光伏项目设计方案380VWord文档格式.docx
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本次光伏电站发电量采用以下公式计算:
L=W×
H×
η
式中:
L——并网光伏电站年发电量;
W——并网光伏电站装机容量;
H——年峰值日照小时数;
η——光伏电站系统总效率;
本工程装机容量为6MWp,年峰值日照小时数为1357h;
本工程系统总效率取为80%,根据站址所在地的太阳能资源情况,在25年的使用寿命期内,单晶硅电池板在使用过程中光电转化效率会降低,首年衰减率为3%,25年总衰减率不超过20%。
发电量预测见表1
表1光伏电站发电量预测表
首年发电量(含组件衰减)
639.7万度
首年1瓦1年发电量(含组件衰减)
1.053度
25年总发电量
14706.6万度
25年平均发电量
588.26万度
第2章电气部分
380V电压等级就近并网方式。
采用多台逆变器分布式并网发电方案实现并网功能。
即采用用户低压侧并网,接入点位于380V母线上。
光伏所发电能经过并网逆变器将直流电逆变为50Hz三相交流电,直接接入用户侧(厂区内配电室变压器的出线低压侧)。
并网发电原理图参见图。
光伏并网发电原理示意图
2.1主要设计依据
(1)《供配电系统设计规范》GB50052-2009
(2)《低压配电设计规范》GB50054-2011
(3)《建筑设计防火规范》GB50016--2014
(4)《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011
(5)《建筑防雷设计规范》GB50057-2010
(6)《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007
(7)《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
(8)《民用建筑太阳能光伏发电系统应用技术规范》JGJ03-2010
(9)《光伏电站设计规范》GB50797-2012
(10)《光伏PV发电系统过电压保护-导则》SJ/T11127-1997
(11)《地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》GB/T18479-2001
(12)《建筑太阳能光伏系统设计规范》DB11/T881-2012
(13)《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005
(14)《光伏(PV)系统电网接口特性》GB/T20046-2006
(15)《光伏发电站接入电力系统技术规范》GB/Z19964-2005
(16)《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15543-2008
(17)《安全标志及使用导则》GB2894-2008
(18)《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-2006
(19)《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006
本工程设计基础资料(屋面图纸及现场勘测资料);
2.2光伏方阵设计
2.2.1组件安装倾角的设计
固定式安装的最佳倾角选择取决于诸多因素,如:
地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等。
2.2.2光伏组件的排布
本工程光伏组件布置的原则为:
必须保证在太阳高度角最低的冬至日时,所有组件仍有6小时以上的日照时间。
根据每栋厂房屋面及光伏走廊的实际情况,避开屋顶气楼、采光带、管道、女儿墙、屋顶构筑物、屋顶设备等及其阴影遮挡,优化布置设计,合理布置运行维护检修通道及组件清洗通道。
2.2.3光伏方阵间距的计算
在北半球,对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南,与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面,固定安装的光伏组件要据此最佳角度倾斜安装。
方阵倾角确定后,要注意南北向前后方阵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(此时间为太阳时间),光伏组件之间南北方向无阴影遮挡。
本项目车间组件为屋面平铺,可以保证两排方阵在冬至日上午9点到下午3点之间前排不对后排造成遮挡。
考虑项目现场检修及冲洗操作,光伏组件方阵间设置宽度为不小于400mm的检修通道。
2.2.4光伏方阵的串联、并联设计
光伏方阵通过组件串、并联得到,光伏组件的串联必须满足并网逆变器的直流输入电压要求,光伏组件并联必须满足并网逆变器输入功率的要求。
2.2.4.1光伏方阵串联设计
本工程选用的并网逆变器功其最大方阵开路电压为1000V,MPPT电压范围200V~1000V。
假定每一个光伏方阵的串联组件数为S,最大串联数为Smax,最少串联数为Smin。
组件开路电压为38.8V,工作电压为31.7V,开路电压温度系数-0.33%/℃,当地极端最低温度为-15.5℃,环境温度范围为-40℃~85℃,则:
Vdcmax/Voc/[1+〔-15.5-25〕×
(-0.33%)]=1100/38.8/[1+40.5×
0.33%]=25.0(块),取25块;
Smax=Vmpptmax/Vpm/[1+〔-15.5-25〕×
