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ÏSÈ ïg “v 光伏发电工程典型设计 （讨论稿） ÏSÈ ïg “v ³ £ÈЍ ÷† ÏÈg a1 ], ÷ h© 9ùîý  ,B MB ½ I 目 录 第一篇 总论 .1 第一章 概述 1 1.1 编制目的 1 1.2 设计原则 1 1.3 设计依据 1 1.4 适用范围 1 1.5 使用原则 1 第二章 编制说明 2 2.1 光伏电站选址 2 2.2 光伏阵列布置 2 2.3 结构设计 2 2.4 总平面布置与土建设计 2 2.5 阵列区电气设计 .2 2.6 35kV（10kV ）开关站电气设计 .2 2.7 110kV 升压站设计 .2 2.8 本典型设计的定位 2 第二篇 典型设计 .3 第一章 光伏电站场址选择 3 1.1 太阳能资源条件分析原则 3 1.2 平地光伏电站场址选择原则 3 1.3 山地光伏电站场址选择原则 3 第二章 光伏阵列布置 4 2.1 太阳电池组件选型原则 4 2.2 光伏阵列运行方式选择原则 4 2.3 逆变器选型原则 4 2.4 光伏阵列布置原则 5 第三章 结构设计 . 6 3.1 固定式支架设计 . 6 3.2 支架基础设计 . 7 第四章 电站总图及土建 . 10 4.1 设计依据 . 10 4.2 总平面布置 11 4.3 土建设计 . 12 4.4 消防设计 . 13 第五章 阵列区电气设计 . 14 5.1 设计依据 . 14 5.2 汇流箱设计 . 14 5.3 直流柜设计 . 15 5.4 升压箱变设计 . 16 5.5 集电线路典型设计 . 18 第六章 35kV （10kV ）开关站电气设计 . 20 6.1 设计依据 20 6.2 配电装置设计原则 . 20 6.3 过电压保护和接地典型设计 . 21 6.4 接地变及消弧线圈设计原则 . 21 6.5 无功补偿装置设计原则 . 21 6.6 厂用电设计原则 . 22 6.7 电气二次 . 22 6.8 开关站主要电气设备清单 . 25 第七章 110kV 升压站设计 . 26 7.1 设计技术原则 . 26 7.2 110kV AIS 典型设计方案 . 28 II 7.3 110kV GIS 典型设计方案 34 7.4 土建设计 38 7.5 消防设计 40 第三篇 典型设计实例（一级升压） .41 第一章 光伏电站场址选择 41 1.1 太阳能资源条件分析 41 1.2 电站场址选择 41 第二章 光伏阵列布置 41 2.1 太阳电池组件选型 41 2.2 光伏阵列运行方式 42 2.3 光伏阵列布置 42 第三章 结构设计 45 3.1 电池组件支架基础 45 3.2 固定式支架设计 45 3.3 固定式多晶硅电池组件支架、基础工程量 46 第四章 电站总图及土建 46 4.1 总图设计 46 4.2 建筑单体设计 46 4.3 结构设计 47 4.4 给排水设计 47 4.5 暖通设计 48 4.6 消防系统 48 第五章 阵列区电气设计 49 5.1 汇流箱 49 5.2 直流配电柜 49 5.3 箱式升压变电站 49 5.4 逆变器室及箱式升压变电站布置 50 5.5 集电线路 50 第六章 管理区电气设计 51 6.1 方案概述 . 51 6.2 系统接入要求 . 51 6.3 主要电气设备选型及参数 . 51 6.4 电气二次 . 51 1 第一篇 总论 第一章 概述 1.1 编制目的 为贯彻落实中电投集团“安、快、好、省、廉”的基建工作管理要求，规范中电投集团所属 各产业公司、区域公司的光伏发电工程设计工作，进一步明确和统一设计标准，特编制中国电 力投资集团光伏发电工程典型设计（以下简称典型设计）。 本典型设计以已建光伏发电工程为依据，在总结已建工程设计经验的基础上，通过比较、提 炼、总结相关设计参数，进行设计优化，提出了光伏发电工程设计的一般性指导原则和典型性方 案，为建设工程质量可靠、运行安全稳定、技术经济指标先进、造价控制合理、市场竞争力强劲、 具有中电投特色的光伏发电工程起到典型示范作用。 1.2 设计原则 满足“安全可靠、经济适用、技术先进、工程优质”的要求，具有通用性、统一性、兼顾性 和前瞻性。 （1）通过技术、经济等因素综合比较，选用综合指标最优方案。 （2）采用技术先进、成熟可靠的新技术、新工艺、新材料、新设备。 （3）充分体现环境保护和节能降耗的理念。 （ 4）充分体现中电投集团“奉献绿色能源，服务社会公众”的企业精神和“策划 程序 修 正 卓越”的企业理念。 