2023污水廠分布式光伏項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

分布式光伏及污水廠項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念

2023二、光伏組件優(yōu)化選型2020年組件優(yōu)化選型走勢(shì)：1、采用大功率組件隨著光伏廠家生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，當(dāng)前單晶硅組件功率越來(lái)越大。目前72片組件容量達(dá)到了540Wp，部分廠家甚至突破了600Wp。更大功率的組件意味著：二、光伏組件優(yōu)化選型二、光伏組件優(yōu)化選型事實(shí)上，更大單片功率的組件未必意味著更高的轉(zhuǎn)化效率。故在設(shè)備選型上，還需要綜合考慮單瓦造價(jià)和轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行判斷。另外，部分單個(gè)屋面面積較小的屋頂分布式光伏也未必適用于較大尺寸的組件，某些情況下降低總布置容量。故最終組件選型，還是要綜合組件單瓦價(jià)格、轉(zhuǎn)化效率、衰減率等，對(duì)整體度電成本進(jìn)行評(píng)估。序號(hào)組件功率（Wp）組件尺寸（mm）轉(zhuǎn)化效率（%）14102008*1002*3020.3825402256*1133*3521.135202256*1133*3520.3二、光伏組件優(yōu)化選型2020年組件優(yōu)化選型走勢(shì)：2、采用雙面組件單面PERC電池的工藝，僅在常規(guī)單晶電池工藝的基礎(chǔ)上增加了背面疊層鈍化膜(一般為Al2O3/SiNx)和背面激光開(kāi)空兩道工藝。如果將單面PERC電池的背面全鋁背場(chǎng)改為背鋁柵線印刷，就成了雙面PERC電池。相對(duì)于單面perc組件，雙面組件的優(yōu)勢(shì)如下：正面效率與典型（單面）PERC電池正面效率相當(dāng)制造成本與典型（單面）PERC電池相當(dāng)雙面受光，背面

5%～25%的功率增益二、光伏組件優(yōu)化選型各地面條件的反射率如下。三、逆變器優(yōu)化選型1、1500V系統(tǒng)目前，1500V系統(tǒng)已成為有效降低度電成本的一個(gè)有效方案。過(guò)去，雖然組件和逆變器已推出部分1500V產(chǎn)品，但是受限于國(guó)內(nèi)其余設(shè)備（如斷路器等）未能大范圍提供與1500V匹配的產(chǎn)品，因此沒(méi)有廣泛推廣。目前，隨著國(guó)內(nèi)主流產(chǎn)品不斷更新并獲得試驗(yàn)報(bào)告，1500V系統(tǒng)已具備成熟的條件。選用1500V系統(tǒng)逆變器優(yōu)勢(shì)如下：由于逆變器出線電壓抬高，線損降低，單個(gè)方陣容量可由原來(lái)的1250kW抬高到3150kW。該方案可有效降低箱變?cè)靸r(jià)及相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)造價(jià)。同時(shí)，出線電壓抬高可以減少交流電纜線徑，有效降低交流電纜造價(jià)。逆變器進(jìn)線電纜由1100V抬高至1500V，光伏組串塊數(shù)理論上可增加40%~50%，可節(jié)約直流電纜。（3）1500V系統(tǒng)單臺(tái)逆變器容量較大，逆變器本身造價(jià)將會(huì)有所降低。（4）通過(guò)減少線損，提高發(fā)電量。有效利用1500V系統(tǒng)，約可降低造價(jià)成本，增加系統(tǒng)效率。三、逆變器優(yōu)化選型2、箱逆變一體機(jī)：分布式光伏可采用集散式逆變器。集散式逆變器可采用箱逆變一體機(jī)的型式，逆變器與變壓器通過(guò)銅排連接，可減少框架斷路器成本及連接電纜成本。設(shè)備尺寸的減少還可以減少基礎(chǔ)成本。四、支架型式創(chuàng)新1、導(dǎo)流板我司提出導(dǎo)流板技術(shù)可極大降低混凝土屋面的支架造價(jià)成本。此支架安裝方式能夠有效解決非上人屋面屋面載荷承重問(wèn)題

