光伏发电站设计规范GB 50797.docx

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光伏发电站设计规范GB50797

光伏发电站设计规范（GB50797-2012）

　　1总则

　　1.0.1为了进一步贯彻落实国家有关法律、法规和政策，充分利用太阳能资源，优化国家能源结构，建立安全的能源供应体系，推广光伏发电技术的应用，规范光伏发电站设计行为，促进光伏发电站建设健康、有序发展，制定本规范。

　　1.0.2本规范适用于新建、扩建或改建的并网光伏发电站和l00kWp及以上的独立光伏发电站。

　　1.0.3并网光伏发电站建设应进行接入电网技术方案的可行性研究。

　　1.0.4光伏发电站设计除符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

　　2术语和符号

　　2.1术语

　　2.1.1光伏组件PVmodule

　　具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的、最小不可分割的太阳电池组合装置。

又称太阳电池组件（solarcellmodule）

　　2.1.2光伏组件串photovoltaicmodulesstring

　　在光伏发电系统中，将若干个光伏组件串联后，形成具有一定直流电输出的电路单元。

　　2.1.3光伏发电单元photovoltaic（PV）powerunit

　　光伏发电站中，以一定数量的光伏组件串，通过直流汇流箱汇集，经逆变器逆变与隔离升压变压器升压成符合电网频率和电压要求的电源。

又称单元发电模块。

　　2.1.4光伏方阵PVarray

　　将若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。

又称光伏阵列。

　　2.1.5光伏发电系统photovoltaic（PV）powergenerationsystem

　　利用太阳电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。

　　2.1.6光伏发电站photovoltaic（PV）powerstation

　　以光伏发电系统为主，包含各类建（构）筑物及检修、维护、生活等辅助设施在内的发电站。

　　2.1.7辐射式连接radialconnection

　　各个光伏发电单元分别用断路器与发电站母线连接。

　　2.1.8“T”接式连接tappedconnection

　　若干个光伏发电单元并联后通过一台断路器与光伏发电站母线连接。

　　2.1.9跟踪系统trackingsystem

　　通过支架系统的旋转对太阳入射方向进行实时跟踪，从而使光伏方阵受光面接收尽量多的太阳辐照量，以增加发电量的系统。

　　2.1.10单轴跟踪系统single-axistrackingsystem

　　绕一维轴旋转，使得光伏组件受光面在一维方向尽可能垂直于太阳光的入射角的跟踪系统。

　　2.1.11双轴跟踪系统double-axistrackingsystem

　　绕二维轴旋转，使得光伏组件受光面始终垂直于太阳光的入射角的跟踪系统。

　　2.1.12集电线路collectorline

　　在分散逆变、集中并网的光伏发电系统中，将各个光伏组件串输出的电能，经汇流箱汇流至逆变器，并通过逆变器输出端汇集到发电母线的直流和交流输电线路。

　　2.1.13公共连接点pointofcommoncoupling（PCC）

　　电网中一个以上用户的连接处。

　　2.1.14并网点pointofcoupling（POC）

　　对于有升压站的光伏发电站，指升压站高压侧母线或节点。

　　对于无升压站的光伏发电站，指光伏发电站的输出汇总点。

　　2.1.15孤岛现象islanding

　　在电网失压时，光伏发电站仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。

　　2.1.16计划性孤岛现象intentionalislanding

　　按预先设置的控制策略，有计划地出现的孤岛现象。

　　2.1.17非计划性孤岛现象unintentionalislanding

　　非计划、不受控出现的孤岛现象。

