大连市香炉礁加油站14364kW光伏发电项目初步设计方案.docx

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大连市香炉礁加油站14364kW光伏发电项目初步设计方案

大连市香炉礁加油站143.64kW光伏发电项目

初步设计方案

二〇一七年十一月

第四章安全施工管理及措施...................................................................21

1.公司安全职业卫生管理方针..................................................................21

2.安全健康与环境管理目标....................................................................21

3.安全施工实行三级控制目标..................................................................21

4.安全文明施工管理依据......................................................................22

5.安全保证体系及主安全网络安全保证体系......................................................22

6.安全控制措施..............................................................................23

7.安全文明施工措施..........................................................................28

第五章环境管理体系的建立与保持............................................................35

1.环境指标.................................................................................35

2.组织准备.................................................................................37

3大气污染的治理............................................................................38

4噪声排放控制.............................................................................39

5固体废弃物控制............................................................................40

6.监督检查..................................................................................41

7.其它措施..................................................................................41

8.其它影响.................................................................................42

第一章概述

1.项目名称

大连市香炉礁加油站143.64kW光伏发电项目

2.建设地点

大连市香炉礁加油站

3.项目建设地点自然条件

3.1地理方位

大连是京津的门户，北依营口市，南与山东半岛隔海相望，与日本、韩国、朝鲜和俄罗斯远东地区相邻，位置在120°58'至123°31'，北纬38°43'至40°10'之间。

全市总面积12574平方公里，其中老市区面积2415平方公里。

区内山地丘陵多，平原低地少，整个地形为北高南低，北宽南窄。

3.2气候环境

大连市位于北半球的暖温带地区，具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候，是东北地区最温暖的地方，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。

年平均气温10.5℃，极端气温最高37.8℃，最低-19.13℃。

年降水量550-950毫米，2013年日照总时数为2500-2800小时。

其中8月最热，平均气温24℃，日最高气温超过30℃的天数只有10至12天。

1月最冷，平均气温-5℃，极端最低气温可达-21℃左右。

60%-70%的降水集中于夏季，多暴雨，且夜雨多于日雨，年日照时数平均1314小时。

3.3光照条件

本项目所处的大连地区太阳能资源情况属于太阳能资源较好的区域。

根据资源丰富程度等级划分，该区域属于三级“资源丰富区”，具有一定的开发价值。

因本阶段没有收集到相关气象站辐射数据和实测数据，故本阶段借助meteonorm7.0软件进行项目场址光资源分析。

第二章设计方案

1.设计依据及说明

1.1设计说明

本技术方案严格按照相关工程技术说明书规定组织设计，以说明书中所述规范、规定和标准为根本，同时考虑国内、国外规范要求。

除非另作说明，所有相关标准均为现行标准。

当设计与技术说明书中规定之规范出现差异或矛盾时，采用较为严格的规范。

1.2设计依据

本项目各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准：

《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》GB/T18479

《低压配电设计规范》GB50054

《低压直流电源设备的特性和安全要求》GB17478

《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB50171

《光伏器件》GB6495

《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620

《交流电气装置的接地》DL/T621

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232－82

《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2005版）

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

并网接口参考标准：

《光伏并网系统技术要求》GB/T19939-2005

《光伏发电接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005

《光伏系统电网接口特性》GB/T20046-2006

《地面用光伏（PV）发电系统》GB/T18479-2001

《太阳能光伏系统术语》GB/T2297-1989

《电能质量供电电压允许偏差》GB/T12325-2003

《安全标志（neqISO3864:

1984）》GB/T2894-1996

《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/T15543-1995

《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T15945-1995

《安全标志使用导则》GB/T16179-19956

《地面光伏系统概述和导则》GB/T18479-2001

《光伏发电系统的过电压保护—导则》SJ/T11127-1997

1.3项目设计原则

本工程设计在遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用的指导思想和设计原则下，着重考虑以下设计原则：

先进性原则

随着太阳能技术的发展，太阳能电源设计必须考虑先进性，使系统在一定的时期内保持技术领先性，以保证系统具有较长的生命周期。

安全可靠原则

针对本工程的特点，公司选用的结构充分考虑了风荷载、雪荷载对组件的影响，设计安全系数保证满足国家规定及本工程的要求。

环保节能原则

太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生对温室效应有害的气体，也无噪音，是一种洁净能源，与环境有很好的相容性。