1.3 设计依据 （1）国家现行相关法律、法规； （2）国家和电力行业有关标准、规程、规范； （3）中电投集团光伏发电工程标准设计大纲； （4）国内外已建兆瓦级并网光伏发电工程实例。 1.4 适用范围 （1）本典型设计适用于中电投集团所属各产业公司、区域公司新建和扩建的光伏发电工程。 （2）本典型设计适用于装机容量 1MWp 及以上与公共电网连接的光伏发电工程，其他光伏 发电工程可参照执行。 1.5 使用原则 （1）在建设条件相同或相近的情况下，原则上采用本典型设计方案。 （2）在建设条件差异较大或不同时，不采用本典型设计方案，需专题论证。 （3）在保证工程安全可靠、节省投资的前提下，鼓励创新和优化设计，但需专题论证。 2 第二章 编制说明 2.1 光伏电站选址 光伏电站的选址主要与当地的太阳能资源、场地地形、地貌，气候条件以及我国现行的政策 等因素有关，宜根据实际情况现场勘查后确定。 2.2 光伏阵列布置 光伏阵列布置包括电池组件选型、组件运行方式确定、逆变器设备选型、支架单元组件布置、 最佳倾角及支架间距计算等方面，应根据工程实际情况进行技术经济比较，确定最佳组合方式。 2.3 结构设计 本典型设计明确了光伏组件支架及其基础的设计原则，提 出了支架及其基础设计的方法和主 要控制指标，根据不同的气象条件（特别是风速）和地质条件支架及其基础的结构形式可能会有 所不同，因此需因地制宜的确定方案，确保安全经济、便于施工。本典型设计按照风速及地域不 同列举了部分已建工程的支架基础设计资料，供类似项目参考。 2.4 总平面布置与土建设计 总平面的布置主要结合地形地貌、环保、电力系统接入和节约用地要求有机进行，又兼顾扩 建的要求。总平面布置按功能进行分区，满足生产、运行、维护、清洗和生活的需求。 土建设计应按照电站功能要求控制建筑总规模，进行生产楼、逆变器室等的平面设计和其他 专业的设计。 2.5阵列区电气设计 本典型设计列出了汇流箱、直流柜及集电线路设计的主要原则并根据工程实例推荐选型结 果。 用于逆变升压的变压器原则上推荐采用体积小，安装方便、少维护、造价低等特点的箱式变 电站。即变压器本体户外布置，高压设备与变压器本体密封于变压器室，低压柜独立布置。如有 有特殊要求，配置方案应作相应调整。 2.6 35kV（10kV）开关站电气设计 本典型设计主要列出了 35kV（ 10kV）开关站电气设备设计的主要原则，依此来控制和把握 电气一次、二次设备的选型和布置。根据海拔的高低或特殊条件的要求来确定配电装置的型式， 参数选择按常规及有关要求执行即可。户外布置设备按厂区总平面要求合理布置，应考虑与其连 接设备的电连接线方便及检修维护方便，设备型式选择及参数规格应满足接入系统及相关规程、 规范规定的要求。 2.7 110kV升压站设计 本典型设计 110kV 升压站按户外 AIS 站及户外 GIS 站两种型式考虑。列出了升压站主要设备、 导体的选择原则和电气二次部分的配置要求，并提出布置方式。分别根据两种方案要求列举了主 要设备的选型结果和技术参数。 按照 110kV 升压站工艺要求进行建筑、结构、给排水、暖通等专业的设计，叙述了各设备基 础结构设计的主要控制因素和型式选择。 2.8 本典型设计的定位 本典型设计为集团企业标准。在发布实施一定时间后，根据使用情况和各公司的反馈意见进 行修编，届时将进行完善。 3 第二篇 典型设计 第一章 光伏电站场址选择 1.1 太阳能资源条件分析原则 （1）光伏发电工程的太阳能资源条件分析，应采用气象站近期（不少于 10 年）实测数据及 场址区太阳辐射观测站实测数据经分析、整理进行。其它场址附近的短期实测数据可作为参考。 （ 2）对于气象站及太阳辐射观测站应了解其基本情况，如位置、高程、周围地形地貌及建 筑物现状和历史变迁、太阳辐射测量仪器型号、位置及记录方式的变化等。 （ 3）检查获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出不合理的数据和缺测的 数据。对检验出的不合理辐射数据应进行订正，对于缺测的辐射数据应采用气象学或其它合理方 法进行补充。 （ 4）根据附近气象站数据，将验证后的现场测光数据订正为反映电站长期平均水平的工程 代表年太阳辐射数据。 （ 5）说明工程场址区的气象条件概况、基本气象要素（气温、冻土深度、风速等）和其它 气象要素（沙尘暴、大风、雷暴等）。分析以上气象要素对光伏发电工程的影响。 1.2 平地光伏电站场址选择原则 （ 1）光伏电站场址的选择应结合光伏电站建设的特点，场地地形、地貌，气候条件以及我 国现行的政策进行。 （2）光伏电站场址区应具备大气透明度较高，日照时间长，太阳能资源丰富等特点。 （ 3）场址内无名胜古迹、未查明有重要的矿产资源，远离文物保护区、自然保护区、军事 设施、机场及人口密集地区等，符合自然环境保护的有关规定。 （ 4）项目规划用地为已纳入当地土地利用规划，可用于光伏电站建设，场址处地势开阔、 平坦，周围无遮挡物。 （5）场址征地费用低；非地质灾害易发区，地质构造稳定，无洪涝灾害危险。 （ 6）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资。主干电网具有足够的承载能力，有能力 输送光伏电站的电力。 （7）拟选场址具有便利的交通运输条件和生活条件。 （8）当地政府的积极参与和支持，提供优惠政策和各种便利条件。 1.3 山地光伏电站场址选择原则 （1）山地光伏电站场址的选择原则基本与平地光伏电站场址选择原则一致。 （ 2）场址选择时应主要考虑降低土建投资，例如地质情况适宜建设，场地不需进行大规模 场平处理、防洪工程简单易行等；同时还要适当考虑山地地形起伏对光伏电站布置及发电量的影 响。 （ 3）场址应选择在山体或山丘的南坡及东、西向偏南的坡上，拟布置光伏组件处的山体最 大坡度一般不宜超过 15°；山体或山丘的北坡或偏北坡阴影遮挡较为严重，发电量损失较大，不 宜布置光伏组件。 （ 4）所选场址应避开较大的冲沟或山洪爆发时洪水的排泄通道，较小的冲沟在布置光伏组 件时也应避开。如对冲沟采取填埋等工程措施处理，则应重点考虑整个场址区的防洪措施。 （5）如光伏电站采用自动跟踪的运行方式，不宜在山地进行选址。 4 第二章 光伏阵列布置 2.1 太阳电池组件选型原则 （ 1）根据目前已商业化的各种太阳电池组件的制造水平、技术成熟度、运行可靠性、未来 技术发展趋势等，并结合光伏电站的太阳辐照特征、安装条件和环境条件，经技术经济综合比较 选择太阳电池组件类型。 （ 2）不同类型的太阳电池组件由于转化效率不同，使得由其所组成的光伏电站的占地面积 不同，电缆用量不同，支架用钢量、支架基础混凝土量等均有所差异。随着组件转化效率的逐渐 增加，上述工程量均逐渐减小，故在价格接近的前提下，应优先选用转化效率较高的太阳电池组 件。 （ 3）对于集中式并网光伏电站，由于装机容量大，占地面积广，组件用量和安装量均比较 大，故在价格接近的前提下，应优先选用峰值功率较大的电池组件，以减少占地面积，降低组件 安装量。 2.2 光伏阵列运行方式选择原则 （ 1）目前集中式并网光伏电站所采用的光伏阵列运行方式主要有最佳倾角（全年发电量最 大时的倾角）固定式、水平单轴跟踪式、斜单轴跟踪式以及双轴跟踪式等。固定式初始投资较低、 且支架系统基本免维护；自动跟踪式初始投资较高、需要一定的维护，但发电量较最佳倾角固定 式相比有较大的提高。因此，应从地形条件、占地面积、运行可靠性、设备价格、建成后维护费 用、故障率以及发电效益等方面综合分析，选定光伏阵列的运行方式。 （ 2）对采用自动跟踪式运行方式的光伏电站，应综合考虑目前自动跟踪运行方式的技术水 平、造价成本关系以及工程管理水平等因素，经包括阵列阴影分析、运行同步性分析、发电量计 算在内的多方案的技术经济比较，选定光伏电站的自动跟踪运行方案，确定跟踪系统旋转角度、 斜单轴跟踪系统的倾角等参数。 2.3 逆变器选型原则 （ 1）逆变器是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是光伏发电系统中的重要部件。对 于大中型并网光伏电站工程，一般均应选用大容量集中型并网逆变器。通常单台逆变器容量越大， 单位造价相对越低，转换效率也越高，选用单台容量大的并网逆变器，可在一定程度上降低投资， 减少维护工作量，并提高系统可靠性。 （ 2）对于采用双轴自动跟踪系统或聚光式跟踪系统的光伏阵列，由于占地面积大，各个支 架系统之间的距离较远，经技术经济比较后，可以选用分布式小容量逆变器。 （ 3）逆变器转换效率越高，则光伏发电系统的系统效率越高，系统总发电量损失越小。故 在单台额定容量相同时，应选择转换效率高的逆变器。 （ 4）逆变器转换效率包括最大效率和欧洲效率。欧洲效率是对不同功率点效率的加权，这 一效率更能反映逆变器的综合效率特性。光伏发电系统的输出功率是随太阳辐射强度不断变化 的，因此欧洲效率相较最大效率更有实用意义。 （ 5）逆变器的直流输入电压范围宽，可以将早晨和傍晚太阳辐照度较低的时间段的发电量 加以利用，从而延长发电时间，增加发电量。同时，还可以使逆变器所配用的组件类型多样化。 