　　2.1.18防孤岛Anti-islanding

　　防止非计划性孤岛现象的发生。

　　2.1.19峰值日照时数peaksunshinehours

　　一段时间内的辐照度积分总量相当于辐照度为1kW/m2的光源所持续照射的时间，其单位为小时（h）。

　　2.1.20低电压穿越lowvoltageridethrough

　　当电力系统故障或扰动引起光伏发电站并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

　　2.1.21光伏发电站年峰值日照时数annualpeaksunshinehoursofPVstation

　　将光伏方阵面上接收到的年太阳总辐照量，折算成辐照度1kW/m2下的小时数。

　　2.1.22法向直接辐射辐照度directnormalirradiance（DNI）

　　到达地表与太阳光线垂直的表面上的太阳辐射强度。

　　2.1.23安装容量capacityofinstallation

　　光伏发电站中安装的光伏组件的标称功率之和，计量单位是峰瓦（Wp）。

　　2.1.24峰瓦wattspeak

　　光伏组件或光伏方阵在标准测试条件下，最大功率点的输出功率的单位。

　　2.1.25真太阳时solartime

　　以太阳时角作标准的计时系统，真太阳时以日面中心在该地的上中天的时刻为零时。

　　2.2符号

　　3基本规定

　　3.0.1光伏发电站设计应综合考虑日照条件、土地和建筑条件、安装和运输条件等因素，并应满足安全可靠、经济适用、环保、美观、便于安装和维护的要求。

　　3.0.2光伏发电站设计在满足安全性和可靠性的同时，应优先采用新技术、新工艺、新设备、新材料。

　　3.0.3大、中型光伏发电站内宜装设太阳能辐射现场观测装置。

　　3.0.4光伏发电站的系统配置应保证输出电力的电能质量符合国家现行相关标准的规定。

　　3.0.5接人公用电网的光伏发电站应安装经当地质量技术监管机构认可的电能计量装置，并经校验合格后投入使用。

　　3.0.6建筑物上安装的光伏发电系统，不得降低相邻建筑物的日照标准。

　　3.0.7在既有建筑物上增设光伏发电系统，必须进行建筑物结构和电气的安全复核，并应满足建筑结构及电气的安全性要求。

　　3.0.8光伏发电站设计时应对站址及其周围区域的工程地质情况进行勘探和调查，查明站址的地形地貌特征、结构和主要地层的分布及物理力学性质、地下水条件等。

　　3.0.9光伏发电站中的所有设备和部件，应符合国家现行相关标准的规定，主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。

　　4站址选择

　　4.0.1光伏发电站的站址选择应根据国家可再生能源中长期发展规划、地区自然条件、太阳能资源、交通运输、接人电网、地区经济发展规划、其他设施等因素全面考虑；在选址工作中，应从全局出发，正确处理与相邻农业、林业、牧业、渔业、工矿企业、城市规划、国防设施和人民生活等各方面的关系。

　　4.0.2光伏发电站选址时，应结合电网结构、电力负荷、交通、运输、环境保护要求，出线走廊、地质、地震、地形、水文、气象、占地拆迁、施工以及周围工矿企业对电站的影响等条件，拟订初步方案，通过全面的技术经济比较和经济效益分析，提出论证和评价。

当有多个候选站址时，应提出推荐站址的排序。

　　4.0.3光伏发电站防洪设计应符合下列要求：

　　1按不同规划容量，光伏发电站的防洪等级和防洪标准应符合表4.0.3的规定。

对于站内地面低于上述高水位的区域，应有防洪措施。

防排洪措施宜在首期工程中按规划容量统一规划，分期实施。

　　2位于海滨的光伏发电站设置防洪堤（或防浪堤）时，其堤顶标高应依据本规范表4.0.3中防洪标准（重现期）的要求，应按照重现期为50年波列累计频率1％的浪爬高加上0.5m的安全超高确定。

　　3位于江、河、湖旁的光伏发电站设置防洪堤时，其堤顶标高应按本规范表4.0.3中防洪标准（重现期）的要求，加0.5m的安全超高确定；当受风、浪、潮影响较大时，尚应再加重现期为50年的浪爬高。

　　4在以内涝为主的地区建站并设置防洪堤时，其堤顶标高应按50年一遇的设计内涝水位加0.5m的安全超高确定；难以确定时，可采用历史最高内涝水位加0.5m的安全超高确定。