(-0.33%)]=1000/31.7/[1+40.5×
0.33%]=27.8(块),取27块;
Smin=Vmpptmin/Vpm/[1+〔85-25〕×
(-0.33%)]=200/32.3[1-60×
0.33%]=7.8(块),取8块;
则组件的串联数需满足8≤S≤25要求,才可满足并网逆变器MPPT范围。
综合考虑方阵布置合理性,本项目光伏组件选用22块290Wp单晶硅光伏组件串联。
2.2.4.2光伏方阵并联设计
组件的并联设计根据所选逆变器的功力值计算,假设并网逆变器直流输入功率为51.50kW,单晶硅组件峰值功率为290W。
假定可以并联的支路数为N,则:
22块290W晶体硅组件串联功率为290W×
22=6380W,
并联支路数N=51.50kW/6.38kW=8,
本工程每台50kW并网逆变器采用每串22块290W晶体硅光伏组件,共8串;
2.3电气一次部分
2.3.1设计原则
(1)光伏发电站相关设计规程规范
《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)
《光伏发电接入配电网设计规范》(GB/T50865-2013)
《光伏发电系统接入配电网技术规定》(GB/T29319-2012)
《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)
《光伏发电站监控系统技术要求》(Q/GDW1989-2013)
国家电网公司《分布式电源接入系统典型设计》
(2)其它国家及行业设计规程规范
《外壳防护等级(IP代码)》GB4208-2008
《电能质量电力系统供电电压允许偏差》GB12325-2008
《电能质量电压波动和闪变》GB12326-2008
《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285-2006
《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993
《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15543-2008
《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T15945-2008
《低压系统内设备绝缘的配合》GB/T16935-2008
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-2008
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007
《火力发电厂与变电站设计防火规范》G50299-2006
《电能计量装置技术管理规程》DL/T448-2000
《箱式变电站技术条件》DL/T537-2002
《多功能电能表》DL/T614-2007
《交流电气装置的过压保护和绝缘配合》DL/T620-1997
《交流电气装置的接地》DL/T621-1997
《低压电器外壳防护等级》GB/T4942.2-1993
《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004
《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001
国家电网公司Q/GDW617-2011《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》
以上规范与标准如有最新版,均以最新版为准。
2.3.2接入系统方式方案
本项目设计安装容量60kWp,属于分布式光伏发电,根据国家电网《分布式电源接入系统典型设计》按照就近分散接入,就地平衡消纳的原则,采取“自发自用,余电上网”的运行模式。
本项目分成15组光伏发电单元,以交流380V电压等级分别接入3台5进1出交流汇流箱,3台交流汇流箱接入1台并网低压柜,以一回380V线路引致厂区外公共电网380V电线杆处,实现并网。
最终的接入系统方案应以电网公司接入系统报告和审查意见为准。
2.3.3电缆敷设
1)直流电缆
光伏组件及组件之间的直流电缆固定在组件支架上,组件连接成阵列后的电缆通过穿管引至组串式逆变器内。
2)交流电缆
组串式逆变器至交流汇流箱之间的电缆通过穿管敷设,交流汇流箱至0.4kV开关柜之间的电缆敷设在电缆桥架或者电缆竖井内。
2.3.4过电压保护与防雷
1)过电压保护
每个光伏子阵列直流防雷汇流箱内有直流防浪涌保护装置;
逆变器室直流防雷配电柜配置直流防浪涌保护装置;
并网逆变器内部直流侧及交流侧均具有防浪涌保护装置。
2)雷击保护
太阳电池方阵金属结构件、基础整体连通,利用镀锌扁钢与建筑原有避雷带可靠连接导通;
光伏系统直流汇流箱、并网逆变器、直流配电柜均具有防雷保护装置。
2.3.5接地
光伏发电系统的接地与所依托的建筑原有接地系统共用,将光伏组件的支架焊接成网与屋顶防雷接地系统可靠连接,箱式配电房的接地装置与原建筑物室外接地装置可靠连接,由于本工程中电气设备安装位置主要以室外为主,要对原有室外接地部分进行改造和连接,并保证接地电阻小于4欧姆。
为保证人身安全,所有电气设备都装设接地装置,并将电气设备外壳可靠接地。
具体连接位置待后期设计时确认。
2.3.6无功补偿
本分布式光伏项目并网接入原厂用0.4kV母线上,因0.4kV母线上有无功补偿装置,新建分布式光伏电站只有电缆消耗少量的无功,建议不配置无功补偿设备。
具体是否需要无功补偿设备以电网公司接入系统报告审查意见为准。
