投标文件村级扶贫光伏电站设计方案说明.docx
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投标文件村级扶贫光伏电站设计方案说明
2017年唐县石南坡等28村5.894兆瓦村级
光伏扶贫电站项目
设计方案
1•设计方案及设备技术参数3
1.1综合说明3
1.1.1概述3
1.1.2设计范围3
1.13编制原则和依摒3
1.1.4地理位置4
1」・5太阳能资源4
1.2光伏工程设计及发电量计算5
1.2.1组件选型5
1.2.2逆变器选型6
1.2.3设计原则概述7
1・2・4发电量计算8
1.3电气工程设计10
13.1电气设备的选择10
1.3.2电气设备平面布置及电缆敷设11
133无功补偿装置12
134过电压保护防雷及接地12
1.4土建工程设计13
1.4.1设计依据13
1.4.2.设计荷载选取13
1.4.3支架结构布置14
1.5总图工程设计16
1.6设备清册及工程量淸单错误!
未左义书签。
1•设计方案及设备技术参数1.1综合说明
1.1.1概述
本项□位于保定市唐县境内，分布于石南坡村、西苇子村、王尔峪村、北大洋村、大长峪村、明伏村、东庄湾村、马沟村、管家佐村、豆铺村、张合庄村、黃石口乡等地。
总建设容量为5.894MW,分别为：
石南坡182KW、河西140KW、路家寨56KW、民安庄105KW、王尔峪210KW、下庄259KW、北大洋196KW、大长峪196KW、明伏119KW、黄石口140KW、岭北294KW、聂家台112KW.唐河西189KW、五家会259KW、周家堡140KW、东庄湾105KW.南屯98KW、马沟252KW、北庄子147KW、豆铺385KW、范河77KW、管家佐413KW、岭尔北91KW、马家峪308KW、三道岗420KW、闫庄子112KW.杨家庵497KW、张合庄392KW；共计28村。
根据光伏单元的实际分布情况，本电站采用0.4RV电压等级接入电网。
拟建场区地形地貌属中〜低山，山势一般较缓，冲沟较发育，山上草植被发育一般,以杂草为主，场区覆盖层相对较薄。
当地太阳能资源丰富，土地资源良好，适宜建设扶贫光伏项目。
1.1.2专业设计范围
本工程光伏电站站内设计范围是光伏电站以内的总图、土建、光伏和电气设计。
总图专业设计内容主要包括光伏电站内的总平面布置、站内道路、围栏大门等
土建专业设计内容主要包括组串逆变器安装、光伏支架及支架基础。
光伏和电气专业的具体设讣范围包括设备安装及接线、防雷接地、站内电气接线的设计，光伏电站以内的电气设计及计量箱的设计。
1.13编制原则和依据
依据的主要规程、规范为：
（详见各专业相关规程、规范章节）
1）《光伏发电扶贫工程招标文件》；
2）《光伏发电站设计规范》GB50797-2012；
3）国家有关法令、法规及政策等；
4）其它依据性文件和资料；
5）规程、规范：
国家、行业有关规程、规范及规定；
6）其他国家标准及规程、规范。
1.1.4地理位置
本项U厂址分布于唐县石南坡村、西苇子村、王尔峪村、北大洋村、大长峪村、明
伏村、东庄湾村、马沟村、管家佐村、豆铺村、张合庄村、黄石口乡等乡村。
唐县位于河北中部、保定西部，地理坐标为东经114。
287-115°03’，北纬38°38’一39°10’。
北倚魏巍太行山，南临华北大平原，地处北京、天津.石家庄三角地带，在“大北京”经济圈辐射之内。
县城距北京190公里，距天津220公里，距石家庄100公里，距保定60公里。
总面积1417平方公里。
东与顺平县、望都县毗邻，西与曲
阳县、阜平县相连，南与定州市相接，北与滦源县交界。
图1.1保定市唐县地理位置
1丄5太阳能资源
河北省地处东经113°27z—119°50z、北纬36。
03‘—42°40/之间,南北最大长
度约700km,东西最大宽度约660km,境内有沿海、平原、丘陵、山地等多种地形,境内大部分地区为太阳能辐射资源11类区（很丰富区），年太阳总辐射在4828-589lMJ/n?