因此应选择直流输入电压范围较宽的逆变器。 （ 6）太阳电池组件的输出功率随时变化，且具有非线性的特点，因此选择的逆变器应具备 最大功率点跟踪功能，不论日照、温度等因素如何变化，逆变器都能通过自动调节实现光伏阵列 的最佳运行。 （ 7）光伏电站接入电网后，并网点的谐波电压及总谐波电流分量应满足 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波的规定。光伏电站谐波主要来源是逆变器，因此逆变器必须采取滤波 措施使输出电流能满足并网要求。 （8）国家电网公司光伏电站接入电网技术规定中要求大型和中型光伏电站应具备一定的 耐受电压异常的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的损失。因此所选并网逆变器 应具有低电压耐受能力，具体要求如下 a）光伏电站必须具有在并网点电压跌至 20额定电压时能够维持并网运行 1s； b）光伏电站并网点电压在发生跌落后 3s 内能够恢复到额定电压的 90时，光伏电站必须保 持并网运行； c）光伏电站并网点电压不低于额定电压的 90时，光伏电站必须不间断并网运行。 （9）国家电网公司光伏电站接入电网技术规定中要求大型和中型光伏电站应具备一定的 耐受系统频率异常的能力，逆变器频率异常时的响应特性至少能保证光伏电站在表 2.1 所示电网 频率偏离下运行。 5 表2.1 大型和中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求 频率范围 运行要求 低于 48Hz 视电网要求而定 48Hz～49.5Hz 每次低于 49.5Hz 时要求至少能运行 10 分钟 49.5Hz～50.2Hz 连续运行 50.2Hz～50.5Hz 每次频率高于 50.2Hz 时，光伏电站应具备能够连续 2 分钟的能力，同时具备 0.2 秒内停止向电网线路送电的能力，实际运行时间由电网调度机构决定；此时不允 许处于停运状态的光伏电站并网。 高于 50.5Hz 在 0.2 秒内停止向电网线路送电，且不允许处于停运状态的光伏电站并网。 （10）逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力。如在一定程度过电 压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，逆变器需自动向太阳电池特性曲线中的开 路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。 （11 ）系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前逆变器不允许并网，且在系统 电压频率恢复正常后，逆变器需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网。 （12）根据电网对光伏电站运行方式的要求，逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠 频保护，防孤岛保护，短路保护，交流及直流的过流保护，过载保护，反极性保护，高温保护等 保护功能。 （13）逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到中控室，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，便于对相关数据进行处理分析。 2.4 光伏阵列布置原则 2.4.1 光伏发电系统分层结构 （1）太阳电池组串 由几个到几十个数量不等的太阳电池组件串联起来，其输出电压在逆变器允许工作电压范围 之内的太阳电池组件串联的最小单元称为太阳电池组串。 （2）太阳电池组串单元 布置在一个固定支架上的所有太阳电池组串形成一个太阳电池组串单元。 （3）阵列逆变器组 由若干个太阳电池组串单元与一台并网逆变器联合构成一个阵列逆变器组。 （4）太阳电池子方阵 由一个或若干个阵列逆变器组组合形成一个太阳电池子方阵。 （5）太阳电池阵列 由一个或若干个太阳电池子方阵组合形成一个太阳电池阵列。 2.4.2 组件串并联数量 （1）太阳电池组件串联形成的组串，其最高输出电压不允许超过太阳电池组件自身最高允 许系统电压，输出电压的变化范围必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。 （2）太阳电池组件的串联数量选择应考虑逆变器的最佳输入电压、当地的太阳辐射条件、 环境温度条件等多种因素。