 理。 渔光互补光伏电站支架和基础整体优化设计 [3] HT-SAAE 光伏电站项目案例 目录 光伏电站项目案例 上海太阳能科技有限公司 BIPV光伏一体化办公示范楼 光伏电站项目案例 太阳能路灯供电系统 光伏电站项目案例 上海太阳能工程技术中心 1MWp—— BIPV建筑 光伏电站项目案例 上海市宝山区某别墅屋顶光伏发电项目 光伏电站项目案例 甘肃嘉峪关 142MW光伏电站 光伏电站项目案例 上海宝钢厂区屋顶光伏发电项目 光伏电站项目案例 浙江海宁 20MW屋顶光伏发电项目 光伏电站项目案例 航天上有厂屋顶光伏发电项目 光伏电站项目案例 太阳能光伏通讯基站供电系统 光伏电站项目案例 山西忻府 50MW光伏生态农业大棚 光伏电站项目案例 上海闵行航天城光伏停车场 谢 谢！ 汇 报 结 束