水面漂浮光伏电站系统解决方案.pptx
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水面漂浮光伏电站系统解决方案.pptx
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水面漂浮光伏电站系统解决方案,水面光伏电站项目的建设形式,1,水面光伏电站项目的设备选型,2,水面光伏电站项目的系统效率分析,3,目录,水面光伏电站项目的建设形式,1,式,建设形式架高式根据(水深5m)光伏,漂浮式(水深5m),浮箱式备注:
以上所提水深为最高洪水位时的水深,能否采用管桩尚需根据地勘报告确定。
预应力混凝土管桩或钢管桩HDPE浮管+支架,HDPE标准浮箱,HDPE浮箱+支架,河北能源HSCC浮箱+支架,受水位高低变化影响,一般光伏组件最低点要高于最高洪水位1.0m以上,电站运行期间采用船只进行运维。
汇流箱及电缆桥架采用架空方式敷设,一般汇流箱及桥架最低点要高于最高洪水位0.5m以上。
箱变及逆变器基础采用框架架空方式,一般基础平台要高于最高洪水位1.0m以上。
常适用于水位较浅(相对于最高洪水位较浅的场区),水位变化较小的水面场地,如水产养殖池、盐场排淡池等。
水面架高式光伏支架的桩长每增加1m,基础成本增加约0.075元/w,若桩长10m,管桩基础的费用约0.75/w,随着水深增加,成本增加幅度加大。
对于水深较大的场区,设计应适当加大基础间距,找到桩基与上部支架综合造价较低的结合点。
水面光伏电站项目的建设形式,1,水面架高式光伏支架,浮体采用高密度聚乙烯管连接成排,利用水的浮力支撑上部光伏系统的荷载,前后排光伏支架通过连接杆件形成一个整体,最终与岸边的地锚基础通过锁链进行固定。
适用于水深较深且水位比较稳定的水域,水位变化较大时,需要考虑阵列定泊及电缆敷设的冗余量。
将固定浮管的支撑放置在浮管的上方,浮管抱箍为不锈钢材质,支架与水面脱离,避免水对支架的直接腐蚀。
加大单根浮管的直径,增大阵列整体浮力,减少浮管数量,减小拼接工程量。
降低支架高度,降低支架用钢量。
适当降低组件倾角,增加单位水面的安装容量,减少阵列所受风荷载,减少支架用量。
每块光伏组件均设置检修走道,能够对组件进行方便的检修和围护。
水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮管)光伏支架系统,该系统的薄弱环节是连接耳环,需要经过详细的内力计算和力学试验,若不满足受力,要求,需要进行局部节点加强。
组件支撑系统与浮体系统是同一系统,组件受水面波动影响较大。
并且,,HDPE材料需,要采取增强耐久性的措施。
水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮箱)光伏支架系统漂浮式(浮箱)支架系统采用高密度聚乙烯专用浮箱为浮体,浮箱根据组件倾角制作成相应的角度,该支架系统仅使用少量的钢连接片,无须设计钢支架。
支架系统需要乘船在水面拼接。
水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮箱)光伏支架系统浮箱系统的薄弱环节是连接耳环,若不满足受力要求,需要进行局部节点加强,若节点加强很难实现时,需要改变连接方式。
在水面漂浮电站中,做了如下漂浮系统的设计:
浮箱通过连接钢梁串联连接,四角耳环仅作为辅助连接方式,浮箱系统的薄弱环节是连接耳环,浮箱之间的连接采用强度更高的镀锌钢构件或铝合金构件连接。
标准浮箱连接可靠性差,但施工方便,施工速度快;浮箱支架组合方式,连接可靠,可实现最佳倾角,但节点较多,施工较复杂。