，且安裝周期縮短，支架成本降低，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前后左后的整體調(diào)節(jié)，有效的降低了對(duì)安裝精度的要求。以浙江項(xiàng)目25年的風(fēng)壓、雪壓為例，導(dǎo)流板輕型支架的負(fù)重塊和光伏組件自重總荷載控制在20kg/m2左右。支架滿足抗風(fēng)要求的同時(shí)，也滿足原屋面的荷載要求。四、支架型式創(chuàng)新導(dǎo)流板支架實(shí)拍索桿支架承重梁結(jié)構(gòu)類(lèi)似于上述漁腹型結(jié)構(gòu)，不同承重梁之間用檁條固定成一個(gè)平面，在平面上面可以根據(jù)需要將組件布置成最佳傾角或水平布置。四、支架型式創(chuàng)新2、中機(jī)浙江索桿專利技術(shù)索桿結(jié)構(gòu)支架示意圖采用索桿式光伏支架，用鋼立柱立于兩側(cè)，通過(guò)索桿式桁架結(jié)構(gòu)作為支承梁，通過(guò)預(yù)應(yīng)力鎖緊于立柱上，并在鋼柱兩側(cè)端部設(shè)置拉桿，以抵抗橫向水平力。考慮上方的作業(yè)面，鋼柱高度取值為5m（根據(jù)項(xiàng)目要求），縱向柱列每40~60

米左右在兩柱中間設(shè)置一道剪刀撐，以抵抗縱向水平力。支承梁上部設(shè)置不等高檁條，用以固定光伏組件。整個(gè)結(jié)構(gòu)形成排架式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)作為光伏支架，組件按最佳傾角或者水平布置?；A(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，

混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。四、支架型式創(chuàng)新索桿支架（平鋪）軸測(cè)圖四、支架型式創(chuàng)新張弦梁索桿支架（最佳傾角）軸測(cè)圖四、支架型式創(chuàng)新索桿支架方案效果必須有成熟理論體系支撐！索桿張拉結(jié)構(gòu)體系以其簡(jiǎn)潔明確的力學(xué)概念為大跨度結(jié)構(gòu)的應(yīng)用創(chuàng)造了新的奇跡。1962

年著名建筑師Fuller

提出了由索和桿組成的張拉整體結(jié)構(gòu)的全新結(jié)構(gòu)思想。他希望在這種結(jié)構(gòu)中盡可能的減少受壓構(gòu)件，結(jié)構(gòu)處于連續(xù)的張拉狀態(tài)，使壓力成為張拉海洋中的孤島。由于這種連續(xù)拉間斷壓的狀態(tài)符合自然界的固有規(guī)律，能最大限度的利用結(jié)構(gòu)材料特性，從而可以以盡量少的材料建造更大跨度的空間。無(wú)論從仿生學(xué)角度還是最佳承重桿件形式，無(wú)論從理論分析上還是工程實(shí)踐中，都證明軸向受拉桿件是組成最佳結(jié)構(gòu)體系的單元體。這種單元只有強(qiáng)度、剛度的問(wèn)題，而無(wú)穩(wěn)定困擾。由張力單元組成的中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司索桿張拉結(jié)構(gòu)，如單向懸索結(jié)構(gòu)、索-桁架已發(fā)展成現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)張拉體系。從2008