太阳电池组件的输出功率与太阳辐射强度成正比，但与环境温度成反 比，其变化规律并非简单的直线关系。另外，环境温度一般又与太阳辐射强度成正比。因此，分 析太阳电池组件串联后的电压时，应根据光伏电站所在地的气候特点综合考虑上述关系。 （3）为降低直流损耗，串联后的太阳电池组串输出电压宜在满足第一条且接线方便的前提 下，尽可能取高值。 （4）太阳电池组串的并联数量应考虑光伏电站所在地的太阳辐射条件、环境温度条件和其 它气象条件（如大风、沙尘天气频率等）以及直流通路上的损耗对光伏阵列实际输出功率的影响。 光伏阵列实际输出功率应与逆变器的直流侧最大输入功率相匹配。 2.4.3 组件最佳倾角选择及布置 （1）对于集中式并网光伏电站，如果采用固定式安装，则太阳电池组件的安装倾角应选择 全年发电量最大时的倾角；如果采用斜单轴自动跟踪式安装，则支架转动轴的倾角不但应考虑全 年发电量，还应考虑倾角过高引起的风荷载增加对支架结构设计及投资增加的影响。 （ 2）在进行太阳电池组串的在支架上的布置方式设计时，应进行多方案比较，综合考虑各 项技术及经济指标，选择最优布置方式。 2.4.4 子方阵容量选择 （ 1）并网光伏电站太阳电池子方阵的容量选择主要取决于选定逆变器的单台容量、公共电 网对光伏电站的电能质量要求、直流电缆用量及直流损耗的大小以及必须的辅助设备的数量。 （ 2）不同子方阵容量的设计方案，直流电缆用量及直流损耗的大小应通过计算确定。一般 来说，当控制直流损耗基本相当且选用汇流箱的路数相同时，组件汇流箱部分所用的直流电 6 缆量差别不大，而随着子方阵容量的增加，汇流箱直流柜部分所选用的直流电缆规格及数量 均有逐渐增大的趋势。 （ 3）对于确定的子方阵容量，当主要选 用的汇流箱路数增加时，组件 汇流箱部分所用 的直流电缆用量也在逐渐增加；汇流箱直流柜部分所选用的直流电缆规格亦有逐渐增大的趋 势，但电缆数量却有逐渐减少的趋势。 （ 4）不同子方阵容量的设计方案，其逆变器室面积、配用箱变容量、其它必须的辅助设备 数量等均不相同。 对不同的阵列安装运行方式，应通过技术经济分析，综合考虑各种子方阵容量在以上四个方 面的差别，确定最适合该运行方式的子方阵的最佳设计容量。 2.4.5 光伏阵列布置 （ 1）为降低直流损耗，逆变器室一般应布置在各子方阵的中间部位。如用地条件限制，也 应以各太阳电池支架单元到逆变器室的距离均较短为原则。 （ 2）太阳电池支架单元的布置必须考虑前、后排及周围的阴影遮挡问题。应通过计算确定 阵列支架单元行、列间的距离或太阳电池阵列与建筑物的距离。一般的确定原则是冬至日当天 早晨 9∶00（真太阳时）至下午 15∶00（真太阳时）的时间段内，太阳电池阵列均不应被遮挡。 （ 3）采用自动跟踪运行方式的太阳电池阵列的布置，应首先分析计算单个跟踪系统转动到 最大角度位置时的阴影遮挡情况，再分析成行、列布置的跟踪系统相互之间的阴影遮挡情况，还 应适当考虑地形因素的影响，保证太阳电池阵列在第二条所述的原则下不出现遮挡。 （ 4）对山地布置或地形坡度较大的场地，应考虑阵列中太阳电池支架单元东西方向高度变 化所引起的阴影遮挡，并在设计中采取针对性措施。 （5）光伏阵列的布置，还应考虑施工安装、运行维护的便利性等其它因素。 第三章 结构设计 3.1 固定式支架设计 3.1.1 设计原则 以现行国标或行业标准及相关规范规程为设计依据，结合光伏发电工程的使用年限和运行特 点，考虑不同的使用环境条件，确定支架结构的设计标准。在确保结构安全可靠并满足光伏组件 安装使用要求的前提下，做到技术优化、经济合理、方便安装拆除，并满足防锈防腐等耐久性的 要求。支架结构选材尽可能因地制宜，建议采用国标型材以保证其通用性。如需采用新型材料， 应进行专门的论证和试验，以保证其满足工程结构对材料的要求。 3.1.2 设计依据 （1）GB50153-2008 工程结构可靠性设计统一标准 （2）GB50009-2001 建筑结构荷载规范（2006 年版） （3）GB50017-2003 钢结构设计规范 （4）GB50011-2010 建筑抗震设计规范 （2010 年版） （5）GB50018-2002 冷弯薄壁型钢结构设计规范 （6）其它相关规范、规程及标准 3.1.3 支架布置方式 根据电池组串规格型号及布置方式，并考虑支架结构安置场地地形特点，确定支架结构形式 及支架结构布置方案，做到结构简单、受力合理、造价经济且便于施工。目前支架结构多采用钢 架结构形式，布置方案大致可分为横向钢架 -纵向檩条和横向檩条 -纵向钢架两种方式。