如有排涝设施时，则应按设计内涝水位加0.5m的安全超高确定。

　　5对位于山区的光伏发电站，应设防山洪和排山洪的措施，防排设施应按频率为2％的山洪设计。

　　6当站区不设防洪堤时，站区设备基础顶标高和建筑物室外地坪标高不应低于本规范表4.0.3中防洪标准（重现期）或50年一遇最高内涝水位的要求。

　　4.0.4地面光伏发电站站址宜选择在地势平坦的地区或北高南低的坡度地区。

坡屋面光伏发电站的建筑主要朝向宜为南或接近南向，宜避开周边障碍物对光伏组件的遮挡。

　　4.0.5选择站址时，应避开空气经常受悬浮物严重污染的地区。

　　4.0.6选择站址时，应避开危岩、泥石流、岩溶发育、滑坡的地段－和发震断裂地带等地质灾害易发区。

　　4.0.7当站址选择在采空区及其影响范围内时，应进行地质灾害危险性评估，综合评价地质灾害危险性的程度，提出建设站址适宜性的评价意见，并应采取相应的防范措施。

　　4.0.8光伏发电站宜建在地震烈度为9度及以下地区。

在地震烈度为9度以上地区建站时，应进行地震安全性评价。

　　4.0.9光伏发电站站址应避让重点保护的文化遗址，不应设在有开采价值的露天矿藏或地下浅层矿区上。

　　站址地下深层压有文物、矿藏时，除应取得文物、矿藏有关部门同意的文件外，还应对站址在文物和矿藏开挖后的安全性进行评估。

　　4.0.10光伏发电站站址选择应利用非可耕地和劣地，不应破坏原有水系，做好植被保护，减少土石方开挖量，并应节约用地，减少房屋拆迁和人口迁移。

　　4.0.11光伏发电站站址选择应考虑电站达到规划容量时接入电力系统的出线走廊。

　　4.0.12条件合适时，可在风电场内建设光伏发电站。

　　5太阳能资源分析

　　5.1一般规定

　　5.1.1光伏发电站设计应对站址所在地的区域太阳能资源基本状况进行分析，并对相关的地理条件和气候特征进行适应性分析。

　　5.1.2当对光伏发电站进行太阳能总辐射量及其变化趋势等太阳能资源分析时，应选择站址所在地附近有太阳辐射长期观测记录的气象站作为参考气象站。

　　5.1.3当利用现场观测数据进行太阳能资源分析时，现场观测数据应连续，且不应少于一年。

　　5.1.4大型光伏发电站建设前期宜先在站址所在地设立太阳辐射现场观测站，现场观测记录的周期不应少于一个完整年。

　　5.2参考气象站基本条件和数据采集

　　5.2.1参考气象站应具有连续10年以上的太阳辐射长期观测记录。

　　5.2.2参考气象站所在地与光伏发电站站址所在地的气候特征、地理特征应基本一致。

　　5.2.3参考气象站的辐射观测资料与光伏发电站站址现场太阳辐射观测装置的同期辐射观测资料应具有较好的相关性。

　　5.2.4参考的气象站采集的信息应包括下列内容：

　　1气象站长期观测记录所采用的标准、辐射仪器型号、安装位置、高程、周边环境状况，以及建站以来的站址迁移、辐射设备维护记录、周边环境变动等基本情况和时间。

　　2最近连续10年以上的逐年各月的总辐射量、直接辐射量、散射辐射量、日照时数的观测记录，且与站址现场观测站同期至少一个完整年的逐小时的观测记录。

　　3最近连续10年的逐年各月最大辐照度的平均值。

　　4近30年来的多年月平均气温、极端最高气温、极端最低气温、昼间最高气温、昼间最低气温。

　　5近30年来的多年平均风速、多年极大风速及发生时间、主导风向，多年最大冻土深度和积雪厚度，多年年平均降水量和蒸发量。

　　6近30年来的连续阴雨天数、雷暴日数、冰雹次数、沙尘暴次数、强风次数等灾害性天气情况。

　　5.3太阳辐射现场观测站基本要求

　　5.3.1在光伏发电站站址处宜设置太阳能辐射现场观测站，观测内容应包括总辐射量、直射辐射量、散射辐射量、最大辐照度、气温、湿度、风速、风向等的实测时间序列数据，且应按照现行行业标准《地面气象观测规范》QX/T55的规定进行安装和实时观测记录。

