中国电力投资集团光伏发电工程典型设计.pdf

中 国 电 力 投 资 集 团中 国 电 力 投 资 集 团 光 伏 发 电 工 程 典 型 设 计 （讨论稿）（讨论稿）中 国 电 力 投 资 集 团 公 司 水 电 与 新 能 源 部中 国 电 力 投 资 集 团 公 司 水 电 与 新 能 源 部 中 电 投 宁 夏 青 铜 峡 能 源 铝 业 集 团 有 限 公 司中 电 投 宁 夏 青 铜 峡 能 源 铝 业 集 团 有 限 公 司 中 国 水 电 顾 问 集 团 西 北 勘 测 设 计 研 究 院中 国 水 电 顾 问 集 团 西 北 勘 测 设 计 研 究 院 二零一二年一月二零一二年一月 西安西安I 目 录目 录 第一篇 总论.1 第一章 概述.1 1.1 编制目的.1 1.2 设计原则.1 1.3 设计依据.1 1.4 适用范围.1 1.5 使用原则.1 第二章 编制说明.2 2.1 光伏电站选址.2 2.2 光伏阵列布置.2 2.3 结构设计.2 2.4 总平面布置与土建设计.2 2.5 阵列区电气设计.2 2.6 35kV（10kV）开关站电气设计.2 2.7 110kV 升压站设计.2 2.8 本典型设计的定位.2 第二篇 典型设计.3 第一章 光伏电站场址选择.3 1.1 太阳能资源条件分析原则.3 1.2 平地光伏电站场址选择原则.3 1.3 山地光伏电站场址选择原则.3 第二章 光伏阵列布置.4 2.1 太阳电池组件选型原则.4 2.2 光伏阵列运行方式选择原则.4 2.3 逆变器选型原则.4 2.4 光伏阵列布置原则.5 第三章 结构设计.6 3.1 固定式支架设计.6 3.2 支架基础设计.7 第四章 电站总图及土建.10 4.1 设计依据.10 4.2 总平面布置.11 4.3 土建设计.12 4.4 消防设计.13 第五章 阵列区电气设计.14 5.1 设计依据.14 5.2 汇流箱设计.14 5.3 直流柜设计.15 5.4 升压箱变设计.16 5.5 集电线路典型设计.18 第六章 35kV（10kV）开关站电气设计.20 6.1 设计依据.20 6.2 配电装置设计原则.20 6.3 过电压保护和接地典型设计.21 6.4 接地变及消弧线圈设计原则.21 6.5 无功补偿装置设计原则.21 6.6 厂用电设计原则.22 6.7 电气二次.22 6.8 开关站主要电气设备清单.25 第七章 110kV 升压站设计.26 7.1 设计技术原则.26 7.2 110kV AIS 典型设计方案.28 II 7.3 110kV GIS 典型设计方案.34 7.4 土建设计.38 7.5 消防设计.40 第三篇 典型设计实例（一级升压）.41 第一章 光伏电站场址选择.41 1.1 太阳能资源条件分析.41 1.2 电站场址选择.41 第二章 光伏阵列布置.41 2.1 太阳电池组件选型.41 2.2 光伏阵列运行方式.42 2.3 光伏阵列布置.42 第三章 结构设计.45 3.1 电池组件支架基础.45 3.2 固定式支架设计.45 3.3 固定式多晶硅电池组件支架、基础工程量.46 第四章 电站总图及土建.46 4.1 总图设计.46 4.2 建筑单体设计.46 4.3 结构设计.47 4.4 给排水设计.47 4.5 暖通设计.48 4.6 消防系统.48 第五章 阵列区电气设计.49 5.1 汇流箱.49 5.2 直流配电柜.49 5.3 箱式升压变电站.49 5.4 逆变器室及箱式升压变电站布置.50 5.5 集电线路.50 第六章 管理区电气设计.51 6.1 方案概述.51 6.2 系统接入要求.51 6.3 主要电气设备选型及参数.51 6.4 电气二次.51 1 第一篇 总论 第一章 概述 1.1 编制目的 为贯彻落实中电投集团“安、快、好、省、廉”的基建工作管理要求，规范中电投集团所属各产业公司、区域公司的光伏发电工程设计工作，进一步明确和统一设计标准，特编制中国电力投资集团光伏发电工程典型设计（以下简称典型设计）。