目前多 数工程采用横向钢架- 纵向檩条布置方式，此种布置在风荷载主要作用方向上刚度较大、受力性能 较好，用钢量比横向檩条- 纵向钢架少。在满足整体结构稳定的前提下，钢架梁柱节点及柱脚可 采用铰接或钢接，宜采用铰接连接，方便安装调整并减小弯矩，避免应力集中。 3.1.4 支架设计 3.1.4.1 作用效应及荷载组合 支架和连接件的结构设计应计算以下效应 7 （1）非抗震设计时，应计算系统自重、风荷载和雪荷载作用效应； （2）抗震设计时，应计算系统自重、风荷载、雪荷载和地震作用效应。 由于电池组件自重很小，支架设计时风荷载起控制作用，风荷载取值应根据结构使用年限和 重要性确定。设计时宜采用荷载规范 50 年一遇十分钟平均最大风速和气象局提供的风速两者中 较大值作为设计依据。 非抗震设计时，荷载组合可参照 GB50009-2001建筑结构荷载规范（2006 年版）中的相关 规定进行分析；考虑抗震设计时，可根据建筑抗震设计规范中的相关规定进行分析。 3.1.4.2 材料 可选用钢材或铝合金材料。钢 材、紧固件及焊条应符合 GB50017-2003钢结构设计规范 及 GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构设计规范对相关材料的要求。铝合金及相关组件应满足 GB50429-2007铝合金结构设计规范中的相关要求。 3.1.4.3 设计主要控制参数 对支架结构及连接应进行强度、刚度、稳定性等计算。 抗拉、抗压和抗弯应力 ＜205N/mm 2 抗剪应力 ＜125N/mm 2 稳定计算 ＜205N/mm 2 受压构件容许长细比 150 受拉构件容许长细比 350 柱顶位移和柱高度 ＜H/150 梁的挠度 ＜L/200 注H 为自基础顶面至柱顶的高度，L 为受弯构件的跨度。 3.1.5 支架用钢量（供参考） 表3.1 支架用钢量（供参考） 项目所在地 风压 组件布置方式 1MWp 用钢量 防腐 格尔木 0.4 竖向布置 2 排 10 列 约 60 吨 热镀锌 哈密 0.6 竖向布置 2 排 10 列 约 70 吨 热镀锌 3.2 支架基础设计 3.2.1 设计原则 应根据工程所在地的地质条件和气候条件，以相关规范为参考依据，合理选择支架基础型式 并进行基础的抗滑移、抗倾覆、抗拔验算，必要时尚需进行地基处理和地基承载力变形验算。要 本着环保理念，按照减少开挖、减轻对地表土的扰动、机械化作业便利的思路进行支架基础设计， 并根据地质报告采取必要的防腐措施。 3.2.2 基础选型考虑的因素 基础选型主要考虑以下因素，综合分析后确定相对较优方案。 （1）满足地基承载力、基础抗倾覆、抗拔、抗滑移等计算要求，保证上部结构稳定。 （ 2）场地平整度。光伏项目占地面积大，根据不同的地质条件，可采用钢筋混凝土独立基 础、钢筋混凝土条形基础、桩基础等；其中桩基础施工速度快，地表破坏少，工程量小，宜作为 首选基础形式。 （3）施工难度及速度。 （4）尽量减少土方挖填，减少对自然地貌和植被的破坏。 （5）各种基础类型的综合费用。 （6）场地地层分布及各层土的物理力学指标。 （7）地基土和水对钢筋混凝土结构和钢结构的腐蚀性。 （8）地基土的冻土深度、冻胀级别和冻胀类别。 3.2.3 设计依据 （1）GB50009-2001 建筑结构荷载规范（2006 年版） （2）GB50153-2008 工程结构可靠性设计统一标准 （3）GB50011-2010 建筑抗震设计规范 （4）GB50007-2002 建筑地基基础设计规范 （5）GB50010-2010 混凝土结构设计规范 （6）JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范 （7）JGJ94-2008 建筑桩基技术规范 8 （8）GB50046-2008 工业建筑防腐蚀设计规范 （9）GB/T50476-2008混凝土结构耐久性设计规范 （10）GB50021-2001 岩土工程勘察规范 3.2.4 光伏电站光伏组件支架可用的主要基础形式 根据目前光伏发电工程建设经验，主要采用的基础类型有钢筋混凝土独立基础、钢筋混凝土 条形基础、桩基础。 3.2.4.1 钢筋混凝土独立基础 图3.1 钢筋混凝土独立基础 独立基础（现浇、预制）适用于各种地形，土方开挖量适中，对施工队伍水平和施工质量要 求相对较低，工艺简单，基础平面定位及基础顶高程容易控制和现场调整，抗倾覆、抗滑移较好， 造价适中。但有一定的土方开挖量，破坏和扰动自然地表，施工扬尘大。模板配置相对复杂。偏 远地区施工质量一般。