年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)始，國(guó)內(nèi)很大一部分體育館就采用了索桿結(jié)構(gòu)體系。建筑領(lǐng)域，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，索結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)非常普及，而且技術(shù)也相當(dāng)成熟。將索桿結(jié)構(gòu)體系跨界引入到光伏建設(shè)領(lǐng)域，是中機(jī)國(guó)能浙江公司根據(jù)大量的技術(shù)研究，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)等國(guó)內(nèi)著名空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，提出的大跨度光伏支架解決方案。四、支架型式創(chuàng)新1 23井岡山革命博物館喬治亞巨蛋—跨度120米浦東機(jī)場(chǎng)濟(jì)南高鐵站南京奧體中心浙江大學(xué)建筑中心必須有成熟理論體系支撐！四、支架型式創(chuàng)新浙江大學(xué)空間力學(xué)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ退?、支架型式?chuàng)新理論驗(yàn)證四、支架型式創(chuàng)新柔性支架方案漁腹支架方案網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支架良鄉(xiāng)污水廠柔性光伏1 234穩(wěn)定性、隱裂已經(jīng)拆除造價(jià)高，影響工藝?yán)寐实?、隱裂相對(duì)其他柔性支架方案的優(yōu)勢(shì)時(shí)代廣場(chǎng)光伏項(xiàng)目俯視照片下部結(jié)構(gòu)，跨度約20米索結(jié)構(gòu)剖面圖屋頂原狀圖1 2索桿支架與BIPV系統(tǒng)結(jié)合案例：揚(yáng)州時(shí)代廣場(chǎng)3 4四、支架型式創(chuàng)新大跨度水池項(xiàng)目實(shí)施情況—北侖污水廠寧波北侖巖東水務(wù)有限公司2.95MW分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目位于寧波北侖巖東水務(wù)有限公司內(nèi)，該項(xiàng)目由寧波金通金融租賃有限公司投資，由中機(jī)國(guó)能浙江工程有限公司總承包，運(yùn)營(yíng)模式為自發(fā)自用，余電上網(wǎng)四、支架型式創(chuàng)新。項(xiàng)目特點(diǎn)跨度大：水池直徑為44米和52米；地下管線多：各種污水、污泥、給排水、電纜管道等多而密集，且實(shí)際管線位置或與圖紙上有偏差，基礎(chǔ)排布在初定基礎(chǔ)上，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖反饋后再做深化設(shè)計(jì)；障礙物高：二沉池集配水井及污泥泵房、回流及剩余污泥泵房地面以上高度約10m，結(jié)構(gòu)布置需做避讓；施工困難：由于管線密集，地下開(kāi)挖需人工開(kāi)挖確認(rèn)下部無(wú)管線后方可用使用機(jī)械四、支架型式創(chuàng)新。四、支架型式創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)：用鋼立柱立于水池兩側(cè)或水池壁，通過(guò)索桿式桁架結(jié)構(gòu)作為支承梁，通過(guò)預(yù)應(yīng)力鎖緊于立柱上；考慮水池上方的作業(yè)面，鋼柱高度根據(jù)操作空間要求，定為地面以上10m；結(jié)合管線平面圖，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況，合理設(shè)置柱位，避讓地下障礙物；下拱承受向下的自重、風(fēng)雪荷載作用，上拱承受風(fēng)吸力作用，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性好，臺(tái)風(fēng)天氣不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象，避免光伏組件產(chǎn)生隱裂；大跨度結(jié)構(gòu)，與原有建（構(gòu)）筑物不發(fā)生關(guān)系，對(duì)原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生附加荷載及其他影響。