其对于整个建筑的环保节能性能的影响，已经到了至关重要的地步。

经济性原则

保证资金投向合理，在确保满足国家规范的基础上，合理地使用材料至关重要，只有巧妙地、合理地发挥各种材料的特性，才能产生极佳的经济效益。

2.设计方案与主要设备

2.1系统的主要构成

太阳能光伏并网发电系统的主要构成如下：

1）太阳电池组件；

2）太阳电池支架；

3）直流侧防雷配电单元；

4）光伏并网逆变器；

5）交流防雷配电单元；

6）监测和发电计量单元；

7）整个系统的连接线以及防雷接地装置

8）土建、配电房等基础设施等。

2.2系统的容量配置及接入方式

2.2.1系统的容量配置

太阳能组件的功率：

ZT270P-29b数量：

532块

逆变器的规格：

4台36kW

2.3主要产品、部件的选型及性能参数

2.3.1多晶硅电池组件

（1）选择依据

电池组件选型遵循以下原则：

Ø在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效的电池组件；

Ø选择易于接线的电池组件；

Ø组件各部分抗强紫外线；

（2）组件性能参数

ZT270P-29b技术参数：

组件正视图

组件后视图

组件参数表

组件类型

ZT270P-29b

电池片类型

156mm*156mm

电池片数量

60

峰值功率

270W

峰值电压

31.7V

峰值电流

8.52A

开路电压

38.8V

短路电流

9.09A

组件效率

16.6%

工作温度

-40°C至85°C

尺寸

1640mm*990mm*35mm

重量

18.5kg

（3）组件功率曲线

270W组件I-V曲线图

（4）组件特点

铝边框组件产品性能描述

1）多晶硅电池组件弱光性好；

2）太阳电池绒面表面处理和减反射层减少对阳光的反射；

3）电池片采用全自动焊接，有良好的接触可靠性；

4）低铁超白钢化玻璃覆盖在表面，有很好的机械强度并保证好的透光性；

5）后面的背板防止被磨损，撕裂和刺破，起到密封防水和绝缘的作用；

6）铝边框上有四个安装孔，2个接地孔，便于安装和接地；

7）接线盒达到IP65的防护等级，接线方便，安全并有保护作用；

8）在接线盒内，设有旁路二极管，可有效减少阴影带来的组件输出功率损失；

9）组件的功率是从接线盒内由接线端子输出的。

端子的材料是表面附银浆的H59，具有优良的耐候、抗腐蚀性能，可确保在产品在寿命期内的可靠输出；

10）在接线盒上用O型圈，保证其密封性良好；

11）接线盒用优质硅胶固定，保证有良好的耐腐蚀性、密封性；

12）产品一致性好。

2.3.2光伏组件支架

（1）设计标准

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

《钢结构质量工程验收规范》（GB50205-2001）

《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000

《碳素结构钢》GB/T700-1988

《优质碳素结构钢》GB/T699-1999

（2）材料选取的依据

根据风压和雪压的计算结果，再根据太阳能布置进行材料的选择，完全满足抗风不低于25m/s的要求。

根据材料力学的弯曲变形公式，计算出连接部件的最优截面，确定选择的材料及结构方式

选择支架的防锈处理方法

热浸锌

当构件的材料厚度小于5毫米以下，镀层的厚度不得小于65微米。

当构件的材料厚度大于5毫米以上，镀层的厚度大于80微米。

使钢结构的防腐蚀年限达到20年以上。

太阳能方阵固定螺栓的选择

根据风压和雪压的计算结果，再加上支架和太阳能电池板的分布，进行受力分析，根据力矩的平衡方程，计算出螺栓的上拔力，并选择螺栓的大小和水泥带的宽和厚度。

钢结构支架符合钢结构支架的要求

方阵紧固螺栓连接符合现行国家标准《紧固件机机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098规定。

2.3.3并网逆变器的选型及技术参数

（1）选型依据

根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005

《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005

《光伏（PV）系统电网接口特性》GB/T20046-2006

根据以上规范要求，逆变器的选型必须符合以下要求：

●电能质量：

光伏系统向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量应受控，在电压偏差、频率、谐波和功率因数方面应满足实用要求并符合标准。