卵石、漂石较多地区人工开挖难度大，如采用机械开挖会造成更大的地表 扰动破坏。 采用预制独立基础，浇注质量易于保证，现场施工速度较快，外表观感较好。但增加了搬运 吊装及现场二次调整定位等工作。综合费用预制高于现浇。鉴于光伏场地复杂的情况，在无现场 用水制约的情况下宜优先采用现浇基础。 3.2.4.2 钢筋混凝土条形基础（置于地面或基础浅埋） 图3.2 钢筋混凝土条形基础 条基体型简单，在场地平坦的条件下可直接放置于地面，土方挖填、植被破坏少、施工速度 快。但对场地平整度要求较高，如地形起伏，则必要的机械通槽开挖比独立基础造成更大的地表 扰动、破坏。相对于现浇独立基础而言，混凝土量增加较多，视觉观感较为笨重。 采用预制条形基础，浇注质量易于保证，现场施工速度较快。但增加了搬运吊装及现场二次 调整定位等工作。综合费用预制高于现浇。鉴于光伏场地复杂的情况，如采用条形基础在无现场 用水制约的情况下推荐优先采用现浇基础，一次施工到位。 3.2.4.3 钢筋混凝土桩基础 根据不同场地地质情况，采用预制成桩静压入土工艺或者钻孔灌注桩。在几种基础形式中桩 基础土方开挖量最少，模板工程量和复杂度最少，对地表破坏最少，用机械钻孔，施工速度快。 桩基础主要有钢筋混凝土预制桩、钢筋混凝土钻孔灌注桩、螺旋钢桩等。 9 图3.3 钢筋混凝土桩基础 （1）钢筋混凝土预制桩 为挤土桩，适用于粘土、粉土场地，现场施工速度快，质量和外部观感较好。但在卵砾石地 层，入桩困难，容易偏心或断桩，不宜采用。 （2）钢筋混凝土钻孔灌注桩 适用范围比预制桩广，卵砾石层需采用专用钻头成孔，钢筋工程量较少，施工速度快，地表 土破坏、扰动小，对于地形起伏较大场地调整桩长方便，定位准确，与其他基础形式相比经济、 环保、工效高，是支架基础的基础首选形式。 （3）螺旋钢桩 钢桩现场施工速度快，定位准确，桩顶与钢架连接方便。但适用性受地层岩性影响较大，目 前国内实际工程使用经验较少。 3.2.5 基础设计 3.2.5.1 设计主要内容 支架地基基础设计针对不同的基础形式计算内容也有所不同。独立基础计算抗倾覆、抗拔； 条形基础计算抗倾覆、抗滑移；桩基础计算抗拔及抗剪。所有基础还需进行地基承载力验算。基 础设计时应针对冻胀、地下水或土壤的腐蚀采取措施。必要时支架基础及地基还应进行必要的现 场试验和检测。 3.2.5.2 荷载组合 （1）非抗震区、抗震区结构设计荷载组合按相关规范执行。 （ 2）计算基础内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应应采用基本组合，支架传至基 础的荷载设计值，由荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。 （3）计算基础底面积时，荷载效应应采用标准组合。 （4）基础抗倾覆和抗滑移稳定验算的荷载效应采用基本组合，分项系数取 1.0。 3.2.5.3 材料 混凝土强度等级C25 ～C30 钢筋HPB300 、HPB335 、HPB400 3.2.5.4 控制参数 抗拔力/ 上拔力设计值≥ 1.5； 抗倾覆力矩/ 倾覆力矩设计值≥ 1.3； 摩擦力/ 滑移力设计值≥ 1.2。 3.2.5.5 基础防腐 由于支架基础主要起配重作用（重要性等级较低），且光伏电站使用年限为 25 年，因此基础 防腐设计时可按工业建筑防腐蚀规范中的要求降低一级考虑。 3.2.5.6 典型工程实例 表3.2 典型工程实例表（供参考） 项目 极端风速 地质条件 基础形式 基础尺寸 青海格尔木 25.3m/s 粉土，地形起伏不大 桩基 桩径 0.25m 桩长 1.6m 甘肃敦煌 42 m/s 粉砂，地形平坦 桩基 桩径 0.30m 桩长 1.6m 新疆吐鲁番 37 m/s 卵砾石层，砾径大 独基 独基 0.80.80.3 上柱 0.250.250.7 宁夏太阳山 22m/s 粉砂，地形平坦 桩基 桩径 0.25m 桩长 1.6m 西藏桑日 25m/s 砂卵石层，坡度较大 独基 独基 0.60.60.3 上柱 Φ3000.7 10 3.2.6 支架与基础连接方式 支架与基础的连接有焊接、预埋螺栓或后锚固连接等方式，各工程均有采用。施工过程中可 根据实际情况选用。 焊接连接为在基础中先预埋钢板，然后将支架立柱与基础中的预埋钢板焊接。焊接连接对施 工精度要求较低，施工难度小，但需现场焊接并补喷锌防腐，造价适中。 预埋螺栓连接则是将螺栓按设计位置预埋在基础中，后与支架立柱底板连接。预埋螺栓连接 对土建施工精度要求较高，安装调整工作量大，造价较低。 后锚固连接是根据立柱底板上螺栓孔在基础上的位置，现场在基础上打孔将螺栓锚入。