太阳能资源理论总储量2.886GWh/年，在全国列第9位。
太阳总辐射量分布呈现西北多东南少的趋势，北部年值高于南部，中部东西横向年值山边缘向中间递减。
其中，低值出现在秦皇岛、乐亭、黄骅等沿海地区以及冀中的保定、衡水、邢台等部分地区，在5200MJ/m2以下,高值出现在张家口西北部张北、尚义地区,在5600MJ/m2以上。
河
北省各地的太阳直接辐射量为2299〜3274MJ/m2,分布趋势与总辐射分布趋势基本一
致。
图1・2河北省年太阳总辐射量分布图（单位MJ/m2）
年太阳总辐射（兆焦/平方米）
保定市属于温带大陆性季风气候。
其气候特点是：
一年四季分明，冬季寒冷而漫长;春季干燥多风沙；夏季炎热短促降水集中；秋季晴朗冷暖适中。
坝上地区光资源丰富，昼夜温差大；雨热同季，生长季气候爽凉；高温高湿炎热天气少。
坝下河谷盆地分在保定市中部地区，桑干河和洋河径流形成了坝下河谷盆地，海拔高度一般在500~800米。
地势较低。
年降水量为300-400毫米。
项LI场址处工程代表年总辐射量为4966.92MJ/m2,根据《太阳能资源评估方法》（QXTT89-2008）中太阳能资源丰富程度的分级评佔方法，该区域的太阳能资源丰富程度属III类区,即“资源丰富”（3780〜5040MJ/m2・a）,具有一定的太阳能光伏发电项目的开发前景。
1.2光伏工程设计及发电量计算
1.2.1组件选型
太阳能电池组件在2016年出货量前十的品牌产品中选用，要求光伏组件转换效率不低于17.1%、首年系统效率不低于81%、功率衰减保证值不低于25年、通过CE、TUVRheinland>UL、鉴衡CGC等相关国内外认证,并符合IEC61215、IEC61730等国家强
制性标准要求。
根据光伏组件特性和国家标准，单晶硅光伏组件首年功率衰减不高于3%,后续逐
年衰减不高于0.7%,25年光伏组件功率衰减不高于20%o本项目选用270Wp单晶硅组件。
表121组件性能参数表
序号
（标准测试条件STC:
AM1.5,电池温度:
25°C±2°C,辐
照度1000W/OT）
（1）
尺寸
mm
^1940*990*35
（2）
工作温度范围
r
40〜+85
（3）
功率误差范围
w
>+2
（4）
表而最大承压（雪压）
Pa
M5400
注：
组件英他参数以厂家提供为#
*
■o
1-2.2逆变器选型
根据发电分区规划，逆变器采用60kW型智能逆变器，组串式逆变器详细参数如下
所示：
表12260kW组申式逆变器性能指标
技术参数
60KTL
输入
最大输入电压
1100V
启动电压
200V
MPPT电压范围
200-1000
最大输入电流
22A*12
MPPT数量/最大可接入组串数
6/12
输出
额定输出功率
60kW
最大视在功率
66kW
最大有功功率
66kW
额能电网电压
220V/380V
电网电压范围
304-460
额能电网频率
50Hz
工作频率范围
47-52HZ或57-62HZ
电网相位
三相
额定电网输出电流
91.2A
最大输出电流
100A
输岀功率因数
0.8…1・・.0.8
最大测流谐波
<3%
电网直流分量值（mA）
<50
效率
最大效率
98.6%
中国效率
98.3%
保护
直流反接保护
是
交流短路保护
是
交流输岀过电流保护
是
输岀过电压保护
是
绝缘阻抗保护
是
残余电流（RCD）检测
是
浪涌保护
是
孤岛保护
是
温度保护
是
集成直流开关
可选
基本参数
尺寸（mm）
1075Wx555Hx300D（mm）
重量
73kg
拓扑
无变压器
工作环境温度
・25°c~6（rc
防护等级
IP65
噪音（典型的）
<60dBA
冷却方式
自然对流
最高工作海拔
4000m
设计工作年限
>20年
工作环境湿度
0〜100%
特点
直流端口
原厂MC4配套端子
交流端口
防水PG头+OT端子
显示屏
LCD,2x20Z
通讯接口
R4854芯端子,2个RJ45接口，2组端子台
1.2.3设计原则概述
电站釆用270W/块的单晶硅光伏组件，采用固定支架安装；以22块组件组成一个
光伏阵列，光伏组件在光伏阵列上以2行11列的方式进行布置，阵列倾角34。
。
选用60kW组串式逆变器，按设计要求，电站分为28个系统单元，分别为石南坡182KW.河西140KW、路家寨56KW、民安庄105KW、王尔峪210KW、下庄259KW、北大洋196KW、大长峪196KW、明伏119KW.黄石口140KW、岭北294KW、聂家台112KW、唐河西189KW、五家会259KW、周家堡140KW、东庄湾105KW、南屯98KW、马沟252KW、北庄子147KW、豆铺385KW、范河77KW、管家佐413KW、岭尔北91KW、马家峪308KW、三道岗420KW、闫庄子112KW、杨家庵497KW、张合庄392KW，总计安装组件21840块，总容量为5.894MW。
