光伏电站的设计原则、要点及电站建设中的质量风险点

1、.,光伏发电工程设计管理培训 工程公司：周平 zhouping 二零一四年九月,.,三、光伏发电工程设计质量控制要点,二、光伏发电工程设计管理,一、光伏发电工程设计主要内容,.,一、光伏发电工程设计主要内容,.,1 光伏发电工程设计阶段,.,2 预可研设计主要设计内容,报告主要内容： 项目概况、建设必要性、任务和规模、太阳能资源、地质、光伏发电系统、电气、总平及土建、施工组织设计、环境影响评价、投资估算、财务效益初步分析、结论及建议等共13章,.,3 可研设计主要设计内容,报告主要内容： 共15章，同预可研报告内容相比，增加： 总体方案设计 发电量计算 工程消防设计 工程管理设计 环保和水土保

2、持设计 劳动安全与工业卫生 节能降耗分析,.,4 施工图设计主要设计内容,系统设计,总平布置,电气设计,土建设计,给排水 消防设计,暖通设计,主要包括： 发电系统接线 设备选择 光伏阵列布置 集电线路设计 ,.,二、光伏发电工程设计管理,.,1 设计管理的主要工作,确定设计原则,收资,测量勘探 和试桩,专项研究委托,光资源与气象资料 厂址相关资料,若场址勘测工作未委托设计院，需进行地形测量、地质勘探和试桩委托,重点确认设计深度符合集团公司深度要求，主要设计原则和标准符合集团公司管理导则要求，建安造价不突破集团公司造价控制指标，主要外部条件基本落实，设计原则和主要要求已体现,设计委托,可研内审,

3、上报集团审查,落实审查意见,委托开展项目核准所需支持性文件相关专项研究，取得支持性文件,落实集团审查意见，确 认集团批准执行概算,前期设计管理,确定建设规模、光伏发电技术路线、技术标准、工程投资及收益要求，业主其他要求,.,施工图设计管理,.,2 设计管理依据性文件,行业标准和管理规定： 光伏发电站设计规范GB 50797-2012 太阳能资源评估方法（中国气象局）QX/T 89-2008 光伏并网电站太阳能资源评估规范GB 光伏发电工程预可行性研究报告编制办法(试行)-水规总院 GD 002-2011 光伏发电工程可行性研究报告编制办法(试行)-水规总院 GD 003-2011 光伏发电站接

4、入电力系统技术规定GB/T 199642011 国家发改委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业发展的通知 （发改价格20131638号） 集团管理文件： 光伏发电工程可研设计管理导则（2014版） 光伏发电工程可研设计内容深度规定（2014版） 中国电力投资集团光伏发电工程典型设计（2014版） 光伏发电工程设计造价参考指标（2014年水平） 光伏发电工程总包配送物资标准化技术规范书 中电投集团新能源工程前期管理导则（2013版） 关于全面提升光伏电站开发建设质量的若干意见中电投水新2014432号 中国电力投资集团公司新能源项目工程建设管理办法,.,3 可研设计主要基础资料,工程场址区域水文气象

5、资料,.,3 可研设计主要基础资料,.,4 可研设计阶段需取得的支持性文件,.,三、光伏发电工程设计质量控制要点,.,1 太阳能资源分析,太阳能资源评估方法（QX-T-89-2008） 光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）,光伏并网电站太阳能资源评估规范,.,1 太阳能资源分析,根据收集到的光资源数据，相应进行光资源分析。 若有项目所在地逐日太阳能辐射数据，通过参考气象站推导将短期数据拓展为长序列数据，作为后续代表年辐射量依据。若只有气象站逐月日照时数数据，通过参考气象站推导将长序列日照时数数据推算为太阳能辐射数据，作为后续代表年辐射量依据。,工程代表年太阳总辐射量数据一般根据长序

6、列数据年际变化情况采用相应方法确定： 正态分布法：若长序列数据近十年平均值与三十年数据基本持平时采用，选取曾经发生过的最高频率数据作为工程代表年月数据。 平均法：若长序列数据近十年平均值与三十年数据有较大不同时采用该方法，工程代表年各月数据根据平均法确定。,.,1 太阳能资源分析,.,2 工程地质,2.1 勘察工作阶段及过程,光伏项目可研勘察与初步勘察合并进行，达到初勘深度要求，为可 研设计提供依据。 施工勘察，即详勘，为满足施工图设计提供依据。 光伏初勘阶段同步委托地形图测量，1:1000，复杂地形1:500。 若场地条件简单，且场地附近已有岩土工程资料，在选定场地后 总平面布置可确定的前提