　　5.3.2对于按最佳固定倾角布置光伏方阵的大型光伏发电站，宜增设在设计确定的最佳固定倾角面上的日照辐射观测项目。

　　5.3.3对于有斜单轴或平单轴跟踪装置的大型光伏发电站，宜增设在设计确定的斜单轴或平单轴跟踪受光面上的日照辐射观测项目。

　　5.3.4对于高倍聚光光伏发电站，应增设法向直接辐射辐照度（DNI）的观测项目。

　　5.3.5现场实时观测数据宜采用有线或无线通信信道直接传送。

　　5.4太阳辐射观测数据验证与分析

　　5.4.1对太阳辐射观测数据应进行完整性检验，观测数据应符合下列要求：

　　1观测数据的实时观测时间顺序应与预期的时间顺序相同。

　　2按某时间顺序实时记录的观测数据量应与预期记录的数据量相等。

　　5.4.2对太阳辐射观测数据应依据日天文辐射量等进行合理性检验，观测数据应符合下列要求：

　　1总辐射最大辐照度小于2kW/m2

　　2散射辐射数值小于总辐射数值。

　　3日总辐射量小于可能的日总辐射量，可能的日总辐射量应符合本规范附录A的规定。

　　5.4.3太阳辐射观测数据经完整性和合理性检验后，其中不合理和缺测的数据应进行修正，并补充完整。

其他可供参考的同期记录数据经过分析处理后，可填补无效或缺测的数据，形成完整的长序列观测数据。

　　5.4.4光伏发电站太阳能资源分析宜包括下列内容：

　　1长时间序列的年总辐射量变化和各月总辐射量年际变化。

　　210年以上的年总辐射量平均值和月总辐射量平均值。

　　3最近三年内连续12个月各月辐射量日变化及各月典型日辐射量小时变化。

　　4总辐射最大辐照度。

　　5.4.5当光伏方阵采用固定倾角、斜单轴、平单轴、斜面垂直单轴或双轴跟踪布置时，应依据电站使用年限内的平均年总辐射量预测值进行固定倾角、斜单轴、平单轴、斜面垂直单轴或双轴跟踪受光面上的平均年总辐射量预测。

　　6光伏发电系统

　　6.1一般规定

　　6.1.1大、中型地面光伏发电站的发电系统宜采用多级汇流、分散逆变、集中并网系统；分散逆变后宜就地升压，升压后集电线路回路数及电压等级应经技术经济比较后确定。

　　6.1.2光伏发电系统中，同一个逆变器接入的光伏组件串的电压、方阵朝向、安装倾角宜一致。

　　6.1.3光伏发电系统直流侧的设计电压应高于光伏组件串在当地昼间极端气温下的最大开路电压，系统中所采用的设备和材料的最高允许电压应不低于该设计电压。

　　6.1.4光伏发电系统中逆变器的配置容量应与光伏方阵的安装容量相匹配，逆变器允许的最大直流输人功率应不小于其对应的光伏方阵的实际最大直流输出功率。

　　6.1.5光伏组件串的最大功率工作电压变化范围应在逆变器的最大功率跟踪电压范围内。

　　6.1.6独立光伏发电系统的安装容量应根据负载所需电能和当地日照条件来确定。

　　6.1.7光伏方阵设计应便于光伏组件表面的清洗，当站址所在地的大气环境较差、组件表面污染较严重且又无自洁能力时，应设置清洗系统或配置清洗设备。

　　6.2光伏发电系统分类

　　6.2.1光伏发电系统按是否接入公共电网可分为并网光伏发电系统和独立光伏发电系统。

　　6.2.2并网光伏发电系统按接人并网点的不同可分为用户侧光伏发电系统和电网侧光伏发电系统。

　　6.2.3光伏发电系统按安装容量可分为下列三种系统：

　　1小型光伏发电系统：

安装容量小于或等于1MWp.

　　2中型光伏发电系统：

安装容量大于1MWp和小于或等于30MWp.

　　3大型光伏发电系统：

安装容量大于30MWp.