在建大跨度項(xiàng)目，跨度超60米結(jié)構(gòu)頂面1 2大跨度水池項(xiàng)目實(shí)施情況—北侖污水廠四、支架型式創(chuàng)新在建大跨度項(xiàng)目，跨度超60米結(jié)構(gòu)頂面大跨度水池項(xiàng)目實(shí)施情況—北侖污水廠1 2四、支架型式創(chuàng)新索桿技術(shù)方案的延伸應(yīng)用本項(xiàng)目方案安全可靠，成本低，工期短，適用范圍廣：索桿支架系統(tǒng)適用于需要大跨度安裝的建筑廊道、空間要求高的農(nóng)（林）光互補(bǔ)、不規(guī)則山地等項(xiàng)目，適用于大型工廠屋頂分布式；適用于大型水庫(kù)、水池、污水處理廠等分布式電站；適用于障礙物多的屋頂分布式；適用于漁光互補(bǔ)項(xiàng)目四、支架型式創(chuàng)新索桿技術(shù)方案的延伸應(yīng)用——索桿支架常規(guī)防臭罩四、支架型式創(chuàng)新100*160均質(zhì)調(diào)節(jié)池方案 ?55再生沉淀池方案某污水處理廠的防臭罩方案，項(xiàng)目改造投資高達(dá)5000萬(wàn)元。均質(zhì)調(diào)節(jié)池因?yàn)榭缍却螅桨覆捎昧嗽诔刂凶隽⒅?；圓形再生沉淀池方案則因?yàn)槠鸸案撸斐蓺饬靠臻g大，不得不增加投資采用反吊雙層膜形式。索桿技術(shù)方案的延伸應(yīng)用——防臭罩光伏一體設(shè)計(jì)專利四、支架型式創(chuàng)新4——光伏組件51、52、6——索桿支架體系3——倒吊膜，利用索桿支架支承體系懸掛節(jié)省投資，穩(wěn)定光伏體系。四、支架型式創(chuàng)新3、BIPV方案BIPV屋頂系統(tǒng)，依據(jù)原有屋面檁條及坡度，通過(guò)由橫截面呈倒V形的枕梁及橫截面呈W形的支撐條構(gòu)成的整體支撐系統(tǒng)及島式支撐安裝固定，采取環(huán)環(huán)相扣的方式進(jìn)行緊固，不僅整體結(jié)構(gòu)重量輕、用材省，而且太陽(yáng)能組件的安裝結(jié)構(gòu)極為穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，易于安裝、拆卸、修葺，可完全替換傳統(tǒng)屋頂。光伏陣列之間不打膠，采用導(dǎo)水的理念進(jìn)行屋面的防水設(shè)計(jì)。因采用W型的主槽設(shè)計(jì)，可同時(shí)兼具建筑的抗震及抗熱脹冷縮。我司的BIPV方式與市場(chǎng)上類(lèi)似的BIPV方案相比能夠有兩大優(yōu)勢(shì)，增加屋頂防火安全性，通過(guò)我司自主研發(fā)的節(jié)點(diǎn)增加了組件與主梁間距，與屋頂保溫層增加了10至20公分間距，在光伏組件發(fā)電時(shí)背板會(huì)發(fā)熱易燃著與保溫層，尤其在夏天能夠有效降低消防危險(xiǎn)，此外由于增加了20公分左右距離，便于通風(fēng)，能夠降低背板溫度，有利于發(fā)電量提高。四、支架型式創(chuàng)新安裝實(shí)例四、支架型式創(chuàng)新BIPV項(xiàng)目實(shí)例（浙能中遠(yuǎn)20MW項(xiàng)目）五、電纜選型優(yōu)化過(guò)去項(xiàng)目常用銅芯電纜。但隨著鋁合金電纜的生產(chǎn)工藝的成熟，用鋁合金電纜替代銅芯電纜已具備可行性。鋁合金電力電纜是以AA8030系列鋁合金材料為導(dǎo)體，采用特殊輥壓成型型線絞合生產(chǎn)工藝和退火處理等先進(jìn)技術(shù)的新型材料電力電纜。合金電力電纜彌補(bǔ)了以往純鋁電纜的不足，雖然沒(méi)有提高了電纜的導(dǎo)電性能，但彎曲性能、抗蠕變性能和耐腐蝕性能等卻大大提高，能夠保證電纜在長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載和過(guò)熱時(shí)保持連續(xù)性能穩(wěn)定，采用AA-8030

