光伏水源工程太阳能提灌站试点项目实施方案Word格式文档下载.docx
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全镇耕地面积265公顷。
##镇属位于川滇黔资源金三角腹心地带,地处攀西大裂谷的一部份，地势西高东低，西部为山地，向东逐步过渡到河谷地。
地貌属低中山剥蚀区，新构造运动是形成地形地貌骨架、山川走向沿山坡走向；
其原始地貌形态为金沙江河谷切割及剥蚀斜坡地貌，冲沟较为发育。
地质表层为冲积土和回填土，下层为强风化闪长岩，岩体较为破碎。
金沙江沿岸多是断续的狭长台阶地，各支流水系沿岸多是连珠状的山间盆地、台阶地。
主要地层岩性为石英闪内长岩、花岗岩、昔格达岩等。
土壤以羊毛砂为主，占50%，红壤土占20%，粘土30%。
全镇辖金江、保安营、鱼塘、斑鸠湾、马海达5个行政村41个村民小组及金江、大沙坝、小鲊石、阿基鲁4个社区27个居民小组。
全镇总人口25800多人，其中常住人口6399户19325人，暂住人口6500多人。
在常住人口中，农业人口2525户7981人，非农业人口3874户11344人，少数民族人口6000多人。
在农业人口中，农业劳动力人口4594人。
全镇经济以城市经济为主，占经济总量的90%，农业在全镇经济中处于辅助地位。
辖区有各类企业单位98个（其中民营企业92个），个体工商户1209多个。
2012年，全镇GDP22175万元，其中第一产业3318万元，第二产业510万元，第三产业13754万元。
财政收入2570万元，农业产值5468万元,农民人均纯收入9533元。
1.2项目区农业产业结构情况
项目区的农业有着得天独厚的优势。
有丰富的光热和土地资源。
农作物总面积730公顷，粮食总产量2568吨，其中小春177吨，大春2391吨。
蔬菜面积193公顷，蔬菜总产量11438吨。
水果面积353公顷，水果总产量2000吨。
生猪出栏8400头。
农业产值5468万元。
主要农牧产品：
主要物产有水稻、玉米、红薯、花生、蔬菜、芒果、荔枝、桂圆、香蕉等。
家禽、家蓄产品主要有猪、牛、羊、鸡、鸭等。
1.3项目水利现状、存在问题及需求
全镇河川径流多由雨洪产生，全年75%-85%的河川径流集中在6-10月份。
多年平均水资源总量1856万m3，水资源可利用率仅20%。
地表水水源工程由蓄水、引水、提水工程组成，年总蓄水量632万立方米。
地下水资源有限，开采成本高，水量得不到保障。
在结合当地实际，本着轻重缓急、突出重点、循序渐进、保证质量的原则，对本项目内的用水设施进行配套，使建设后的水利工程设施达到设计标准，能够发挥工程最大效益，提高灌溉保证率和水的有效利用率，节约水量，改善保灌面积，发展经济林木面积，改善生态环境，不断提高当地农业综合生产能力和灌区现代化管理水平。
该提灌站位于某金江村境内，提水水源点位于金沙江，设计提水总扬程365米。
1.4太阳能资源情况
项目区有丰富的太阳能资源。
攀枝花市处于东经101°
14′～102°
24′，北纬26°
07′～27°
35′，其海拔高度最低937m，最高4195.5m，地貌类型以低中山和中山为主，占全市面积的88.38%，年均辐射总量5600～6300MJ／㎡，直接辐射年总量3100～4100MJ／㎡，光合有效辐射2300～2700MJ／㎡；
年日照时数2300～2700小时；
日照时数≥6小时的年平均天数达260天以上；
日照百分率在53～61%之间变化；
全年晴日数（日平均低云量<
2.0）为106～152天。
辐射量在时空分布上不均匀，总体上有南多北少的趋势，在年内变化上，干季多于雨季，其中3～5月辐射最多，11、12月最少。
根据地区年太阳辐射总量划分为五类太阳能资源地区来看，攀枝花属于二类地区，且与一类地区相差甚少，是全国可开发利用太阳能最好的地区之一，在太阳能产品应用上具有非常优越的自然条件。
1.5道路交通问题
##镇正在成为攀枝花交通枢纽重镇：
成昆铁路沿金沙江横穿其境，攀枝花火车站座落在##镇城镇中心，是攀枝花的客运站，也是北线物资进出的重要货站，位于我镇边缘的迤资火车站，属昆明局管，是攀枝花市的物资与广西、云南出海口相连的最经济、最捷径的铁路货运窗口；
正在建设中的攀枝花机场位于##镇保安营村，距镇政府所在地11公里，有专线公路相连，它是攀枝花联系外界的重要窗口；
拟建中的成昆高速公路要穿越##镇的五个行政村，仅在镇境内就有两个出入口，其中，攀枝花市市区的出入口就在距镇政府1.5公里的小乍石地界；
以金江码头为核心的100公里金沙江河道，是攀枝花市内唯一可通航的自然水域，它使##镇与盐边县的新民镇、红格镇、桐子林镇、会理县的鱼乍镇、仁和区的##镇之间增加了一种短距离、低成本的交通联系方式，同时奠定了##镇中心集镇的地位。