7、下，可免去初勘，直接进行详勘（适当简化）。,.,2.2 勘察任务、方法及主要结论,综合现场踏勘、收资及布置适量钻探、井探等勘探手段,-初勘是较大范围控制性的初步查明整个场地岩土工程条件 -详勘则是结合总平布置对光伏支架及不同建筑物区域岩土工程条件有针对性的详细查明,-查明地层分布特征，岩土物理力学性质，地下水埋藏条件； -评价场地和地基地震效应； -分析场地不良地质现象的成因、分布及对场地稳定性的影响及危害程度，并提供整治方案及所需计算参数； -对各层地基土进行评价，提供地基岩土承载力和变形设计参数，对光伏支架及拟建（构）筑物地基基础方案提出建议； - 对特殊性土（盐渍土、湿险性黄土等）按有关

8、标准和设计要求进行勘察试验和分析评价。 -提供土壤电阻率并综合水、土腐蚀性试验结果进行水、土腐蚀性判定； - 在季节性冻土地区，调查场地土的标准冻结深度。,.,2.2 勘察任务、方法及主要结论,按照勘察报告推荐的一种或两种桩型选择有代表性的区域进行,初勘后若确定光伏支架或建筑物需采用桩基础，一般需在详勘前或与详勘同步进行试桩，为桩基础设计及工程桩施工提供依据,.,2.3 主要勘察标准,1）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版） 2）中国地震动参数区划图（GB18306-2001） 3）建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 5）土工试验方法标准（GB50123-19

9、99） 6）建筑桩基技术规范（JGJ942008） 7）建筑地基基础设计规范（GB/T50007-2011） 8）建筑基桩检测技术规范（JGJ1062003 J2562003）,.,2.4 质量控制要点,对拟建场地做出稳定性评价、 土壤腐蚀性评价、推荐基础 型式等，是初勘的主要内容， 特别是稳定性问题应在初勘 阶段基本解决，不宜留给详 勘阶段,勘探方法不应单纯采用钻探，应根据具体情况选择。对复杂地质条件和某些特殊性土如黄土，布置一定数量的探井是很必要的,岩土工程分析应具有明确的针对性， 不仅要了解光伏支架及各建筑物的 上部荷载、结构类型、埋置深度和 变形限制的要求，而且要充分结合 场地地层情况

10、，以便提出岩土工程 设计参数和适宜的地基基础设计方 案的建议,若推荐采用桩基础，桩基持力层 一般情况下应选择具有一定厚度、 承载力较高、压缩性较低、分布 均匀、稳定的密实或坚硬岩土层,地下水是岩土工程分析评价的 主要因素之一，但只限于查明 场地当时的情况有时还不够， 故在初勘和详勘中，应通过资 料搜集等工作，了解地下水位 动态及多年的水位情况,.,3 系统总体方案设计,.,3.1 逆变器选型,集中式逆变器 地势较为平坦的平地光伏电站及坡向较为一致的山地光伏电站采用集中式逆变器,组串式逆变器 在地势起伏较大及坡向较为复杂时进行技术经济比较后可采用组串式逆变器，初投资略高，后期维护工作量可能较大,

11、.,3.2 光伏组件串并联方案,对于集中式逆变器方阵，推荐每1MW单元方阵采用1.06以上配比进行组串布置。,根据项目所在地最近的气象站资料中的极限温度及所选逆变器直流最大允许输入电压计算组件允许串联范围，并根据方阵布置确定最佳串联个数。,对于组串式逆变器方阵，推荐每台逆变器接入允许最大并适当减少交流汇流箱个数。功率光伏电池组件，,组件串联数一般2022块。 多晶260Wp及以上一般20块串联。,.,3.3 光伏组件安装方案,固定式支架初始投资较低，且基本免维护，为现在各项目主流支架方式。其角度一般按照太阳能资源最 佳倾角设计，对于用地较为紧张项目可适当进行微调。,季节可调式（即倾角可调支架）

12、初始投资相对较低， 按照季节进行支架倾角调整，有一定的后期维护量， 且需要根据调整最大倾角进行方阵间距计算， 对项目用地略高。电量提高5%左右,单轴跟踪式（即方位角跟踪支架）和 双轴跟踪式（即全跟踪支架）支架初 始投资较高，现阶段后期维护量较大， 且占地面积较大。电量分别提高1020%、25%左右,.,3.4 方阵电气设备配置方案,集中式 逆变器方阵 汇流箱布置于汇流区正中位置，直流柜、逆变器、箱变布置于单元方阵正中位置。,组串式 逆变器方阵 逆变器布置于逆变区正中位置，交流汇流箱布置于汇流区中靠近箱变位置，箱变布置于单元方阵正中位置。,Text,Text,方阵电气设备配置方案,布置方案优化

