光伏电站土建设计.docx

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光伏电站土建设计

光伏电站土建设计

1土建设计

1.1概述

本工程为XXX发电项目，建设规模为XXXMW。

拟采用XXX块XXX多（单）晶硅光伏组件，具体安装容量为XXXMW。

本项目拟建区域为草地，地形平坦开阔，地势较高，地面高程140.36m～140.95m，属冲积、风积堆积地貌，地貌单元属松嫩平原的低平原，交通方便。

本工程建（构）筑物主要为综合用房、XXXKV配电用房及户外设备基础、避雷针、SVG、污水收集池、箱变基础、逆变器基础、光伏支架及基础等。

项目站址场地范围内地形相对平坦,地貌单一,交通较为便利。

站内建构物主要指标为：

单层综合用房，建筑面积为XXXX㎡，单层配电用房，建筑面积为XXX㎡。

XXX座逆变器基础，XXX座箱变基础；XXX座避雷针，高XXXm；XXKV室外配电设施及XXXMW光伏阵列等。

1.2设计依据

（1）《民用建筑设计通则》GB50XX2－2005

（2）《办公建筑设计规范》JGJ67－2006

（3）《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005

（4）《建筑设计防火规范》GB50016-2014

（5）《XXkV～110kV变电所设计规范》GB50059

（6）《宿舍设计规范》JGJ32-2005

（7）《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001

（8）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

（9）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2013

（10）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

（11）《砌体结构设计规范》GB50009-2011

（12）《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

（13）《钢结构设计规范》GB50017-2003

（14）《光伏发电站设计规范》GB50797-2012

（15）《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012

（16）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002

（17）《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008

1.3场址自然条件和主要数据

1.3.1场址自然条件

XXX光照充足，降水偏少，冬长严寒，夏秋凉爽。

“春暖春旱多风，夏炎夏雨不均，秋爽秋温急降，冬寒冬长少雪”为XXX市四季气候的典型特征。

全市年平均气温4.2℃，最冷月平均气温－18.5℃，极端最低气温－39.2℃；最热月平均气温23.3℃，极端最高气温39.8℃，年均无霜期143d；年均风速3.8m／s，年>16级风日数为30d；

年降水427.5mm，年蒸发16XXmm，年干燥度为1.2，大陆度为78.9；年日照时数为2726h。

年降水量在400至550毫米之间，生长期降水量一般在XX0至480毫米之间，占年降水量的85%以上。

1.3.2设计主要数据

1.1）基本风压:

0.55kN/m2；“基本雪压:

0.30kN/m2。

2.根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），拟建场地抗震设防烈度为6度，

3.设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组第一组。

4.建筑场地类别：

Ⅲ类。

5.场地土最大冻深度为：

2.09m。

6.建筑结构的安全等级：

二级。

7.结构重要性系数：

1.0。

1.3.3设计主要建筑材料

1）混凝土：

基础、梁、板、柱等，C30，基础垫层C15。

2）水泥：

一般采用普通硅酸盐水泥。

3）钢材：

钢筋：

构造钢筋采用HPB300，受力钢筋采用HRB400。

型钢：

Q2XXE。

4）焊条：

E43、E50型，并与钢材匹配使用。

5）砌体和砂浆：

综合用房、逆变器室及箱变基础0.00m以下墙体采用MU15烧结普通砖，M7.5水泥砂浆砌筑；0.00m以上墙体采用MU15烧结普通砖，M7.5混合砂浆砌筑。

配电用房0.00m以上墙体采用A5.0混凝土加气砌块，M5专用砂浆砌筑。

6）保温：

建筑物外墙120厚岩棉保温板，屋面95厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板。

7）防水层：

高聚物改性沥青防水卷材。

8）其它：

对有防火要求的部位采用防火涂料、防火门。

1.4电站总平面布置

1.4.1电站地理位置

项目位于XXX。

场址内地形平坦，场区内局部植被生长高度约为XXXm。

图7.1XX市地理位置图

图7.2项目场址地理位置图

1.4.2总平面布置

本光伏电站分为光伏阵列区和管理区（XXkV开关站）两部分，根据《光伏电站设计规范》4.0.3要求，本工程光伏电站防洪等级为Ⅲ级。

7.4.2.1光伏阵列区的布置方案

光伏阵列区总占地面积为XXX,建设规模约为XXMW，共包括XX个约XXMWp的光伏发电分系统，采用XXX/块的多（单）晶硅光伏组件xxxxx块，光伏组件在光伏阵列上采用上下双排板平行布置，共安装XXX组光伏阵列，其中XXX块长阵列为XXX组、XXX块短阵列XXX组，光伏阵列倾角为XXX°。

