水面漂浮光伏电站系统解决方案

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,建设形式,根据光伏阵列浮体或支架形式,架高式,（水深,5m,）,漂浮式,（水深,5m,）,浮管式,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,薄壁钢管,+,管内填充物,+,外防腐涂料,+,外防腐橡胶,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,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。,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,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：,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。,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！,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）,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。,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。,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。,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,PID free,，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,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。,高防护等级，减少易损件，方便运维巡检,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,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%,。,比较分析：,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,6,8%,。,