13、应根据各项目地形情况、组件选择、组件安装方案、光伏串并联串数进行优化调整。,.,3.5 组件布置形式,双排十列,双排二十列,四排十列,适用于地形较为复杂，无法采 用双排二十列布置区域使用。,为常规大型地面光伏电站方案，常规采用两个U型串联光伏组件。 也可采用跨接方案及一字型接线方案串联光伏组件以延长组件发电时间。,可延长一定时间的光伏组件发电时 间，但相应支架用钢量会有一定的 增长。,组件布置形式,.,3.6 组件支架间距及其方位角选择,为避免人为引入组件的不匹配损耗，光伏组件一般方位角取正南向。,对于山地或者有较大坡度地区，南 北坡向通过阵列间距进行调整,东西坡向经过计算后在适当 范围内通过

14、间距及方位角进 行调整,支架南北间距应在计算值的基础上适当加大，提高利用小时数,.,3.7 光伏发电总效率,一般平原厂址光伏发电总效率在78-82%之间,.,3.8 设计质量控制要点,.,4 电气设计,4.1 电气设计主要内容,.,4.2 送出电压方案,.,4.3 站用电电源方案,.,4.4 主要设计标准,光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T 19964-2012； 光伏系统并网技术要求GB/T 19939-2005 光伏系统电网接口特性GB/T 20046-2006（IEC 61727：2004） 电力工程电缆设计规范GB 50217-2007 导体和电器选择设计技术规定DL/T 5222

15、-2005 继电保护及安全自动装置技术规程GB/T 14285-2006 电力工程直流系统设计技术规程DL/T 5044-2004 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T 5136-2012 220500kV变电所计算机监控系统设计技术规程DL/T 5149-2001 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定Q-GDW 617-2011 国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）国家电网生技（2005）400 号； 国家电网公司十八项电网重大反事故措施-继电保护专业重点实施要求（试行）国家电网调继（2005）222 号； 国家电网公司防止电气误操作安全管理规定国家电网安监2006904号

16、 电力二次系统安全防护规定电监会5号令 电力二次系统安全防护总体方案、变电站二次系统安全防护方案电监安全200634 号,.,4.5 质量控制要点,接入系统设计 电气主接线 设备选择 交直流电缆选择 集电线路设计 电气设备布置,接入系统设计直接影响电气设备选择、计算机监控系统设计、 继电保护配置和系统调度自动化设计等。,.,5 土建设计,5.1 主要设计内容,.,5.2 光伏组件支架基础形式及方案,适用于各种地形，土方开挖量适中，对施工队伍水平和施工质量要求相对较低，工艺简单，造价适中。但有一定的土方开挖量，破坏和扰动自然地表，施工扬尘大，模板配置相对复杂。,条基体型较为简单，在场地 平坦的条

17、件下可直接放置于 地面，土方挖填、植被破坏 少、施工速度快。但对场地 平整度要求较高，相对于 现浇独立基础而言，混凝 土量增加较多。,桩基础主要有钢筋混凝土预制 桩、钢筋混凝土钻孔灌注桩、 螺旋钢桩等。在几种基础形式 中桩基础土方开挖量最少，模 板工程量和复杂度最少，对 地表破坏最少，用机械钻 孔，施工速度快。,.,图1 钢筋混凝土独立基础,图2 钢筋混凝土条形基础,图3 钢筋混凝土桩基础,.,图1 预成孔地锚,图2 螺旋钢桩,图3 微孔灌注桩,.,图4 螺旋钢桩和预成孔地锚,.,5.3 光伏组件支架结构形式及其用钢量,根据电池组串规格型号及布置方式，并考虑支架结构安置场地地形特点，确定支架结

18、构形式及支架结构布置方案，做到结构简单、受力合理、造价经济且便于施工。,目前支架结构多采用钢架结构横向支架-纵向檩条方式。在满足整体结构稳定的前提下，钢架梁-柱节点及柱脚可采用铰接或钢接，宜采用铰接连接，方便安装调整并减小弯矩，避免应力集中,支架用钢量根据项目当地基本风压不同有所差异，基本风压为0.4kN/时每1MWp参考用钢量为50t-60t，基本风压为0.7kN/时每1MWp参考用钢量为65t-70t。,.,5.4 组件支架设计,设计单位设计，支架承包商按图加工模式。,支架承包商设计，设计院确认模式。,专业化设计,可靠性、安全性高,.,5.5 光伏区、管理区建构筑物基础形式及方案,-各形式