水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮箱)光伏支架系统,水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮箱)光伏支架系统(河北能源HSCC漂浮系统),2016年12月28日,研发、设计并施工的“HSCC浮箱”水面漂浮光伏电站示范项目顺利并网发电,本项目采用了“浮箱+支架”的结构形式,并使用了我公司研发的“HSCC浮箱”,使系统在受力性、适应性、稳定性、耐久性等方面均得到加强,能保障项目平稳运行25年。
该水面漂浮光伏电站示范项目主要有三大亮点:
第一,浮箱采用复合型无机材料制作,浮体材料不会对水体产生污染,且其耐久性远超光伏电站设计使用年限,解决了常规水面光伏电站漂浮系统耐久性及稳定性较差的难题。
在设计中结合先进的漂浮系统结构形式,可减少浮箱使用数量,降低工程造价。
第二,本项目作为示范项目兼具多重科学任务。
首先,测试我公司研发的“HSCC浮箱”,取得水面漂浮光伏电站实测数据。
其次,同时选用双玻N型双面、单晶双玻、多晶双玻、单晶边框四种国内最先进的高效组件,项目并网后可对多种光伏组件的发电数据进行监测,为日后水面漂浮光伏电站的设计、施工提供宝贵数据。
第三,该光伏水面漂浮系统隶属于50MW农业光伏项目的一部分,与地面光伏大棚部分形成鲜明对比,可从发电、运行、维护等方面同时对两种不同形式的光伏系统进行监测、分析,为光伏系统的技术优化和改进积累经验。
水面光伏电站项目的建设形式,1,漂浮式(浮箱)光伏支架系统(河北能源HSCC漂浮系统),检修更方便,漂浮系统稳定性好。
组件下沿离水面较高,方便安装和运维。
该漂浮系统具有以下特点:
使用寿命远大于光伏电站25年的设计寿命。
造价较浮管漂浮系统及HDPE漂浮系统均低。
结构受力更合理,系统可靠性高。
综合测算,采用60片电池片组件竖排板时,经济性更好。
浮箱位于前后排阵列之间,组件下部为水面,N型双面发电组件更有优势。
该漂浮系统已申请国家专利,试验项目已成功并网,正在进行有关测试。
其中瑞元鼎泰、中来股份、乐叶光伏、昌盛日电、华为等单位对该漂浮系统的实验和测试提供了大力支持,对他们表示感谢!
漂浮式(浮箱)光伏支架系统,需要根据项目所在,的厂址情况,根据不同的气候环境、水面环境、风载、雪载、组件选型、倾角大小进行设计,该漂浮系统不能做成全国甚至全球通用的设备。
需要进行项目设计和检测,确保光伏电站25年的寿命。
浮体整体浮力计算及局部浮力计算;,上部支架系统计算;,风荷载、水流力、波浪力等计算;,定泊系统锚系的计算;,撑杆或定泊导桩的计算;,浮体局部受力计算;,浮体连接螺栓及连接节点计算等;,设计需考虑适应水面波动变形的构造措施。
水面光伏电站项目的建设形式,1,水面光伏电站项目的建设形式,1,水面光伏支架系统优缺点及成本比较,水面光伏电站项目的设备选型,2,水面光伏电站项目的建设形式,1,水面光伏电站项目的系统效率分析,3,目录,水面光伏电站项目的设备选型,2组件的选型,组件材料的选用,须考虑不同地区沙尘、湿度、光照、温度和盐雾等环境影响。
要考虑背板材料、封装材料的耐湿热、盐雾腐蚀性能和粘接力的稳定性。
组件应当为PIDfree,具有第三方认证。
光伏组件的选型应需设计院结合项目所处环境等,提供适合的组件技术规范书供建设单位招标采购。
双玻组件生命周期更长、衰减率更低、散热和绝缘性能更好,且透水率远小于普通组件,具有更好的环境适应性。
水面光伏电站项目的设备选型,2,双玻组件优势分析衰减率更低:
传统组件的衰减大约在0.7%左右,双玻组件为0.45%。
防水性强:
玻璃的透水率几乎为零,不会发生水汽进入组件诱发EVA胶膜水解的问题。
耐候性、耐腐蚀性强:
玻璃是无机物二氧化硅,可以适应酸雨或者盐雾较大的地区。
防PID、易清洗:
双玻组件无铝边框,即使玻璃表面存在露珠的情况下,PID发生的电场也无法建立,大大降低PID衰减的可能,同时无边框使其更容易清洗,减少表面积灰。
绝缘性好:
玻璃的绝缘性优于其他材料背板,可以满足更高的系统电压。
防火等级高:
防火等级由普通晶硅组件的C级升到A级。
透光、美观:
双玻组件可以实现透明组件的需求,可以广泛应用于农光、渔光、林光等互补项目。
耗材少:
结构形式简单,有机材料少,更利于环保。
不宜积雪:
无边框设计使其在产生积雪时更容易滑落。
生命周期长:
双玻组件可以质保30年,发电周期更长。
散热性好:
双玻组件无背板,散热性更好,从而提升发电量。
耐磨性好:
有效解决组件在野外的耐风沙问题,在采煤沉陷区煤粉尘较多的地区优势较明显。
水面光伏电站项目的设备选型,2,N型单晶双面电池的优势分析,除具有双玻组件的特性外,N型单晶双面电池尚具有以下优点:
组件综合功率高。
无光致衰减。
度电成本低。
温度系数小。
水面光伏电站能较好的发挥其性能。
水面增益10%以上,水面光伏电站项目的设备选型,2双玻组件安装,因专用夹具中的EPDM在长时间的使用时,易出现老化脱落,组件松动等现象,故建议需用质量可靠的EPDM胶条或采用背板挂钩的连接方式。
采用专用夹具安装,采用组件背板挂钩安装,水面光伏电站项目的设备选型,2,逆变器的选型高防护等级,减少易损件,方便运维巡检环境多为高温、高湿,甚至盐雾环境设备器件失效率高,设备应尽量减少易损件的使用,减少运维巡检困难。
IP65防护等级汇流箱运维维护较困难。
在水面光伏电站,工作人员在水中作业,在抑制PID效应同时,需要防止人员触电风险,保障人生安全。
具有残余电流检测RCD及电路切断功能。
综合考虑到节省投资,提高系统效率及运维安全等的、因素,建议采用组串式逆变器,固定于光伏支架或小型浮箱上。
若采用集中型逆变器,需与箱变设备整体采用架高或漂浮设备平台。
水面光伏电站项目的设备选型,2,电气设备基础平台的选型架高式光伏电站,建议设置为固定架高式的逆变、升压设备基础平台。
水面漂浮的光伏电站,若水面尺寸较小,建议设置为固定架高式的逆变、升压设备基础平台。
水面漂浮的光伏电站,若水面尺寸较大或塌陷区内,建议设置漂浮式的逆变、升压设备平台。
对于漂浮式设备平台可分为浮管式钢结构平台,浮箱式钢结构平台、浮箱式混凝土组合结构平台等。
设计设备漂浮平台时,需计算最不利工况下的承载力、倾覆力、连接锚固力、吊装验算等,并考虑其耐久性和经济性。
水面光伏电站项目的设备选型,2,线缆敷设优先采用浮体上敷设方式,其次选用水下敷设方式,线缆水面敷设的路径应根据总图布置以及水域自然环境充分考虑,确保后期维护的便利性,降低由于维护不及时带来的发电量损失;线缆设计时应根据水位的变化充分考虑线缆长度的余量;此外还应根据水域的自然环境来确定电缆护套的材料。
建议采用无线通讯传输方案,降低传统通信布线施工,调试以及维护的工作量。
为了减少变压器泄漏油对水面环境的影响,建议布置在水面以上的箱变采用欧式干变。
水面光伏电站设计中其它需要注意的问题,水面光伏电站项目的系统效率分析,3,水面光伏电站项目的建设形式,1,水面光伏电站项目的设备选型,2,目录,水面光伏电站项目的系统效率分析,3,临西县朗源一期30兆瓦地面光伏电站项目(实际发电量对比)由我公司设计的大型水面光伏发电系统装机容量:
30MW,8MW为水面漂浮式光伏电站并网方式:
35kV并网投运时间:
2015年7月并网总发电量:
3328万kWh/年水面光伏发电量:
976万kWh/年,为了便于分析对比,选择12#光伏发电系统进行对比水面部分安装容量与地面部分安装容量相当。
组件安装倾角相同,阵列布置均无遮挡,直流损耗相当,可认为运行条件基本相同,比较结果具有代表意义。
实测数据为:
水面较地面发电量高5.8%。
水面光伏电站部分,水面光伏电站项目的系统效率分析,3,比较分析:
水面的反射率(约为0.6)大于地面和山地表面(一般为0.2),水面上的光伏组件倾斜面的总辐射量比地面可提高约1.56%。
水面的光伏组件运行温度平均比地面上低约5左右,光伏系统的温度损耗系数可降低约2%。
正常电站的灰尘、积雪、雾霾、遮挡损失约为4%左右,而对于水面电站光伏阵列清洗方便及时,灰尘遮挡的损失大为降低。
结论:
水面部分的发电量可比地面高约68%。
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