武汉汉能联投新能源科技有限公司
武汉汉能联投新能源科技有限公司
最新公告:
 

方案当前位置: 首页 > 方案设计 > 方案 > 大型地面电站解决方案

大型地面电站解决方案

点击次数:  更新时间:2016-03-28

大型地面电站总体系统设计

1 系统设计概述

大型兆瓦级光伏电站一般采用分块发电、多支路并网的“积木式”技术方案,将系统分成若干个光伏并网发电单元,每一个光伏发电单元分别经过逆变升压后经高压配电装置并入电网,最终实现将整个光伏并网系统接入电力输电网的方案。

光伏发电系统整体设计规划主要包括:厂站用地规划设计与站区布置设计、光伏组件基础设计、电气系统设计、站区给排水设计、站区道路设计、站区管线布置设计、暖通设计、消防设计等。

2 系统设计优化建议

2.1 采用组件最优分选设计

组件分选设计,要求组件供货厂家对组件按实测参数进行电流、电压的按档分选,并由组件厂家按分选方案进行箱、托、车的包装,并按此分选设计进行组件组串设计、安装,可降低组串功率损失1%~2%,对于10 MW 光伏系统整体发电量来说,采用组件分档安装后,每年平均可多发电量约22 万kWh,经济效益明显。

2.2 采用较少的进线柜设计

通常光伏区升压变一般为10 kV/35 kV,而每个1MWp单元升压后的输出电流却比较小,如果各升压变单元单独采用一个进线柜,非常浪费设备容量。建议先采用就近并接,然后汇流进入开关站10/35 kV进线柜, 具体并接数量可根据现场实际要求选择5~10路进行并接[1],从而减少进线开关柜的数量,为业主方带来明显经济效益。

2.3 混凝土基础

2.3.1混凝土条形基础

可根据电站建设地点的地质、环境等情况,设计合适的光伏支架基础。目前光伏电站的基础形式主要有条形基础、灌注桩、独立基础、螺旋桩基础等。

相对于其他基础形式,条形基础具有更广泛的优点:

1) 无需大规模平整土地,场站无需进行基槽开挖和回填,减少土方工程施工量,基础周围没有大量的二次回填土方,基础与周围地面结合更加牢固,减少对场站环境的破坏。

2) 条形基础是浅基础,更适用于土壤持力层分布不均匀的地质条件,地基承载力偏低时较实用,能将集中柱荷载较均匀分散到整个基地面积上,减少不均匀沉降。

3) 条形基础埋地较浅,通常光伏电站条形基础埋深约为0.2 m,与独立基础相比,可大辐减少土方开挖量,甚至有的地方可直接裸露在地表,无需开挖。

4) 材料通常采用钢筋混凝土或素混凝土,条形基础施工工艺简单,施工技术成熟。与独立基础相比,条形基础节省大量的钢筋及混凝土。

5) 大戈壁石类地形应选条形基础,因为此类地形开挖难度很大,螺旋桩和灌注桩也很难打入地下。此外,材料通常采用钢筋混凝土或素混凝土,与独立基础相比,条形基础可节省大量的钢筋及混凝土。

6) 对于荒漠地区风荷载较大的情况,在设计条形基础前要充分考虑该影响因素。

2.3.2条形基础的设计

对于条形基础的设计主要以抗风载力为重点:

1) 埋深设计:条形基础埋深深度的控制,对于不同地区的光伏电站,应根据当地的地质条件和气象条件设计条形基础的高度,埋深深度范围一般在100~600 mm。这样利用天然地基基础可抵消掉部分动荷载。

2) 荷载计算:设计条形基础时,根据当地风荷载,计算正向和背面组件支架基础系统所承受的最大荷载,根据最大荷载来计算出条形基础所需要的混凝土用量,利用条形基础本身的自重来抵消掉部分动载荷。

3) 基础选型:对于条形基础的选型。根据以往工程经验,单元支架方阵上安装20个组件电池板,电池板竖向两排安装;支架单元方阵下浇筑4 条条形基础,基础间距一般设计在2.5~3m之间,基础尺寸按照300 mm×500 mm×2600mm设计计算,基础宽300 mm、高500 mm、长度2600 mm。基础埋深200~300 mm之间,有100 mm的余量来调节相邻基础顶标高。

2.4 分站房的集中设计

目前荒漠电站一般以1MW为单元进行设计,在分站房位置的选择方面建议做如下设计:即各分站房以2 个或4 个为单位,集中放置,如图2所示。

该设计具有的优点为:

1) 便于使用多路汇集传输方式,降低了输电线路电缆用量,在各1MWp单元所发太阳能电力送出时,可由聚集在一起的几个单元电力汇集后再统一送出,这样可节省电缆沟数量及输电电缆的用量。

2) 各分站房相对集中,便于道路、照明、监控及维护管理;且集中后周边空地增多,便于车辆停放,也便于维护人员对电气设备的集中管理,可提高维护管理效率,降低维护运营成本。

3) 分站房建筑及变压器设备不易对组件造成阴影遮挡,作为太阳能发电系统,分站房高度通常在3m或3m以上,可能对周边太阳电池方阵造成遮挡。为避免遮挡影响发电效率,通常会加大站房和组件方阵的间距,这样每个分站房均需加大间距。总的来说,各分站房所占用场站面积合起来也较大,在集中放置分站房后,可减小该占用面积,提高场站分布密度,减小场站土地使用量。

2.5 汇流箱布置

建议在场站规划设计方面充分考虑各太阳电池组串之间走线,以及各组串线路汇至汇流箱的走线问题。考虑到汇流箱出线电缆沟开挖,光伏组串间左右间距约有800 mm,前后间距约有6~7 m,建议左右光伏组串间采用线槽或金属软管跨越方式,前后汇流箱尽量布置在一条直线上,可使汇流箱至分站房的电缆敷设所采用电缆沟较少,且走线规律[2-3],同时既降低了施工成本,又便于施工。汇流箱布置设计如图3所示。

2.6 汇线设计

对于大型荒漠电站建议采取的汇线方式如图4 所示。光伏发电组件与组件的正负电极是用直流电缆首尾相接,最后引出整个组串正负极的头和尾形成串联。由于光伏阵列占地面积很大,组件数量极多,所以不合理的排布会导致直流电缆用量极大,并增加系统损耗。设计时采用此最佳的排布及接线方式,充分利用电池板自身所带的正负极引出线,手拉手形成一个回环[4],将正负极留在靠近汇流箱的一边。这样的设计最大限度地缩短了直流电缆的数量,减少了线路损耗。

按照每块组件宽约为1 m、每串20 块组件计算,如不采用这种设计每串组件将浪费直流电缆至少20 m,10 MW 光伏电站约2000 串组件,共计浪费2PFG1169-1×4 mm2 直流电缆40000 m,并由此带来约0.1% 的发电效率的损耗,同时给业主带来较大的电缆损耗。

3 总结

随着我国近年来对新能源的重视,大型荒漠光伏电站建设将成为新能源领域里一个重要的发展方向。本文所采用的这种在大型荒漠光伏电站建设中的优化设计建议,在保证设计安全的要求下,大幅缩短了施工工期,降低了工程成本,可给业主方带来显著的经济效益;同时对以后的大型荒漠光伏并网电站的建设提供了建设性的意见。