　　6.2.4光伏发电系统按是否与建筑结合可分为与建筑结合的光伏发电系统和地面光伏发电系统。

　　6.3主要设备选择

　　6.3.1光伏组件可分为晶体硅光伏组件、薄膜光伏组件和聚光光伏组件三种类型。

　　6.3.2光伏组件应根据类型、峰值功率、转换效率、温度系数、组件尺寸和重量、功率辐照度特性等技术条件进行选择。

　　6.3.3光伏组件应按太阳辐照度、工作温度等使用环境条件进行性能参数校验。

　　6.3.4光伏组件的类型应按下列条件选择：

　　1依据太阳辐射量、气候特征、场地面积等因素，经技术经济比较确定。

　　2太阳辐射量较高、直射分量较大的地区宜选用晶体硅光伏组件或聚光光伏组件。

　　3太阳辐射量较低、散射分量较大、环境温度较高的地区宜选用薄膜光伏组件。

　　4在与建筑相结合的光伏发电系统中，当技术经济合理时，宜选用与建筑结构相协调的光伏组件。

建材型的光伏组件，应符合相应建筑材料或构件的技术要求。

　　6.3.5用于并网光伏发电系统的逆变器性能应符合接人公用电网相关技术要求的规定，并具有有功功率和无功功率连续可调功能。

用于大、中型光伏发电站的逆变器还应具有低电压穿越功能。

　　6.3.6逆变器应按型式、容量、相数、频率、冷却方式、功率因数、过载能力、温升、效率、输人输出电压、最大功率点跟踪（MPPT），保护和监测功能、通信接口、防护等级等技术条件进行选择。

　　6.3.7逆变器应按环境温度、相对湿度、海拔高度、地震烈度、污秽等级等使用环境条件进行校验。

　　6.3.8湿热带、工业污秽严重和沿海滩涂地区使用的逆变器，应考虑潮湿、污秽及盐雾的影响。

　　6.3.9海拔高度在2000m及以上高原地区使用的逆变器，应选用高原型（G）产品或采取降容使用措施。

　　6.3.10汇流箱应依据型式、绝缘水平、电压、温升、防护等级、输人输出回路数、输人输出额定电流等技术条件进行选择。

　　6.3.11汇流箱应按环境温度、相对湿度、海拔高度、污秽等级、地震烈度等使用环境条件进行性能参数校验。

　　6.3.12汇流箱应具有下列保护功能：

　　1应设置防雷保护装置。

　　2汇流箱的输人回路宜具有防逆流及过流保护；对于多级汇流光伏发电系统，如果前级已有防逆流保护，则后级可不做防逆流保护。

　　3汇流箱的输出回路应具有隔离保护措施。

　　4宜设置监测装置。

　　6.3.13室外汇流箱应有防腐、防锈、防暴晒等措施，汇流箱箱体的防护等级不低于IP54。

　　6.4光伏方阵

　　6.4.1光伏方阵可分为固定式和跟踪式两类，选择何种方式应根据安装容量、安装场地面积和特点、负荷的类别和运行管理方式，由技术经济比较确定。

　　6.4.2光伏方阵中，同一光伏组件串中各光伏组件的电性能参数宜保持一致，光伏组件串的串联数应按下列公式计算：

　　6.4.3光伏方阵采用固定式布置时，最佳倾角应结合站址当地的多年月平均辐照度、直射分量辐照度、散射分量辐照度、风速、雨水、积雪等气候条件进行设计，并宜符合下列要求：

　　1对于并网光伏发电系统，倾角宜使光伏方阵的倾斜面上受到的全年辐照量最大。

　　2对于独立光伏发电系统，倾角宜使光伏方阵的最低辐照度月份倾斜面上受到较大的辐照量。

　　3对于有特殊要求或土地成本较高的光伏发电站，可根据实际需要，经技术经济比较后确定光伏方阵的设计倾角和阵列行距。

　　6.5储能系统

　　6.5.1独立光伏发电站应配置恰当容量的储能装置，并满足向负载提供持续、稳定电力的要求。

并网光伏发电站可根据实际需要配置恰当容量的储能装置。

　　6.5.2独立光伏发电站配置的储能系统容量应根据当地日照条件、连续阴雨天数、负载的电能需要和所配储能电池的技术特性来确定。

　　储能电池的容量应按下式计算：

　　6.5.3用于光伏发电站的储能电池宜根据储能效率、循环寿命、能量密度、功率密度、响应时间、环境适应能力、充放电效率、自放电率、深放电能力等技术条件进行选择。

　　6.5.4光伏发电站储能系统应采用在线检测装置进行智能化实时检测，应具有在线识别电池组落后单体、判断储能电池整体性能、充放电管理等功能，宜具有人机界面和通讯接口。