组件间采用PV1-F1X4电缆连接，在东西方向沿支架標条敷设，每隔20~30cm用扎带进行绑扎，组串至组审逆变器电缆沿桥架进行敷设，组串逆变器出现至交流汇流箱电缆也沿桥架敷设，桥架通过混凝土支墩和角钢固定。
124发电量计算
根据太阳辐照量、装机容量、系统总效率等数据，可预测光伏电站的发电量。
光伏电站发电量计算公式：
L=Wxtxr）
式中：
l—光伏并网电站年发电量；（单位：
kWh）
W——光伏并网电站装机容量；
t——年峰值日照小时数；
n——光伏系统总效率；前面计算得值为80.95%：
倾角34。
时，斜面上的年总太阳能辐射量为HT=1586.5kwh/m2。
山此可计算出年峰值日照小时数t：
t=HT/T0=1586.5kWh/m2-rl000W/nr=1586.5h
Hi——倾斜面年总太阳辐射，kWh/n*；
TO—标准太阳辐射强度，1000W/m2（光伏组件标准测试条件）
根据总装机容量、倾斜面辐照量、系统效率以及光伏组件标称效率衰减等，计算出光伏电站年均发电量为692.29万千瓦时，年均利用小时1144.29h,25年总发电量约为1.73亿千瓦时。
表124电池板各年衰减系数取值
年份
第1年
第2年
第3年
第4年
第5年
第6年
第7年
第8年
第9年
衰减系数
0.9750
0.9680
0.9610
0.9540
0.9470
0.9400
0.9330
0.9260
0.9190
年份
第10年
第11年
第12年
第13年
第14年
第15年
第16年
第17年
第18年
衰减系数
0.9120
0.9050
0.8980
0.8910
0.8840
0.8770
0.8700
0.8630
0.8560
年份
第19年
第20年
第21年
第22年
第23年
第24年
第25年
平均
衰减系数
0.8490
0.8420
0.8350
0.8280
0.8210
0.8140
0.8070
0.891
表125光伏电站各月上网发电量预测
月份
首年发电量（万kwh）
考虑输岀衰减后（万kwh）
1
50.14
45.82
2
56.97
52.06
3
69.09
63.14
4
76.40
69.82
5
78.93
72.13
6
69.38
63.40
7
68.57
62.66
8
67.52
61.70
9
64.61
59.04
10
62.17
56.81
11
51.00
46.60
12
42.78
39.10
全年总计
757.56
692.29
图126光伏电站各月发电量趋势图
■首年发电虽（万kWh）■25年平均发电呈（万kWh）
表127光伏电站25年上网发电量预测
年份发电量（万kWh）年份
发电量（万kWh）
第01年
757.56
笫14年
686.85
第02年
752.12
笫15年
681.42
第03年
746.68
第16年
675.98
第04年
741.24
第17年
670.54
第05年
735.80
第18年
665.10
第06年
730.37
笫19年
659.66
第07年
724.93
第20年
654.22
第08年
719.49
第21年
648.78
第09年
714.05
第22年
643.34
第10年
708.61
第23年
637.90
第11年
703.17
第24年
632.47
第12年
697.73
第25年
627.03
第13年
692.29
总发电量
17307.33
13电气工程设计
主接线设计方案
根据光伏单元的实际分布情况，本电站采用0.4RV电压等级接入电网。
本项LI共包括28个并网发电单元，每个并网发电单元山60kW组串型并网逆变器及一台交流汇流箱组成。
逆变器将光伏直流电转化为38OV交流电，经交流汇流箱汇流后接入电网升压变压器0.4RV母线。
131电气设备的选择
13.1.1并网逆变器
逆变单元采用组串式逆变器（60kW）。
逆变器的选型主要遵照以下儿个原则：
1）性能可靠，效率高
光伏发电系统LI前的发电成本较高，如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变失效，必然导致总发电量的损失和系统经济性下降，因此要求逆变器可靠、效率高。
2）直流输入电压有较宽的适应范围
光伏电池的端电压随负载和日照强度而变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压稳定。
3）具有完善的保护功能