2.3.7电气设备的布置
1)厂区光伏发电电气设备由1个484.88kW发电单元组成。
484.88kW发电单元包括1672块290Wp光伏组件、15台30kW组串逆变器、3台交
流防雷汇流箱及1台交流并网柜等。
2.4电气二次部分
2.4.1设计依据和原则
本工程可研设计是依据以下文件编制:
1)《继电保护及安全自动装置》GB14285-2006;
2)《光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW617-2011;
3)《电能计量装置管理规定》DL/T448-2000;
4)《地区电网调度自动化设计技术规程》DL/T5002-2005;
5)《电力系统调度自动化设计技术规程》DL/T5003-2005;
6)《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5004-2004;
7)《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2008;
其他相关的国家、行业标准规范,设计手册。
2.4.2光伏电站监控系统
本工程光伏电站监控系统采用分层式网络结构,对光伏电站所有运行设备实行实时监视和控制,数据统一采集处理,资源共享。
第一级为间隔层,通过数据采集器采集组串式逆变器的监控数据上传至监控系统;
第二级为主控层,在配电室通过监控系统工作站对光伏电站主要运行设备进行监控。
(1)主控层配置
工控机、显示器以及相应的配套软硬件。
(2)间隔层配置
数据采集器、逆变器监控单元。
(3)通信网络
采用RS485和光纤通信方式,将逆变器信息上传至监控系统。
2.4.3继电保护及安全自动装置
1)并网点保护
并网断路器采用380V断路器,按国标要求该断路器应配置短路瞬时保护、长延时保护、分励脱扣功能等保护功能;
当线路发生短路故障时,380V断路器可以瞬时跳开,切除故障点。
因此本工程不新增相关的保护装置。
并网点的保护装置配置以最终的接入系统报告及审查意见为准。
2)380V线路保护
本工程配置的380V断路器配置短路瞬时保护、长延时保护、分励脱扣功能,以保证线路发生短路故障时,380V断路器可以瞬时跳开,切除故障点。
3)组串逆变器保护
组串逆变器本体配置输入直流极性接反保护,交流输出短路保护,过热、过载保护等功能,用于保证逆变器本体设备在外界出现异常工况时不会损坏。
4)防孤岛检测
根据相关技术规范要求,380V电压等级不配置防孤岛检测及安全自动装置,采用具备防孤岛能力的逆变器。
本工程配置的逆变器具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力。
2.4.4电能计量
本工程为“自发自用,余电上网”系统,在并网点按单表配置并网双向电能表,用于计费补偿。
1)安装位置
并网电能表拟安装在0.4kV低压开关柜内。
2)技术要求
电能表精度要求不低于1.0级,电流互感器精度为0.5S级。
电能表采用静止式多功能电能表,至少应具备双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能,应具备电流、电压、电量等信息采集以及三相电流不平衡监测功能,配有标准通信接口,具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能。
计量表采集信息应分别接入电网管理部门和光伏发电管理部门(政府部门或政府指定部门)电能信息采集系统,作为电能量计量和电价补贴依据。
3)信息上传
配置1套无线采集终端装置,实现向电网相关机构提供发电量信息。
无线接入时,满足安全防护的要求。
注:
由于并网电表及电量采集装置为电网公司提供安装的设备,故本工程设计内不包含以上设备的设计,仅在开关柜内预留安装位置及采样CT,最终的计量方案以电网公司相关批复为准。
2.4.5电能质量
1)本工程选用的并网逆变器在谐波、电压偏差、电压不平衡、电压波动等方面,满足现行国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》、GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》、GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》、GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》的有关规定。
2)本工程光伏发电系统向公共连接点注入的直流电流分量不超过其交流额定值的0.5%。
本工程光伏电站在并网点处功率因数在±
0.98范围内。
2.4.6电源系统
厂内的配电房内,已经配有完善的交直流电源系统,本工程集中控制设备控制电源可取自原有电源系统,无需另行配置。
屋顶视频摄像头的相关电源取自视频专用电源箱,总电源通过场内原有电源系统接引。
2.4.7调度自动化及系统通信
本工程所发电量并入工业园区0.4kV厂用电母线,与电网没有公共连接点。
参照《分布式光伏发电接入系统典型设计》,本工程接线属于其中的XGF380-Z-1,按照典设要求,本工程可不配置相应的调度自动化及通信设备。
该部分设备配置以接入系统报告及审查意见为准。
2.4.8视频监控系统
本工程配置1套视频监控系统,屋顶图像采集设备采用室外一体化球机,视频监控主机及显示设备组屏布置在各厂房配电室内。
通过视频监控系统,值班人员可对光伏电站运行状况和人员流动状况实时监控,一旦有意外情况发生时,值班人员可及时赶赴现场。