每个光伏发电分系统就近对应一座预装式逆变器室和一台XXKV室外箱变。

站内集电线路采取电缆直埋方式，由XXkV箱变连接至XXkV开关站的配电室内。

图7.1总平面布置技术经济指标表

序号

项目

数量

1

电站用地面积

征地面积：

XXXXXha

XXXXha

租地面积：

XXXXXha

2

电站建设规模

XXMW

3

单位容量用地面积

XXXXXha/MW

4

1.8m高浸塑钢丝网围墙总长度

XXXXm

5

升压站铁艺围墙总长度

XXXXm

6

新建泥结碎石道路长度

XXXXm

7

站内新建素混凝土道路面积

XXXXm2

8

绿化

XXXXm2

7.4.2.2管理区（XXkV开关站）的布置方案

管理区布置于厂区东南位置，临近现有道路。

占地面积为XXXXha（合约XXX亩）。

XXkV开关站内包含综合用房、配电用房、SVG变压器及预留小电阻等设施。

综合用房位于XXkV开关站内南侧，面向南侧，周围为硬化广场、绿化场地及进站路；配电室位于站内北侧，面向南侧；SVG变压器及小电阻等设施位于其东侧。

本工程暂定以XXkV电压等级出线一回接入当地电网。

7.4.2.3大门、围墙的布置方案

太阳能电站为新能源利用工程，具有一定的经济效益、社会效益和绿色环保效益，在其建设的同时应注意与周边环境相协调。

光伏方阵区围墙为高速护栏浸塑铁网围墙，XXkV开关站围墙暂定为铁艺护栏围墙，高度均约为XXm，具体型式再与业主商讨后确定。

高速护栏铁网围墙占地小，施工也方便，在保证安全的同时还能美化周边环境。

光伏阵列区设置铁艺大门X座，XXXkV开关站设置电动伸缩门一座，以方便生产

检修、巡视、施工等需要。

1.4.3竖向布置

a）竖向布置主要设计原则：

1、在满足防洪、防涝前提下，升压站应采用站区内土方自平衡方式。

2、充分利用基槽余土使站址土石方基本平衡。

3、采用布置型式：

采用平坡式，光伏阵列顺应山体地形施工。

4、地面雨水排水采用渗排和场地排水相结合的排水方式。

5、站区场地竖向设计按征地规模一次完成。

b）升压站布置基本顺应等高线布置，场地平整依据现有地形，综合考虑土方量因素。

主建筑物室内零米标高应高于设计场地标高0.03m。

c）竖向设计依据自然地形，尽量做到挖填土方量平衡。

d）场地地表雨水采用散排，以0.3%的排水坡度排向场区外侧。

逆变器柜及其室外箱变区、管理区地面、小部分道路及场地进行适当整平，以利

于施工和管理。

站址处30年一遇最高洪水位待业主提供，以确定光伏电站内各建构筑物标高。

1.4.4道路及场地处理

站址内道路根据利于生产、检修而设，道路宽度主要有6m、4m两种，其中XXkV开关站与现有道路相接段进站道路宽度为6.0m，其余主要道路宽度为4m，车间引道宽度同门宽。