后锚 固连接对土建施工精度要求较低，定位准确，施工快速，造价略高。 第四章 电站总图及土建 4.1 设计依据 （1）建筑工程设计文件编制深度规定（2003 年版） （2）GB50187-93工业企业总平面设计规范 （3）GB50352-2005 民用建筑设计通则 （4）JGJ67-2006 办公建筑设计规范 （5）GB50189-2005 公共建筑节能设计标准 （6）GB50345-2004 屋面工程技术规范 （7）GBJ22-87厂矿道路设计规范 （8）GB50016-2006 建筑设计防火规范 （9）GB50222-95（2001 年版）建筑内部装修设计防火规范 （10）GB50140-2005 建筑灭火器配置设计规范 （11 ）GB50229-2006火力发电厂与变电所设计防火规范 （12）GB50009-2001 建筑结构荷载规范（2006 年版） （13）GB50153-2008 工程结构可靠性设计统一标准 （14）GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准 （15）GB50011-2010 建筑抗震设计规范 （16）GB50007-2002 建筑地基基础设计规范 （17）GB50003-2001 砌体结构设计规范 （18）GB50223-2008 建筑抗震设防分类标准 （19）GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范 （20）GB50046-2008 工业建筑防腐蚀设计规范 （21）GB50010-2010 混凝土结构设计规范 （22）JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范 （23）JGJ94-2008 建筑桩基技术规范 （24）GB50013-2006 室外给水设计规范 （25）GB50014-2006 室外排水设计规范 （26）GB50015-2003 （2009 年版）建筑给水排水设计规范 11 （27）GB50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范 （28）JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范 （29）GB50057-94建筑物防雷设计规范（2000 年版） （30）GB50052-2009 供配电系统设计规范 （31）GB50034-2004 建筑照明设计规范 （32）GB50116-98火灾自动报警系统设计规范 4.2 总平面布置 总平面布置应根据生产工艺、防洪、运行检修、消防、环境保护等方面的要求，按最终的装 机规模对电站进行统筹安排、合理布置、实现工艺流程顺畅、检修维护方便、便于组件清洗。 总平面的布置应结合地形及地貌进行，并应避免对场地进行土方平整。 电站由生产区和管理区组成，总平面布置应做到布置合理，以方便运行生产、适宜人员生活。 总布置要满足便于扩建的要求。 在有冲沟的地区，总布置应避开冲沟。 临水地区应满足防洪防涝要求。 4.2.1 生产区布置 用地规则的场址子方阵的布置形式应结合地形及地貌做到标准统一；用地不规则的场址子方 阵的布置形式应采用标准模块与非标准模块相结合的方式布置，做到节约用地。 生产区由子方阵、逆变器室、环道、纵横向道路及集电线路组成。 当场址内冲沟的深度大于 0.5m 时，组件应布置在冲沟以外。 场址内应设环道和纵横向道路。 逆变器室的布置，应靠近子方阵的中间布置，并保证其阴影不遮挡周围的组件。 逆变器室应布置在横向或纵向道路的一侧。 4.2.2 管理区布置 管理区布置应方便对外交通，靠近出线一侧。 管理区应尽量布置在场地的南侧，选择地势较高的地方。 管理区内布置有生产楼、无功补偿装置、接地变压器和消弧线圈装置、厂用变、消防水池、 地下泵房、化粪池、污水处理系统等建（构）筑物。还应设置硬质铺地，并结合当地的环境条件 适当绿化，美化环境。 4.2.3 竖向布置 场地竖向布置采用平坡式，场地设计高程根据实际情况确定。建筑物室内外高差取 0.30m～ 0.45m。 4.2.4 管沟布置 场址的电缆沟、给排水管道、直埋电缆，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。同时应考虑便于 检修和扩建。 场地内电缆沟盖板一般低于地面 0
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