第3章结构部分
3.1原厂房结构核算部分:
3.1.1厂房承载力核算依据
核算依据的主要设计规范及标准
GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB50223-2008《建筑抗震设防分类标准》
GB50009-2012《建筑结构荷载规范》
GB50017-2003《钢结构设计规范》
GB51022-2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》
GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
JG144-2002《门式刚架轻型房屋钢构件》
GB50011-2010《建筑抗震设计规范》
GB50010-2010《混凝土结构设计规范》
GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》
GB50797-2012《光伏发电站设计规范》
GB50046-2008《工业建筑防腐蚀设计规范》
3.1.2项目结构存在问题
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
3.1.3建筑承载力核算
光伏发电项目建设于已建成厂房楼顶,考虑到项目建设施工期间以及施工完成后对厂房屋面原有结构附加荷载的影响,需进行房屋承载力的验算,确保厂房结构整体安全。
3.1.3.1核算荷载:
钢结构厂房:
屋面恒荷载:
X.XXKN/m2
XX厚XX型彩钢板+XX厚XX保温+0.XX厚XX型彩钢板
2)屋面活荷载:
檩条-0.5KN/m2刚架-X.XXKN/m2
3)吊车荷载:
根据设计图纸
4)基本风压:
W0=X.XXKN/m2(地面粗糙度:
X类)
5)基本雪压:
S0=X.XXKN/m2(100年雪压)
6)地震作用:
X度,设计基本地震加速度0.XXg,第X组,
场地类别X类
混凝土屋面:
1)原屋面恒荷载:
a.屋面做法:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX.XXKN/m2
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX.XXKN/m2
b.顶棚做法:
合计:
X.XXKN/m2
X.XXKN/m2
3)悬吊荷载:
根据图纸资料
3.2屋面新增太阳能电池组件折算均布荷载:
290W光伏组件1650x991x40,重量0.182KN/块,折算成均布荷载为0.11KN/m2,计入夹具及导轨,折算均布恒荷载标准值约为0.13KN/m2,故屋面恒荷载标准值增加;
3.2.1其余荷载不变,与原设计一致,对原轻钢结构屋面进行核算。
屋面名称
设计
活荷载
KN/m2
恒荷载
实际
复核
备注
核算厂房名称
-
檩条
刚架
(根据现有资料,厂房内无悬挂荷载,后期设计时,应实地踏勘确定,确保荷载无遗漏)
3.2.2其余荷载不变,与原设计一致,对原混凝土屋面进行核算
光伏系统荷载及配重式独立基础自重,通过基础传递到厂房屋面;
根据《建筑结构荷载规范》,将光伏系统荷载及配重式独立基础自重折算成等效均布荷载。
一般屋面板尺寸为XX米,计算楼板弯矩,当支架基础位于楼板正中时,楼板弯矩最大,根据《建筑结构荷载规范》附录C,求出等效均布荷载,qe=X.XXKN/m2,
采用PKPM结构计算软件,建立屋顶结构计算模型,将新增光伏等效均布荷载计入恒荷载,其他荷载不变;
恒荷载为:
X.XX(原屋面恒荷载)+X.XX(等效均布荷载,qe)=X.XXKN/m2(楼板自重软件自计),活荷载为X.XXKN/m2;
3.3复核计算结论
太阳能光伏板
是否满铺
屋面可增加荷载KN/m2
新增荷载后原屋面是否满足
结论:
XXXXXXXXXXXXXXXXX
总加固量约为:
XX吨。
在结构承载力核算中,存在图纸资料不全、荷载资料不全面、原设计意图不能完全领会等问题,固核算结果存在一定误差。
若条件允许,最好能请原设计单位复核。
3.4光伏支架设计部分:
3.4.1光伏支架主要材料
钢材:
冷弯薄壁型钢、材料应具有钢厂出具的质量证明书或检验报告;
其化学成分、力学性能和其他质量要求必须符合国家现行标准规定。
所有钢结构均应热镀锌防腐处理;
钢板主要用Q235-B钢;
铝型材:
材料应具有厂家出具的质量证明书或检验报告;
表面防腐处理,应采用阳极氧化处理;
混凝土强度等级:
C15、C25、C30;
钢筋:
HRB300、HRB400;
焊条:
E43;
螺栓:
导轨、支架的连接采用不锈钢螺栓,性能等级A2-70级;
钢结构屋面采用不锈钢螺栓;
光伏支架与彩钢瓦屋面采用专用夹具连接。
3.4.2、光伏支架设计
1)彩钢瓦屋面支架设计
支架设计应合理选择布置形式以保证整体支架受力协调,避免应力集中;
各杆件应根据计算受力大小选取适宜截面,在保证各杆件强度充分利用的前提下尽量节省钢材;
横梁与立柱连接节点处宜采用可增强结构整体协调变形能力的铰接连接。
根据光伏组件的排布方式,平铺在屋面板上(与屋面平行)支架采用导轨纵向布置,导轨用夹具固定在屋面波纹板上部,光伏组件与屋面的距离约为150mm。
导轨顶面与光伏组件采用压块连接。
为减小新增荷载,减少对厂房结构影响,支架采用铝合金材质。
2)混凝土屋面支架设计
混凝土屋面若为不上人屋面承载力较低,为减小新增荷载,减少对厂房结构影响,采用单片光
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