并网逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，高温保护，交流及直流的过流保护、过压保护，防孤岛效应保护等功能。
逆变器需具有孤岛效应检测功能，在检测到电网失电后，立即停I匕向电网送电，当电网恢复供电时，持续检测电网信号在一段时间直至完全正常后，才重新投入运行。
防孤岛效应需要同时从电站管理上配合来杜绝检修人员伤亡事故的发生，当停电对设备和线路进行检修时，必须先断开并网逆变器。
4）波形畸变小，功率因数高
当大型光伏发电系统并网运行时，为避免对公共电网的电力污染，要求逆变电源输出正弦波，电流波形必须与外电网一致，波形畸变小于5%,逆变器的交流输出电流总谐波分量（THD）<3%,功率因数接近于1.0。
5）具有完善的监控和数据采集接口
逆变器应具有多种通讯接口进行数据采集并发送到监控系统，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，在运行过程中，需要实时采集交流电网的电压信号，通过闭环控制，使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致。
13.1.20.4kV配电装置选择
交流汇流箱根据现场实际容量选用多汇1型，进线开关选用125A塑壳断路器，出线选用400A/630A/800A断路器，出线断路器需具备长延时保护功能且具备分励脱扣、及检有压合闸、低压闭锁合闸功能，失压跳闸定值宜整定为20%Un、10S,检有压定值宜整定为大于85%Uno
1.3.13电力电缆选择
组串逆变器至交流汇流箱电缆选用交联聚乙烯绝缘电力电缆，连接电缆型号为YJV22-0.6/lkV-3x25+lxl6,流过最大电流为95A,电缆直埋敷设载流量为140A,电缆多根并排敷设取系数0.8,经校验满足载流量和动热稳定校验，交流汇流箱至并网变压器电缆选用一根或多根交联聚乙烯绝缘电力电缆，连接电缆型号为YJV22-0.6/1kV-3X240+1x120漩过最大电流为475A,电缆直埋敷设载流量为500A,经校验满足载流量和动热稳定校验。
13.2电气设备平面布置及电缆敷设
并网设备的平面布置及电缆敷设
1）本工程11128个标准光伏电站构成。
标准光伏电站的组成方式如下：
每个标准光伏电站山1台或多台60kW组串逆变器，一台交流汇流箱组成。
组串逆变器及交流汇流箱布置在电池板方阵中，户外安装。
2）组串逆变器与交流汇流箱之间的电缆直埋敷设（过路釆用直埋穿管）。
13.3无功补偿装置
本工程采用组串逆变器具备调节无功的功能，无功功率调度釆取灵活的方式，有如下儿种：
1、指令设置功率因数；2、指令设置无功功率；3、Q-U曲线方式；4、PF-P/Pn方式；有功功率调节比例：
0〜100%,调节精度值：
1%；功率因数调节范围：
-0.80〜+0.80,调节精度值：
0.01。
本光伏电站选取逆变器输出交流电力的功率因数均大于0.99,能够满足在并网点处功率因数大于0.95的要求，考虑到逆变器的无功调节能力，本匸程暂不设置无功补偿装置。
1・3・4过电压保护防雷及接地
避雷、防雷装置按照《建筑物防需设讣规范》GB50057-2012有关要求设计，接地装置按照《电气装置安装工程接地装置施匸及验收规范》GB50169-2006有关要求设计。
1）过电压保护
组串逆变器内部直流侧及交流侧均具有防浪涌保护装置；交流汇流箱内设置有防浪涌保护装置。
2）雷击保护
光伏组件利用组件边框作为防直击雷的接闪器，组件之间采用6mm2专用接地软线进行连接，末端与接地扁钢进行连接；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；光伏系统组串逆变器、交流汇流箱均具有防雷保护装置。
3）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，将光伏组件专用接地软线末端与屋面防雷接地系统可靠连接，并引至全厂防雷接地装置。
箱式逆变器房及箱式升压变的接地装置与原全厂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。
1.4土建工程设计
光伏电站主要分为光伏阵列区，布置如下：
电站内光伏阵列区，主要包括地面阵列区、组串式逆变器和交流汇流箱。
每个光伏阵列采用上排11块光伏组件、下两排11块光伏组件平行布置，倾角34。
。
总计安装组件21840块，总容量为5.894MWo
本光伏电站的主要建构筑物有：
光伏阵列为地上钢支架，基础为150mm直径钻孔灌注桩基础形式，每组支架支撑22块光伏组件，形成一个阵列。
1.4.1设计依据
（1）《民用建筑设讣通则》GB50352-2005
（2）《公共建筑节能设讣标准》GB50189-2005