本典型设计以已建光伏发电工程为依据，在总结已建工程设计经验的基础上，通过比较、提炼、总结相关设计参数，进行设计优化，提出了光伏发电工程设计的一般性指导原则和典型性方案，为建设工程质量可靠、运行安全稳定、技术经济指标先进、造价控制合理、市场竞争力强劲、具有中电投特色的光伏发电工程起到典型示范作用。1.2 设计原则 满足“安全可靠、经济适用、技术先进、工程优质”的要求，具有通用性、统一性、兼顾性和前瞻性。（1）通过技术、经济等因素综合比较，选用综合指标最优方案。（2）采用技术先进、成熟可靠的新技术、新工艺、新材料、新设备。（3）充分体现环境保护和节能降耗的理念。（4）充分体现中电投集团“奉献绿色能源，服务社会公众”的企业精神和“策划 程序 修正 卓越”的企业理念。1.3 设计依据（1）国家现行相关法律、法规；（2）国家和电力行业有关标准、规程、规范；（3）中电投集团光伏发电工程标准设计大纲；（4）国内外已建兆瓦级并网光伏发电工程实例。1.4 适用范围（1）本典型设计适用于中电投集团所属各产业公司、区域公司新建和扩建的光伏发电工程。（2）本典型设计适用于装机容量 1MWp 及以上与公共电网连接的光伏发电工程，其他光伏发电工程可参照执行。1.5 使用原则（1）在建设条件相同或相近的情况下，原则上采用本典型设计方案。（2）在建设条件差异较大或不同时，不采用本典型设计方案，需专题论证。（3）在保证工程安全可靠、节省投资的前提下，鼓励创新和优化设计，但需专题论证。2 第二章 编制说明 2.1 光伏电站选址 光伏电站的选址主要与当地的太阳能资源、场地地形、地貌，气候条件以及我国现行的政策等因素有关，宜根据实际情况现场勘查后确定。2.2 光伏阵列布置 光伏阵列布置包括电池组件选型、组件运行方式确定、逆变器设备选型、支架单元组件布置、最佳倾角及支架间距计算等方面，应根据工程实际情况进行技术经济比较，确定最佳组合方式。2.3 结构设计 本典型设计明确了光伏组件支架及其基础的设计原则，提出了支架及其基础设计的方法和主要控制指标，根据不同的气象条件（特别是风速）和地质条件支架及其基础的结构形式可能会有所不同，因此需因地制宜的确定方案，确保安全经济、便于施工。本典型设计按照风速及地域不同列举了部分已建工程的支架基础设计资料，供类似项目参考。2.4 总平面布置与土建设计 总平面的布置主要结合地形地貌、环保、电力系统接入和节约用地要求有机进行，又兼顾扩建的要求。总平面布置按功能进行分区，满足生产、运行、维护、清洗和生活的需求。土建设计应按照电站功能要求控制建筑总规模，进行生产楼、逆变器室等的平面设计和其他专业的设计。2.5 阵列区电气设计 本典型设计列出了汇流箱、直流柜及集电线路设计的主要原则并根据工程实例推荐选型结果。用于逆变升压的变压器原则上推荐采用体积小，安装方便、少维护、造价低等特点的箱式变电站。即变压器本体户外布置，高压设备与变压器本体密封于变压器室，低压柜独立布置。如有有特殊要求，配置方案应作相应调整。2.6 35kV（10kV）开关站电气设计 本典型设计主要列出了 35kV（10kV）开关站电气设备设计的主要原则，依此来控制和把握电气一次、二次设备的选型和布置。根据海拔的高低或特殊条件的要求来确定配电装置的型式，参数选择按常规及有关要求执行即可。户外布置设备按厂区总平面要求合理布置，应考虑与其连接设备的电连接线方便及检修维护方便，设备型式选择及参数规格应满足接入系统及相关规程、规范规定的要求。2.7 110kV 升压站设计 本典型设计110kV升压站按户外AIS站及户外GIS站两种型式考虑。列出了升压站主要设备、导体的选择原则和电气二次部分的配置要求，并提出布置方式。分别根据两种方案要求列举了主要设备的选型结果和技术参数。按照 110kV 升压站工艺要求进行建筑、结构、给排水、暖通等专业的设计，叙述了各设备基础结构设计的主要控制因素和型式选择。2.8 本典型设计的定位 本典型设计为集团企业标准。