19、基础应按地基及基础相关规程规范进行设计。 -当采用天然地基不能满足要求时，应采取必要的地基处理 措施或适宜的基础方案以满足承载力和变形要求。,.,5.6 光伏区、管理区建构筑物结构形式,.,5.7 管理区生产生活建筑物设置方案,集中设置综合楼：设置中控室、二次盘室、高压及站用电室、门厅、办公室、会议室、宿舍、厨房、餐厅、储藏室等。 综合楼、配电室分区布置：中控室、二次盘室、高压及站用电室等设备用房与办公生活用房分区布置,逆变器室内布置有逆变器、直流柜（或与逆变器合并）、数据采集柜。房间尺寸由逆变器的尺寸和排列方式确定。,建筑外墙以白色涂料为主，外墙设中电投标志。,.,5.8 主要设计标准,（1

20、）GB50009-2012建筑结构荷载规范 （2）GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准 （3）GB50011-2010建筑抗震设计规范 （4）GB50007-2011建筑地基基础设计规范 （5）GB50010-2010混凝土结构设计规范 （6）JGJ79-2012建筑地基处理技术规范 （7）JGJ94-2008建筑桩基技术规范 （8）GB50046-2008工业建筑防腐蚀设计规范 （9）GB/T50476-2008混凝土结构耐久性设计规范 （10）GB50021-2001岩土工程勘察规范 （11）GB50016-2006建筑设计防火规范 （12）GB50003-2011砌体结构设

21、计规范 （13）GB50223-2008建筑抗震设防分类标准 （14）GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范 (15) GB50013-2006室外给水设计规范 （16）GB50014-2006室外排水设计规范 (17) GB50015-2003（2009 年版）建筑给水排水设计规范 (18) GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范,.,5.9 设计质量控制要点,.,6 设计概算编制,设计概算是可行性研究设计文件的重要组成部分，是进行项目财务评价的基础，设计概算经核准后，是控制固定资产投资规模和进行稽查审计、项目法人筹措建设资金和控制管理工程造价的依据,.,6.1 项目划分

22、,发电设备及安装工程,升压变电站设备及安装工程,控制保护设备及安装工程,其他设备及安装工程,（包括发电设备、汇流及变配电设备、集电线路、分系统调试）,（包括主变压器、配电装置设备、无功补偿系统、站用电设备、 电力电缆、分系统调试）,（包括监控（监测）系统、控制保护设备、直流电源系统、交流不停电电源系统、通信系统、调度自动化设备及电量计量系统、光功率预测系统、光缆及电缆、分系统调试）,（包括采暖通风系统、消防系统、给排水系统、劳动安全与工业卫生 设备、环境保护及水土保持设备、生产车辆、接入系统配套设备、 光伏电站运行管理信息系统、国家光电信息上报系统、室外照明、 接地、系统调试等）,发电场工程,

23、升压变电站工程,房屋建筑工程,交通工程,其他建筑工程,（包括场地平整、发电设备基础工程、汇流及变配电设备基础工程、集电线路工程、接地 工程、围栏工程）,（包括场地平整、设备基础、设备构（支）架、电缆沟）,（包括生产建筑工程、辅助生产建筑工程、现场办公及生活建筑工程、集中生产运行管 理设施、室外工程）,（包括对外交通和场内交通工程，如公路、桥梁等),（包括供水工程、供电工程、环境保护工程、水土保持工程、劳动安全与工业卫生工程、 防洪工程、其他工程）,（指为完成工程建设项目所必需，但不属于设备购置费、建安工程费的其他相关费用。包括项目建设用地费、项 目建设管理费、生产准备费、勘察设计费和其他税费。

24、）,.,6.2 费用构成,工程费用：,设备费：,建筑及安装工程费：,其他费用,基本预备费,价差预备费,建设期贷款利息,由设备原价、运杂费、运输保险费、采购及保管费组成,由直接费、间接费、利润和税金组成,项目建设用地费 项目建设管理费：前期费、咨询费、监理费等 生产准备费 勘察设计费 其他费,.,6.2 费用构成,设备费,设备原价,运杂费,运输保险费,采购及保管费,建筑及安 装工程费,直接费,人工费,施工机械使用费,措施费,间接费,利润,税金,工程费用,直接工程费,材料费,.,6.2 费用构成,项目建设用地费 项目建设管理费 生产准备费 勘察设计费 其他费：,其他费用,土地征用费 临时用地租用费 迁移补偿费 余物清理费,工程前期