XXkV开关站内道路路面结构为素混凝土结构路面，其余道路为泥结碎砾石结构路面。

另外，综合用房及配电室前、室外设备区部分地面为素混凝土硬化地面，以方便停车和设备检修用。

1.4.5管沟布置

a）站区管沟布置的主要设计原则：

1）应按升压站的最终规模统筹规划，管线之间及其与建（构）筑物基础、道路

之间等在平面与竖向上应相互协调，近远期结合，合理布置，便于扩建。

2）满足工艺要求，流程短捷，便于施工和检修。

应有排水及防小动物的措施。

3）在满足工艺和使用要求的前提下应尽量浅埋，并尽量与站区竖向坡度和坡向

一致，避免倒坡。

b）站区内电缆沟布置时应按沿道路、建构筑物平行布置的原则，从整体出发，统筹规划，在平面与竖向上相互协调，远近结合，间距合理，减少交叉。

同时考虑便于检修与扩建。

c）根据电气要求，站内电缆沟主要断面为1.2m×1.0m（宽×高）、0.8m×0.8m（宽×高）、0.6m×0.5m（宽×高）、0.4m×0.4m（宽×高）。

电缆沟采用砖砌，电缆沟的伸缩缝每隔30m设置一道。

电缆沟盖板现场预制或采用成品沟盖板。

1.4.6绿化的布置原则

电站以XXkV开关站为重点进行绿化，并采用灌木、花卉、草坪等相结合的方式，但不能遮挡光伏组件，应以不影响电站电气出线、管线敷设、日常管理为前提。

电站绿化面积约为1000m2。

7.5.太阳能方阵支架及基础

7.5.1支架系统设计

（1）主要设计参数

根据《光伏发电站设计规范》GB50797-2012，光伏支架的设计使用年限宜为25

年，安全等级为三级，重要性系数不小于0.95。

50年一遇基本雪压

50年一遇基本风压

抗震设防烈度

最大冻土深度

0.30KN/m2

0.55KN/m2

6度（0.05g）

2.09m

电池组件规格

多晶硅1650X991X40（暂定）

电池组件重量

18.2kg

固定支架倾角

42o

场地类别

Ⅲ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Q2XX-E钢，部分螺栓为不锈钢螺栓；

焊条：

E43

螺栓：

檩条、支撑的连接采用普通螺栓，性能等级4.6级；

钢筋：

采用HPB300、HRB400级；

混凝土强度等级：

C30，垫层C15.

防腐措施：

光伏支架防腐处理采用热镀锌防腐，镀锌层厚度不小于65μm。

（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，由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计时永久荷载、风荷载和雪荷载的分项系数分别取为1.2、1.4、1.4。

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、1.0。

（4）光伏组件阵列支架设计

钢结构支架直接承担太阳能阵列所负荷的自重、风荷载、雪荷载、温度荷载、地震力等荷载，并将以上荷载传至支架基础。

支架主要是由钢管、薄壁卷边槽钢构成，各钢管、槽钢之间通过螺栓连接或焊接形成稳定的结构体系。

在各种荷载组合下，支架应满足规范对强度、刚度、稳定等各项指标要求。

设计时采用25年一遇荷载数值作为设计依据，确保支架系统安全、稳定。

钢结构支架表面除锈后做镀锌防腐处理，镀锌层厚度不小于65μm。

a）支架结构布置

光伏组件采用260Wp多晶硅光伏组件，每个结构单元由44块多晶硅电池组件组成。

组件支架横向布置22列光伏组件，竖向布置2行，电池板竖向布置。

每个结构单元长22.22m宽3.32m。

光伏组件支架结合电池组件排列方式布置，采用横向檩条，纵向支架方案。

光伏支架横向檩条采用C型截面钢材，型号C80x40x15x2.5，该檩条的优点就是安装光伏组件时不需要在檩条上部预成孔，便于光伏组件安装。

光伏组件距离地面最低点高度不小于300mm。

多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约为3.5m，一个结构单元内有4道纵向檩条。

为了确保支架高端在长度方向上的结构稳定性，在每个结构单元的高端立柱沿长度方向上设置两道斜拉杆，设置在单元的两端部，拉杆采用M12圆钢。

在支架和横梁之间，按照光伏组件的安装宽度布置檩条，用于直接承受电池组件

的重量。

檩条固定于支架横梁上。

组件每条长边上有两个点与檩条连接，一块光伏组件共有四个点与檩条固定。

电池组件与檩条的连接采用螺栓连接，双面加垫圈。

b）支架设计

为了将光伏支架结构用刚量降到最低，采用MIDAS-GEN软件进行三维建模分析、计算。

控制荷载主要为风荷载作为控制荷载。

结构控制参数为：

受压构件中主要承重构件容许长细比180

受压构件中次要构件容许长细比220

受拉构件容许长细比XX0

受弯构件中主梁的挠度容许值L/250

受弯构件中次梁的挠度容许值L/200

支架与基础为刚接，立柱与横梁、横梁与檩条之间均为刚接。

通过计算支架、檩条的强度、稳定性等均满足规范要求，无超限，可作为下阶段

设计依据。

7.5.2光伏支架基础设计

光伏组件支架基础数量大，施工范围广，选用合理的基础形式和经济安全的基础设计对整个工程的造价、施工进度有着很大影响。

a）基础的选型

光伏组件支架基础形式主要有独立基础、预制桩式基础、钻孔灌注桩基础。

独立基础施工复杂，需要开挖土方，绑钢筋，支模等工序，施工工期较长，并且

需要较多的人工，机械化程度较低。

预制桩式基础可在预制厂批量生产，成桩质量较好，施工速度快，并且可以根据地面起伏调整桩顶标高。

但采用静压或锤击设备将桩体压入土内时，桩体易发生断裂，需对装顶采用钢筋网加固，增加造价，且垂直度不易保证。

钻孔灌注桩式基础采用机械化成孔，成孔方便，人工用量较少，对地质的适应能力强，可以穿透坚硬的土层，并也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，并且混凝土需要养护时间。