（3）《建筑设计防火规范》GB50016-2014
（4）《35kV〜HOkV变电所设计规范》GB50059-2011
（5）《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001
（6）《建筑地基基础设讣规范》GB50007-2011
（7）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
（8）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
（9）《砌体结构设讣规范》GB50003-2011
（10）《建筑抗震设汁规范》GB50011-2010
（11）《钢结构设计规范》GB50017-2003
（12）《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
（13）《工业建筑防腐蚀设讣规范》GB50046-2008
固定支架倾角34度
场地类别I1类
（2）主要材料
钢材：
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；
焊条：
E43
螺栓：
横梁、斜梁、支撑的连接采用普通螺栓，性能等级4.8级；
钢筋：
采用HPB300、HRB400级；
混凝土强度等级：
C30。
（3）荷载组合：
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）,对于一般结构地震荷载与风荷载不进行组合，山于电池组件自重很小，支架设计时风荷载起控制作用，因此最不利荷载组合中不考虑地震荷载。
荷载组合考虑下列两种组合：
永久荷载+正风荷载+0.7雪荷载
永久荷载+逆风荷载
承载能力极限状态设讣时永久荷载、风荷载和雪荷载的分项系数分别取为1.2、1.4、
1.4o
正常使用极限状态设计时永久荷载、风荷载和雪荷载的分项系数分别取为1.0、1.0、
l.Oo
14.3支架结构布置
光伏组件采用270Wp多晶硅光伏组件，每个结构单元山22块单晶硅光伏组件组成。
组件支架横向布置11列光伏组件，竖向布置2行，电池板竖向布置。
光伏组件支架结合电池组件排列方式布置，采用纵向標条，横向支架方案。
单晶硅组件支架沿结构单元长度方向上设置横向支架的间距为3.1m,一个结构单元内有4道横向支架。
在支架和横梁之间，按照光伏组件的安装宽度布置横梁，用于直接承受光伏组件的重量。
横梁固定于支架斜梁上。
组件每条长边上有两个点与横梁连接，一块光伏组件共有四个点与横梁固定。
光伏组件与横梁的连接采用螺栓连接，双面加垫圈。
支架与基础为刚接，立柱与横梁、横梁与斜梁之间均为狡接。
1.4.4光伏支架基础设计
光伏组件支架基础数量大，施工范圉广，选用合理的基础形式和经济安全的基础设讣对整个工程的造价、施工进度有着很大影响。
（1）基础的选型
根据本工程地勘报告，适合本工程地质条件的光伏组件支架基础主要有独立基础、钻孔灌注桩基础。
钻孔灌注桩基础成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，混凝土钢筋用量小，开挖量小，但须有专业设备钻孔，有些土层存在塌孔现象，增加了施工难度。
该基础形式施工速度较快，不需要支模，对于土质地基条件和风化岩地质条件均可以成桩，并且可以根据现场情况合理控制桩顶标高。
表1.4光伏支架基础方案比选表
优点
缺点
fifcTT艺
混凝土独立基础
常规做法，结构形式简单，施工工艺简单，需场地平整
需要挖方，支模，工期相对较长，需要场地平整，对环境影响较大
基础开挖后-支
模-绑钢筋-浇
注混凝土
钻孔灌注
桩基础
施工较快,造
价低，无需场
地平整
需要专用设备
钻孔，施工工
艺较复杂
采用专用设备成孔-下钢筋笼-髙出地而部分支模-浇注混凝土
综合考虑项LI地勘、提高施匸速度及节约工程量等因素，光伏支架基础形式暂选定为钻孔灌注桩方案。
（2）基础设计
光伏组件支架基础上作用的荷载主要是风荷载所引起的支架对基础的作用力，因此基础设计时用保证在风荷载作用下基础的稳定，山25年一遇风压确定，基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象，基础设讣应能保证在此作用力下不出现破坏。
基础稳定验算包含承载力抗拔、抗剪验算，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合作为基础设计依据，其主要控制参数为：
抗剪/剪力仝1.2,抗拔力/上拔力M1.25。
因冻土层厚
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