　　6.5.5光伏发电站储能系统宜选用大容量单体储能电池，减少并联数，并宜采用储能电池组分组控制充放电。

　　6.5.6充电控制器应依据型式、额定电压、额定电流、输人功率、温升、防护等级、输人输出回路数、充放电电压、保护功能等技术条件进行选择。

　　6.5.7充电控制器应按环境温度、相对湿度、海拔高度、地震烈度等使用环境条件进行校验。

　　6.5.8充电控制器应具有短路保护、过负荷保护、蓄电池过充（放）保护、欠（过）压保护及防雷保护功能，必要时应具备温度补偿、数据采集和通信功能。

　　6.5.9充电控制器宜选用低能耗节能型产品。

　　6.6发电量计算

　　6.6.1光伏发电站发电量预测应根据站址所在地的太阳能资源情况，并考虑光伏发电站系统设计、光伏方阵布置和环境条件等各种因素后计算确定。

　　6.6.2光伏发电站上网电量可按下式计算：

　　6.7跟踪系统

　　6.7.1跟踪系统可分为单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。

　　6.7.2跟踪系统的控制方式可分为主动控制方式、被动控制方式和复合控制方式。

　　6.7.3跟踪系统的设计应符合下列要求：

　　1跟踪系统的支架应根据不同地区特点采取相应的防护措施。

　　2跟踪系统宜有通讯端口。

　　3在跟踪系统的运行过程中，光伏方阵组件串的最下端与地面的距离不宜小于300mm.

　　6.7.4跟踪系统的选择应符合下列要求：

　　1跟踪系统的选型应结合安装地点的环境情况、气候特征等因素，经技术经济比较后确定。

　　2水平单轴跟踪系统宜安装在低纬度地区。

　　3倾斜单轴和斜面垂直单轴跟踪系统宜安装在中、高纬度地区。

　　4双轴跟踪系统宜安装在中、高纬度地区。

　　5容易对传感器产生污染的地区不宜选用被动控制方式的跟踪系统。

　　6宜具备在紧急状态下通过远程控制将跟踪系统的角度调整至受风最小位置的功能。

　　6.7.5跟踪系统的跟踪精度应符合下列规定：

　　1单轴跟踪系统跟踪精度不应低于±5°。

　　2双轴跟踪系统跟踪精度不应低于±2°。

　　3线聚焦跟踪系统跟踪精度不应低于±1°。

　　4点聚焦跟踪系统跟踪精度不应低于±0.5°。

　　6.8光伏支架

　　6.8.1光伏支架应结合工程实际选用材料、设计结构方案和构造措施，保证支架结构在运输、安装和使用过程中满足强度、稳定性和刚度要求，并符合抗震、抗风和防腐等要求。

　　6.8.2光伏支架材料宜采用钢材，材质的选用和支架设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。

　　6.8.3支架应按承载能力极限状态计算结构和构件的强度、稳定性以及连接强度，按正常使用极限状态计算结构和构件的变形。

　　6.8.4按承载能力极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的基本组合或偶然组合。

荷载效应组合的设计值应按下式验算：

　　6.8.5按正常使用极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的标准组合。

荷载效应组合的设计值应按下式验算：

　　6.8.6在抗震设防地区，支架应进行抗震验算。

　　6.8.7支架的荷载和荷载效应计算应符合下列规定：

　　1风荷载、雪荷载和温度荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中25年一遇的荷载数值取值。

地面和楼顶支架风荷载的体型系数取1.3。

建筑物立面安装的支架风荷载的确定应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的要求。

　　2无地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式

　　计算：

　　3无地震作用效应组合时，位移计算采用的各荷载分项系数均应取1.0；承载力计算时，无地震作用荷