在发布实施一定时间后，根据使用情况和各公司的反馈意见进行修编，届时将进行完善。3 第二篇 典型设计 第一章 光伏电站场址选择 1.1 太阳能资源条件分析原则（1）光伏发电工程的太阳能资源条件分析，应采用气象站近期（不少于 10 年）实测数据及场址区太阳辐射观测站实测数据经分析、整理进行。其它场址附近的短期实测数据可作为参考。（2）对于气象站及太阳辐射观测站应了解其基本情况，如位置、高程、周围地形地貌及建筑物现状和历史变迁、太阳辐射测量仪器型号、位置及记录方式的变化等。（3）检查获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出不合理的数据和缺测的数据。对检验出的不合理辐射数据应进行订正，对于缺测的辐射数据应采用气象学或其它合理方法进行补充。（4）根据附近气象站数据，将验证后的现场测光数据订正为反映电站长期平均水平的工程代表年太阳辐射数据。（5）说明工程场址区的气象条件概况、基本气象要素（气温、冻土深度、风速等）和其它气象要素（沙尘暴、大风、雷暴等）。分析以上气象要素对光伏发电工程的影响。1.2 平地光伏电站场址选择原则（1）光伏电站场址的选择应结合光伏电站建设的特点，场地地形、地貌，气候条件以及我国现行的政策进行。（2）光伏电站场址区应具备大气透明度较高，日照时间长，太阳能资源丰富等特点。（3）场址内无名胜古迹、未查明有重要的矿产资源，远离文物保护区、自然保护区、军事设施、机场及人口密集地区等，符合自然环境保护的有关规定。（4）项目规划用地为已纳入当地土地利用规划，可用于光伏电站建设，场址处地势开阔、平坦，周围无遮挡物。（5）场址征地费用低；非地质灾害易发区，地质构造稳定，无洪涝灾害危险。（6）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资。主干电网具有足够的承载能力，有能力输送光伏电站的电力。（7）拟选场址具有便利的交通运输条件和生活条件。（8）当地政府的积极参与和支持，提供优惠政策和各种便利条件。1.3 山地光伏电站场址选择原则（1）山地光伏电站场址的选择原则基本与平地光伏电站场址选择原则一致。（2）场址选择时应主要考虑降低土建投资，例如地质情况适宜建设，场地不需进行大规模场平处理、防洪工程简单易行等；同时还要适当考虑山地地形起伏对光伏电站布置及发电量的影响。（3）场址应选择在山体或山丘的南坡及东、西向偏南的坡上，拟布置光伏组件处的山体最大坡度一般不宜超过 15；山体或山丘的北坡或偏北坡阴影遮挡较为严重，发电量损失较大，不宜布置光伏组件。（4）所选场址应避开较大的冲沟或山洪爆发时洪水的排泄通道，较小的冲沟在布置光伏组件时也应避开。如对冲沟采取填埋等工程措施处理，则应重点考虑整个场址区的防洪措施。（5）如光伏电站采用自动跟踪的运行方式，不宜在山地进行选址。4 第二章 光伏阵列布置 2.1 太阳电池组件选型原则（1）根据目前已商业化的各种太阳电池组件的制造水平、技术成熟度、运行可靠性、未来技术发展趋势等，并结合光伏电站的太阳辐照特征、安装条件和环境条件，经技术经济综合比较选择太阳电池组件类型。（2）不同类型的太阳电池组件由于转化效率不同，使得由其所组成的光伏电站的占地面积不同，电缆用量不同，支架用钢量、支架基础混凝土量等均有所差异。随着组件转化效率的逐渐增加，上述工程量均逐渐减小，故在价格接近的前提下，应优先选用转化效率较高的太阳电池组件。（3）对于集中式并网光伏电站，由于装机容量大，占地面积广，组件用量和安装量均比较大，故在价格接近的前提下，应优先选用峰值功率较大的电池组件，以减少占地面积，降低组件安装量。2.2 光伏阵列运行方式选择原则（1）目前集中式并网光伏电站所采用的光伏阵列运行方式主要有最佳倾角（全年发电量最大时的倾角）固定式、水平单轴跟踪式、斜单轴跟踪式以及双轴跟踪式等。固定式初始投资较低、且支架系统基本免维护；自动跟踪式初始投资较高、需要一定的维护，但发电量较最佳倾角固定式相比有较大的提高。因此，应从地形条件、占