系列鋁合金導(dǎo)體，可以大大提高鋁合金電纜的導(dǎo)電率、耐高溫性，同時(shí)解決了純鋁導(dǎo)體蠕變等問(wèn)題。鋁合金的導(dǎo)電率是最常用基準(zhǔn)材料銅IACS的61.8%，載流量是銅的79%，優(yōu)于純鋁標(biāo)準(zhǔn)。但在同樣體積下，鋁合金的實(shí)際重量大約是銅的三分之一。因此，相同載流量時(shí)鋁合金電纜的重量大約是銅纜的一半。采用鋁合金電纜取代銅纜，可以減輕電纜重量，降低安裝成本，減少設(shè)備和電纜的磨損，使安裝工作更輕松。鋁合金電纜造價(jià)約為銅芯電纜造價(jià)2/3。六、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化光伏已進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)的時(shí)代，任何可以降本增項(xiàng)的細(xì)節(jié)都應(yīng)被留意。過(guò)去未被注重的細(xì)節(jié)，在當(dāng)前設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)被重視起來(lái)。1、光伏組件串聯(lián)數(shù)量計(jì)算根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012，光伏組件串聯(lián)數(shù)量需要與并網(wǎng)逆變器相匹配，其計(jì)算取值和公式如下:KV——光伏組件的開(kāi)路電壓溫度系數(shù)；KV’———光伏組件的工作電壓溫度系數(shù)；N———光伏組件串聯(lián)數(shù)(N取整數(shù))；t———光伏組件工作下的極限低溫(℃)；t’———光伏組件工作下的極限高溫(℃)；Vdcmax———逆變器允許的最大直流輸入電壓(V)；Vmpptmin———逆變器MPPT電壓最小值(V)；Vmpptmax———逆變器MPPT電壓最大值(V)；Voc———光伏組件的開(kāi)路電壓(V)；Vpm———光伏組件的工作電壓(V)；六、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化值得留意的是，過(guò)去設(shè)計(jì)中，常用的t，會(huì)用環(huán)境最低溫度進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上，t是光伏組件工作下的極限低溫，要高于環(huán)境最低溫度。在過(guò)去多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)最終一串組件塊錢(qián)差一點(diǎn)點(diǎn)，如27.8串這樣的計(jì)算結(jié)果，結(jié)果選取了26塊一串這樣的結(jié)果。如果t換用工作溫度，則可計(jì)算過(guò)28，可有效減少電纜用量和增加發(fā)電效率。六、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化2、放開(kāi)容配比容量超配：考慮光伏系統(tǒng)損耗，通過(guò)增加方陣的組件容量，使實(shí)際輸送到逆變器直流側(cè)的容量達(dá)到逆變器允許的最大輸入，最大化逆變器利用率，降低系統(tǒng)成本。超配比分析：從組件到逆變器，有很多環(huán)節(jié)的功率損失。目前按照系統(tǒng)效率81.6%來(lái)計(jì)算，傳輸?shù)侥孀兤髦绷鱾?cè)的實(shí)際功率為組件容量的84.8%，逆變器轉(zhuǎn)換損失為2%，其最大輸出功率為1.15倍額定功率。根據(jù)計(jì)算當(dāng)逆變器達(dá)到滿載時(shí)此時(shí)超配比約為1.38:1。3、分區(qū)域進(jìn)行支架設(shè)計(jì)的理念以風(fēng)洞試驗(yàn)作為支架設(shè)計(jì)依據(jù)，從外圍到中心區(qū)域分區(qū)域設(shè)計(jì)支架，降低用鋼量。六、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化4、降低變壓器空載損耗根據(jù)光伏電站運(yùn)行特性，空載運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)；由于變壓器空載損耗與一次側(cè)電壓有關(guān)，在光伏電站不發(fā)電時(shí)，升壓變一直與電網(wǎng)接通，存在空載損耗；以100MWp光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，項(xiàng)目配置30座3125kVA箱逆變一體機(jī)?？蛰d損耗如下表：序號(hào)變壓器型號(hào)S11-315