各种基础形式的详细比较见表7.2。

表7.2光伏支架基础方案比选表

工程量

优点

缺点

施工工艺

独立基础

混凝土3110.9

立方米，钢筋

93.3吨

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

预制桩基础

预应力混凝土管桩基础长度26460m

施工较快，造价低，

无需场地平整

桩顶需采取加强措

施，桩体易发生断裂，施工工艺复杂。

批量预制--专用

设备打桩

钻孔灌注桩基础

混凝土1305.6

立方米，钢筋

39.4吨，

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--高出地面部分支

模--浇注混凝土

注：

本表仅作为比选结果的定性分析，不能作为投资估算的依据。

综上所述，根据本工程的光伏场地地质条件，支架基础初步拟定采用预制桩基础。

b）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，由50年一遇基本风压确定，基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象，基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。

本工程光伏场地为季节性冻土，标准冻深为2.05m，需考虑冻胀与融沉对桩体的影响，应根据《建筑桩基技术规范》对位于季节性冻土上轻型建筑的短桩基础进行抗冻拔稳定性验算。

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≧1.2，抗拔力

/上拔力≧1.25。

根据现场实际条件和工期要求的综合考虑，光伏支架基础拟采用预应力混凝土管

桩基础，桩长6.0m，露出地面高度0.9m，埋入土层厚度5.1m。

由于上部结构传来的荷载相对较小，经估算，固定倾角支架基础的绝对沉降量控

制在5mm以内，沉降差控制在2.5mm以内。

c）连接

支架杆件间的连接可采用焊接或螺栓连接。

螺栓连接对结构变形有较强的适应能

力，用钢量小且制作较为方便，施工安装速度快、便捷；焊接连接施工安装速度较慢，需要在基础中预埋钢板，用钢量较大；焊机进场需要较长距离施工供电，而且现场施焊受天气影响较大，所以本工程采用螺栓连接。

上部支架采用抱箍的型式与管桩端头位置进行连接。

为了加大光伏支架安装的调节余量，采用双抱箍型式，抱箍与管桩拧紧，既牢固施工又方便，适用于本项目支架连接。

7.6主要建（构）筑物建筑设计

厂区内的建（构）筑物包括：

配电用房、XXKV配电用房、逆变器基础、箱变基础、避雷针、SVG等。

1）综合用房

综合用房为地上一层砌体结构，主要房间为宿舍、办公室、活动室、会议室、厨房、餐厅等，建筑面积383.98m2。

耐火等级为二级。

层高为3.9m。

墙体为烧结普通砖砌筑，外墙370厚，内墙240厚，室内外高差300mm。

建筑物的周围设置散水。

其坡度不小于0.05，散水外缘应略高于平整后的场地，散水宽度0.9m。

散水用现浇混凝土浇筑，其下应设置200mm厚的3:

7灰土垫层，并应超出散水和建筑物外墙基础底外缘500mm。

门窗采用中空玻璃塑钢窗及防风沙百叶窗；外门采用防盗门；内门为防火门或中级木门；外窗设防盗装置。

外墙墙面为灰白色乳胶漆，蓝色线条墙面；内墙均为白色涂料，各个房间的地面

做法见图纸附图，顶棚采用矿棉板吊顶顶棚。

厨房和卫生间地面采用防水地面，地面坡向集水点的坡度不得小于0.01。

地面与墙、柱、设备基础等交接处应做翻边，地面下应做300～500mm厚的灰土（或土）垫层。

2）XXKV配电用房

XXKV配电用房为地上一层框架结构，建筑面积383.98m2。

耐火等级为二级。

层高为3.9m，外墙为250厚蒸压加气混凝土砌块加外保温，内墙为250厚蒸压加气混凝土砌块，室内外高差300mm。

建筑物的周围设置散水。

其坡度不小于0.05，散水外缘应略高于平整后的场地，散水宽度0.9m。

散水用现浇混凝土浇筑，其下应设置150mm厚的灰土垫层，并应超出散水和建筑物外墙基础底外缘500mm。

门窗采用中空玻璃塑钢窗；外门采用防盗门。

外墙墙面为白色乳胶漆，蓝色线条墙面；内墙均为白色涂料，地面采用水泥砂浆

地面，顶棚采用白色乳胶漆顶棚。

3）箱变、逆变器基础

基础采用240厚非粘土砖砌筑，底板用C30素混凝土。

7.7主要建（构）筑物结构设计

1）综合用房、XXKV配电室、

本工程综合用房、XXKV配电室地基基础设计等级为丙级，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，属丙类建筑，抗震设防烈度6度。

