水面漂浮電站設(shè)計及案例介紹V1.0(晶科電力20160227)1

水面漂浮電站設(shè)計及案例介紹V1.0(晶科電力20160227)1第一頁，共34頁。漂浮電站的發(fā)展2009-2011英國、美國等工程師提出漂浮電站設(shè)想，并嘗試2012-2014日本為代表的漂浮式光伏電站2015-2016中國為代表的漂浮電站各種技術(shù)路線的嘗試2017-濟寧、兩淮領(lǐng)跑者項目，采煤沉陷區(qū)水域綜合治理。標準化、大容量漂浮式光伏電站概述/漂浮電站的發(fā)展第二頁，共34頁。氣候條件雪荷載風荷載溫度作用環(huán)境條件自然光照大氣環(huán)境溫濕度變化酸雨水域條件水域土地合規(guī)性。水域建設(shè)條件。工業(yè)廢棄物應(yīng)力沖擊（流、浪）漂浮式光伏電站概述/應(yīng)用場景分析第三頁，共34頁。晶科電力濟寧微山100MW水上漂浮電站4第四頁，共34頁。5第五頁，共34頁。龍崗片區(qū)項目安裝容量100MW，場內(nèi)主要水面，水深2－8米.6第六頁，共34頁。場址原貌7第七頁，共34頁。場址原貌8第八頁，共34頁。碼頭浮筒+鋼結(jié)構(gòu)浮管+鋼支架玻璃鋼支架+金屬支架連接浮體大浮箱+鋼結(jié)構(gòu)支架浮體一體化結(jié)構(gòu)純浮體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系：1、純浮體；2、浮體+支架；受力特征：1、柔性連接；2、剛性連接；

組件傾角：1、大傾角；2、適度傾角；漂浮式光伏電站概述/主流漂浮電站型式第九頁，共34頁。漂浮式光伏電站概述/浮體產(chǎn)品材料選型材料名稱混凝土不銹鋼PP聚丙烯高密度聚乙烯（HDPE）力學性能抗壓強度高、抗拉強度低抗拉、抗壓強度均較高低溫時變脆，抗沖擊強度較差比強度高、韌性高、耐疲勞性好，低溫韌性好穩(wěn)定性碳化、堿骨料反應(yīng)，凍融循環(huán)氯化物引起開裂，硫化物應(yīng)力腐蝕

PP材料有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。但對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，耐鹽酸、氫氟酸、氫氧化鈉等各種化學物質(zhì)，耐老化性稍差（可通過改性提高性能）物理性能密度較大、硬度高密度大、密度小、無毒、無臭、無味密度小，無毒、無味、絕緣介電強度高加工性能不能加工復(fù)雜造型沖壓成型更多采用注塑成型吹塑成型，易加工混凝土材料自重大，在工廠預(yù)制效率低下。遇堿會產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)產(chǎn)生破壞，可加工性差，無法做出復(fù)雜造型；不銹鋼密度大，價格昂貴，做浮體時通常厚度為0.6mm左右，并且采用沖壓成型不可避免產(chǎn)生微裂紋形成點蝕；聚丙烯難于采用大中空吹塑工藝加工，采用注塑工藝不能形成致密的封閉中空浮筒；