出现偏离标准的越限状况，系统应能检测到这些偏差并将光伏系统与电网安全断开。

●电压偏差：

为了使当地交流负载的工作，光伏系统中逆变器的输出电压应与电网相匹配。

正常运行时，光伏系统和电网接口处的电压允许偏差应符合GB/T12325的规定。

三相电压的允许偏差为额定电压的±7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

●频率：

光伏系统并网时应与电网同步运行。

电网额定频率为50Hz,光伏系统并网后的频率允许偏差应符合GB/T15945的规定，即偏差值允许±0.5Hz。

●谐波和波形畸变：

低的电流和电压的谐波水平是所希望的；较高的谐波增加了对所连接的设备产生有害影响的可能性。

●光伏系统的输出应有较低的电流畸变，以确保对连接到电网的其他设备不造成不利影响。

●电压不平衡度：

光伏系统并网运行（仅对三相输出）时，电网接口处的三相电压不平衡度不应超过GB/T15543规定的数值，允许值为2%，短时不超过4%。

●过/欠电压：

当电网接口处电压超出3.3规定的电压范围时，光伏系统应停止向电网送电，此要求适用于多相系统中的任何中的任何一相。

●安全与保护：

光伏系统和电网异常或故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应的并网保护功能。

●过/欠频率：

当电网接口处频率超过2.4规定的频率范围时，过/欠频率保护应在0.2S内动作，将光伏系统与电网断开。

●在考虑易于搬运条件下，尽量选择小尺寸并网逆变器；

●选择高效率的；

●根据电站容量尽量不要选择过少的逆变器，避免因逆变器的故障而造成大面积停电；

本项目所选用的逆变器电气参数表如下：

（1）并网逆变器电路结构、拓扑图及等效电路原理图

（2）并网逆器的效率曲线

（3）并网逆变器效率保证

并网逆变器的最大效率可达99.5%，采用以下几种方法可保证逆变器的效率：

最大限度获取受阴影遮挡电池组件的发电量；

智能MPPT算法，最大功率点跟踪不受光照突变影响；

宽工作温度范围-25~60°C,高温环境持续满载发电。

2.3.4线缆的选型设计

我公司在工程中使用符合技术文件要求的电缆，在方阵与方阵之间的电缆采用耐压等级高，绝缘性能好，机械强度大，抗紫外线的光伏专用电缆；在直流汇流箱输出到配电室以及交流输出侧使用铜芯耐火、阻燃电力电缆。

电缆的选择参照标准：

●GB50054-95《低压配电设计规范》

●Gb12706-91《聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆》

●BS6346-1007《电力系统聚氯乙烯绝缘铠装电缆规范》

选择导线截面，应符合下列要求：

●线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；

●按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；

●导体应满足动稳定与热稳定的要求；

（1）光伏专用电缆

●电缆的绝缘性能：

绝缘：

XLP（E18）；护套：

XLP（EM8）；

●电缆的耐热阻燃性能：

阻燃：

单根垂直燃烧（IEC60332-1）；

●电缆的防潮、防火：

耐气候性：

UV（UVISO4892-2A）；耐臭氧：

（IEC60811-2-1）；

●电缆的敷设方式：

空气中；

电缆大小规格设计，遵循以下原则：

a逆变器的连接，选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。

b方阵内部和方阵之间的连接，选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。

c考虑温度对电缆的性能的影响。

d考虑电压降不要超过2％。

e线路损耗的计算公式。

直流电源导线应根据允许压降选择适当的截面，其计算公式如下：

ΔU=IL/ΥS

式中S:

导线的截面积（mm2）

I:

导线通过的最大电流A

L:

导线长度m

Υ:

导电系数，铜Υ=57

ΔU：

允许电压降

光伏专用电缆主要技术参数：

名称

参数

导体

标称截面mm

4

导体

导体结构No./mm

56/0.3

导体

外径mm

2.9

绝缘厚度mm

0.65

护套厚度mm

0.88

最大导体直流电阻Ω/Km，20℃

5.09

耐压强度AC.V15min

3000

电流外径mm

6.2~6.6

参考载流量A

40

电缆重量Kg/100m

7.5

（2）电力电缆

电力电缆宜使用阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆

额定电压：

0.6/1KV

电线长期允许工作温度不超过90℃

短路时（最长持续时间不超过5S）导体最高温度不超过250℃

电缆敷设时环境温度应不低于0℃

电缆弯曲半径：

不小于电缆外径的15倍

选择导线截面，应符合下列要求：

线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；

按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；

导体应满足动稳定与热稳定的要求。

导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，温度校正系数可按下式计算：

K＝√（t1-t2）/√（t0-t0）

式中K温度校正系数；

t1：

导体最高允许工作温度（℃）：

t0：

敷设处的环境温度（℃）；

t2：

导体载流量标准中所采用的环境温度（℃）。

导线敷设处的环境温度，应采用下列温度值：

直接敷设在土壤中的电缆，采用敷设处历年最热月的月平均温度；

敷设在空气中的裸导体，屋外采用敷设地区最热月的平均最高温度；

2.4总平面布置及土建工程设计

（1）工程项目规模

本工程光伏电站采用单块容量为270Wp的多晶硅光伏组件，共布置532块光伏组件。

（2）总体布置方案

1）光伏区布置

由于屋顶性质及尺寸的所限，本期光伏区布置分彩钢罩棚与水泥站房两个区，罩棚上24个阵列组成，每个阵列由18块组件阵列组成站房上5个阵列，每个阵列由20块组件阵列组成。