屋面为不上人屋面，屋面活荷载0.5KN/m2。

综合用房为单层砌体结构、XXKV配电室为单层框架结构。

2）其他建构筑物

本工程SVG户外设备基础采用钢筋混凝土基础，基础埋置深度2.1m，基础持力

层为粉质粘土。

架构式独立避雷针1座，高度19m，采用角钢拼装而成。

基础形式均为现浇钢筋混凝土独立基础，基础埋深约2.5m。

钢结构构件防腐均采用热镀锌。

7.8地基处理

根据本工程岩土工程勘察报告（初步勘）项目场地地质条件简单，分布的土层主要为粉质性黏土层，局部存在细砂层，不存在不良地质作用，并且光伏电站工程对地基承载力要求较低，因此可以采用天然地基作为基础持力层，不需要进行地基处理。

7.9给排水系统设计

7.9.1设计依据

1）《光伏发电站设计规范》GB50797－2012

2）《室外给水设计规范》GB50013－2006

3）《室外排水设计规范》GB50014－2006（2014年版）

4）《建筑给水排水设计规范》GB50015－2003（2009年版）

7.9.2给水系统

（1）水源

本期工程规模为10MW，附近无供水管网，生活用水水源暂定站内打井。

深井

出水水质必须满足生活水饮用标准。

（2）用水量

a）生活用水量

本工程用水人数按6人计，生活用水量标准为150L/人·d，最大日用水量为0.90m3/d。

b）冲洗电池板用水量

电池板考虑人工定期擦洗，由运水车将深井水运至电池板场区，接软管至电池板附近用专业清洗工具对电池板进行清洗。

本工程太阳能电池板约为39600片，每片擦洗水量按2.0L/片考虑，则电池板全部擦洗一次用水量约为79.2m3，每月擦洗一次，年用水量为950m3。

c）总用水量

本工程生活最大日用水量为0.90m3/d，再考虑冲洗电池板用水量，则本工程年总

用水量为1278m3/a。

7.9.3排水系统

1）雨水排水系统

电站厂区雨水采用散排方式，依据地势雨水排至厂区内的排水沟道，由沟道将雨水引至场外。

2）污水排水系统

室内生活污水排水系统采用污废合流制排水系统，污水自流排入室外化粪池。

由于本项目附近无市政污水管道，站内经化粪池处理后的污水按排入管理区内的一座3×3m深4.0m的污水集水井，污水集水井内的污水定期抽排至附近污水处理厂处理。

3）事故排油系统

管理区内的SVG室外主变压器油量超过1000kg，根据规范规定，需在SVG主变压器底部设置100%储油池，日常储油池内的雨水采用移动排水泵排除，使储油池保持污水状态。

7.10暖通系统设计

7.10.1设计依据

本设计采暖、通风及空气调节系统设计依据为

（1）《光伏发电站设计规范》GB50797－2012

（2）《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736－2012

（3）《建筑设计防火规范》GB50016－2014

（4）建筑专业及工艺专业提供的条件

7.10.2设计参数

室外设计计算参数

冬季采暖室外计算温度

-24.2︒C

冬季通风计算温度

-18.4︒C

冬季空调计算温度

-27.4︒C

夏季通风计算温度

26.8︒C

夏季空调计算温度

30.7︒C

夏季室外平均风速

3.2m/s

冬季室外平均风速

3.2m/s

室内设计参数

序

号

房间名称

冬季

夏季

备注

温度

（℃）

相对湿度

（％）

温度

（℃）

相对湿度

（％）

1

宿舍

18

——

26~28

/

——

2

备餐间

18

——

26~28

/

——

3

办公室

18

——

26~28

/

——

4

会议室

18

——

26~28

/

——

5

主控室

20

——

26~28

/

——

6

电子设备间

20

——

26~28

/

——

7

XXkV配电室

——

——

≤40

/

——

8

SVG室

——

——

≤40

/

——

7.10.3采暖、通风、空调方案

本工程远离集中采暖区，不设置集中采暖，为保证电气控制