高密度聚乙烯易采用吹塑工藝加工成型，化學性質(zhì)穩(wěn)定，添加炭黑可有效屏蔽紫外線。光氧、熱氧穩(wěn)定劑可有效增加高密度聚乙烯的耐候性。第十頁，共34頁。11第十一頁，共34頁。12第十二頁，共34頁。13第十三頁，共34頁。14第十四頁，共34頁。15第十五頁，共34頁。16第十六頁，共34頁。17第十七頁，共34頁。18第十八頁，共34頁。19第十九頁，共34頁。20第二十頁，共34頁。21第二十一頁，共34頁。22第二十二頁，共34頁。23第二十三頁，共34頁。24第二十四頁，共34頁。漂浮電站設(shè)計/總圖及方陣布局1、總圖標準發(fā)電單元極端天氣條件下，方陣間最大位移時確保不產(chǎn)生碰撞；逆變升壓浮臺集中布置在兩個發(fā)電單元之間，共用一條運維通道，提高水面利用率，降低成本；綜合考慮地形情況，優(yōu)先采用大方陣，在局部使用小方陣，互為補充；2、方陣布局方陣內(nèi)部布局節(jié)省直流電纜；溫度變形可自由釋放；水動力計算確定最大尺度；波浪力作用下連接節(jié)點疲勞分析；漂浮電站關(guān)鍵技術(shù)分析/漂浮方陣的設(shè)計原則第二十五頁，共34頁。綜合考慮地形情況，優(yōu)先采用3MW大方陣，在局部使用小方陣，互為補充，使整體布局模塊化；匯流箱由兩列集中排放、安裝，采用IP67專業(yè)防水技術(shù)，杜絕設(shè)備進水短路隱患；逆變升壓浮臺集中布置在兩個發(fā)電單元之間，共用一條運維通道；減少直流電纜敷設(shè)距離逆變器、變壓器一體設(shè)備，就近匯流升壓、減少線損與成本；標準化單元施工更加便捷就近升壓、系統(tǒng)效率更高漂浮電站關(guān)鍵技術(shù)分析/電氣配套的標準化設(shè)計第二十六頁，共34頁。水上專用匯流箱：防護等級可達到IP67防護專為水上光伏設(shè)計側(cè)面進出線，方便現(xiàn)場電纜敷設(shè)漂浮電站比地面電站的方陣設(shè)計更加緊湊，水面更加平整，所以選取2.5MW大容量的集裝箱式高壓逆變器：逆變器和變壓器的轉(zhuǎn)換效率均>99%逆變器和變壓器之間銅排連接，低壓交流電纜損耗降低0.1%布局緊湊，一體式吊裝，既節(jié)省浮臺空間，又便于安裝，有利于逆變升壓船的水平調(diào)節(jié)。集中式逆變升壓一體化方案優(yōu)勢集裝箱式高壓逆變升壓一體機水上專用匯流箱漂浮電站關(guān)鍵技術(shù)分析/電氣配套的標準化設(shè)計第二十七頁，共34頁。逆變升壓浮臺的作用在于承載集裝箱體，主要由主甲板和浮體方陣兩大模塊構(gòu)成，具有制作難度小、使用壽命長、易維護保養(yǎng)的特點。該平臺長約為10米，寬約為6米，配有人行懸梯和定位錨固裝置。逆變升壓浮臺安裝方案漂浮電站關(guān)鍵技術(shù)分析/逆變升壓浮船第二十八頁，共34頁。電池組件選型29第二十九頁，共34頁。序號效率損失項目修正系數(shù)電站平均瞬時總效率1太陽入射角損失97%83.05%2輻射強度損失99%3陰影損失99%4溫度損失98%5組件質(zhì)量損失99%6組件串并聯(lián)不匹配損失98%7直流電纜線損99%8并網(wǎng)逆變器效率損失98%9變壓器效率損失97%10交流電纜線損98%11其它損失（故障檢修停機等）98.8%系統(tǒng)設(shè)計30第三十頁，共34頁。目前，漂浮電站設(shè)計較為粗狂，系統(tǒng)方案也相對保守，導(dǎo)致造價居高不下；隨著部分電站投入運行，相關(guān)運行數(shù)據(jù)得以積累，對漂浮電站優(yōu)化設(shè)計和改進有利于降低系統(tǒng)造價；對超大浮臺的軟件仿真、半實物仿真、理論分析等不斷加強，精細化設(shè)計可以進一步降低漂浮系統(tǒng)造價；新材料、新方案的出現(xiàn)也有利于系統(tǒng)造價的降低。浮體成本不斷下降20152016201720201.91.61.40.8浮體成本不斷下降漂浮電站可持續(xù)之路/浮體成本趨勢第三十一頁，共34頁。編號因素傳統(tǒng)地面電站系統(tǒng)效率（%）漂浮電站系統(tǒng)效率（%）備注0傾角面輻照量增益106.4104.8小傾角方案對傳統(tǒng)最佳傾角方案，傾角面輻照量減少1.6%1陰影損失97.598.4小傾角方案對傳統(tǒng)電站綜合效率提升0.4%，比最佳傾角漂浮電站提升2.2%2IAM相對透射率損失97.096.53弱光損失99.399.6采用單晶PEC雙玻組件，弱光性能好，抗PID衰減，綜合效率提升0.3%4灰塵遮擋損失9798.5本方案水面和陸地溫度差異的發(fā)電量提升3%，在水面的上灰塵比較小，采用與環(huán)境更和諧的驅(qū)鳥措施，減少鳥糞引起熱斑的影響，相對陸地電站，發(fā)電量提升1.5%。5溫度損失91946組件特性損失100.7100.7采用正公差PERC單晶組件，發(fā)電量提升大約0.7%。同時漂浮電站傾角小、間距小、電纜導(dǎo)致組件失配大大減少，同時通過采用不同線徑的方式來選擇電纜，發(fā)電量提升0.1%。7組串失配損失9999.18直流電纜損耗98.799漂浮電站的傾角小，間距小，布局緊湊，直流電纜長度大大減少，同時匯流箱輸出電纜提升一個規(guī)格，采用95mm2銅電纜代替70mm2銅電纜，發(fā)電量損耗減少0.3%。9逆變器系統(tǒng)效率98.698.7高效逆變器綜合效率提升0.1%10低壓交流損耗99.499.5集裝箱式逆變器，交流銅排短，綜合效率提升0.1%11箱變損耗9899大容量變壓器每瓦的負載損耗、空載損耗更小考慮系統(tǒng)夜間損耗，綜合效率提升1%12系統(tǒng)故障率因素9999.6智能光伏云自動化運維，綜合效率提升0.6%發(fā)電量百分比82.587.8本方案發(fā)電量百分比提升5%，非PR值，PR值需去掉0項漂浮電站方案較傳統(tǒng)地面光伏電站，發(fā)電量提升