罩棚容量为116.64kWp，站房容量为27kWp，配备2套固定式支架，光伏区采用组串式逆变器，在站房上靠东安装在屋顶，方便安装检修。

屋顶组件排布避让排水沟等设施，施工不破坏原有防水。

本期光伏区总占地面积为1286m2。

第三章社会效益

1.系统能效计算分析

发电量估算

根据《GB50797光伏发电站设计规范》，光伏发电站发电量可按下式计算：

式中，

——水平面太阳能总辐照量（kWh•h/m2，峰值小时数）；

——发电量（kW•h）；

——标准条件下的辐照度（常数=1kW•h/m2）；

——组件装机容量（kWp）

——综合效率。

综合效率系数K包括：

光伏组件类型修正系数、光伏方阵的倾角、方位角修正系数、光伏发电系统可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线缆损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转换效率修正系数。

1）关于综合效率系数K的计算

η1为光伏组件类型修正系数，一般晶体硅电池取1.0；

η2为光伏方阵的倾角、方位角修正系数，由于此处已经将水平面太阳辐射量转化为光伏方阵阵列表面的太阳辐射量，计算发电量采取的是光伏方阵阵列表面的太阳辐射量，罩棚组件平铺倾角为0°，修正系数取85%，方位角为41°，修正系数取92%；

η3为光伏发电系统可用率，根据经验，一般取98%；

η4为光照利用率，由于本方案中光伏系统设计符合相关设计标准，满足在项目地真太阳时上午9时至下午15时内无阴影遮挡，因此，取1.0。

η5为逆变器利用率，本方案中选取的逆变器效率为99.5%。

η6为集电线缆效率修正系数，本设计方案中线路损耗约3%，即集电线缆效率约为97%；

Η7为光伏组件表面脏污修正系数，根据经验，一般取95%。

Η8为光伏组件转换效率修正系数，综合考虑所选用组件的温度系数、组件失配损失等因素，此处选取光伏组件转换效率修正系数93%。

综上所述，罩棚发电系统综合效率系数K1等于上述各部分效率的乘积，即：

K1=η1×η2×……×η8≈64.4%

站房发电系统综合效率系数K2等于上述各部分效率的乘积，即：

K2=η1×η2×……×η8≈74%

2）系统发电量的衰减

光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的多晶硅太阳电池组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减20.0%计算。

3）并网光伏系统发电量的测算

本项目的光伏组件在罩棚彩钢瓦屋顶采用平铺方式直接安装，在站房水泥屋顶采用30°倾斜安装。

本项目拟采用块270Wp多晶硅光伏组件，光伏系统安装总容量143.64Wp，结合系统总效率及太阳辐射数据，根据式1可以计算出每年的发电量和年均发电量，即：

计算结果

Ep1=27*1314*0.74=26253.7kWh

Ep2=116.64*1314*0.644=98702.6kWh

根据计算结果，本项目预计第一年发电量为124956.3kWh。

年份

每年衰减率（%）

每年发电量（kwh）

等效发电小时数（h）

理论计算

124956.3

1

2.5

122.46

852.5

2

0.7

121.35

844.8

3

0.7

120.24

837.1

4

0.7

119.13

829.3

5

0.7

118.01

821.6

6

0.7

116.90

813.9

7

0.7

115.79

806.1

8

0.7

114.68

798.4

9

0.7

113.57

790.7

10

0.7

112.46

782.9

11

0.7

111.63

777.1

12

0.7

110.79

771.3

13

0.7

109.96

765.5

14

0.7

109.13

759.7

15

0.7

108.30

753.9

16

0.7

107.46

748.1

17

0.7

106.63

742.3

18

0.7

105.80

736.5

19

0.7

104.96

730.7

20

0.7

104.13

724.9

21

0.7

103.30

719.1

22

0.7

102.46

713.3

23

0.7

101.63

707.5

24

0.7

100.80

701.7

25

0.7

99.97

695.9

25年总和

20%

2761.54

19225.4

25年平均

110.46

769.0

2.节能减排计算

分布式太阳能项目装机容量为143.64kW，整个系统25年总发电276.15万度，每发一万度电就可以替代3.6吨标准煤，这样25年就节省了994.15吨标准煤，同时年可以减排的有害气体如下；

总发电量（kWh）：

2761535.43

煤的价格（元/吨）

700.00

节约标准煤（t）:

994.15

节约效益（元）：

695906.93

减排二氧化碳（t）：