水、陆、空三种交通方式，汇集于金江，再加上金江与市中心联系的迎宾大道及与仁和区、总发镇联系的金五公路，共同构筑起了##镇得天独厚的交通、地理优势。
二、项目建设任务及规模
2.1项目建设内容
2.1.1泵站建筑物
1．泵房
管理房及泵房位于位于金沙江左岸岸边金歇路旁N26°
35′05.41″，E101°
49′52.11″，Z1010m，地处某金江村。
距##镇人民政府31100m。
泵站处地面高程1010m，泵房规格为长8.5m、宽3m、高3.5m一层。
2．进水建筑物
本工程采用浮船取水到泵房抽水池N26°
35′02.76″，E101°
49′56.76″，Z982m。
泵房抽水池结构为屯水池（300*200*200）—沉淀池（300*200*200）—清水池（300*400*200）。
3．出水建筑物
高位蓄水池在N26°
34′45.66″，E101°
48′59.18″，Z1210m。
2.1.2水利机械
水泵机组经过比较选型，选用WQ-60-65/-15型潜水泵。
其性能参数为：
额定流量60m3/h，额定扬程65m，配套电机功率15kW；
同时采用潜水泵集成装置，该装置可实现自动引水，且防淤效果好。
泵站水泵选用2台MD25-50*6型水泵。
流量2*25m3/h，扬程300m，配套电机采用变频电机功率2*45kW。
2.1.3光伏、电气设施、设备
太阳能发电系统主要由太阳能光伏阵列、汇流器、逆变器组成。
太阳能光伏阵列由太阳能电池串并联构成，直接把太阳能转换为直流电。
使光伏水泵系统工作在理想工况，需要对电池的最大功率点进行跟踪和调节，通过变频器变频变压改变发电系统的输出功率，使电源和负载之间达到和谐、高效、稳定的工作状态。
太阳能光伏阵列：
太阳能板型号采用JYM245-29V，工作电压29V,额定电流8.22A。
太阳能光伏阵列总功率为170KW，一共有680块多晶硅太阳能板组成。
汇流器：
型号为YVF225M-2/45*2台。
逆变器：
型号为FCPM-45KH（150A）*2台，FCPM15KH（50A）*1台。
2.1.4管道及附件
本工程潜水泵上水管采用DN114热镀锌管（壁厚4mm），总长250米；
泵站上水管采用DN121无缝钢管（壁厚4.5-5mm），总长2500米，其中前1000米管壁厚5mm，后1500米管壁厚4.5mm。
上水管止回阀3个，位置分别位于500、1400、2200米处。
2.2项目建设规模
计划提水量为：
年提水量91000m3/260d/7h=50m3/时，选择水泵流量为50m3/时，提前将水池装满,缓解农业用水时的紧张。
（提水时间为2-6月，共150天1050时，提水量5.25万m3。
可保证应急期间该项目区农业生产用水）。
##2014年省级财政光伏水源工程（太阳能提灌站）特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
项目区概况
1
所属乡镇
##
2
水源
金沙江取水
3
受益人口
人
374
4
受益土地
亩
1300
二
设备参数
潜水泵上水管
m
250
DN114热镀锌管（4mm）
泵房上水管
1000
DN121无缝钢管（5mm）
1500
DN121无缝钢管（4.5mm）
取水形式潜水泵
台
二台（一用一备）
5
提水方法水泵增压
三台（二用一备）
6
提水总高程
365
7
管道出流量
m3/h
2*25
8
装机容量
KW
105
二台45W，一台15KW
三
配套设施
泵房8.5*3
m2
25.5
高度3.5m
道路
300
2m宽0.1m厚C25砼路面
现有水池
m3
1100
6口100m3，1口500m3
输电距离
470
太阳能阵列至泵房200m，泵房至潜水泵270m
水泵电源控制台
套
取水泵电源控制
水泵取水池
48
简易取水设施
浮船取水，高程982m
2.3项目建设目标
1、要求抽水流量50立方米/小时（连续运行）。
太阳能抽水站设备在阳光晴好天气，能满足9：
00-17：
00的运行时间。
2、要求主要关键设备，光伏水泵控制逆变和水泵，具备冗余备份，而且，无设备故障情况下，可以同时参与运行。
三、项目设计依据、设计报告及设计图纸
3.1项目设计依据
1、《光伏提水工程技术规范》SL540-2011
2、《水利水电工程施工组织设计》SL303-2004
3、《水利水电建设工程验收规程》SL223-2008
4、《潜水电泵试验方法》GB/T14848-2002
5、《泵站设计规范》GB/50265-97
6、《井用潜水泵型式和参数》GB-T2816-1991
7、《井用潜水泵技术条件》GB/2817-1991
8、《建筑地基基础设计规范》GB2005-2002
9、《建筑抗震设计规范》GB50007-2001
10、《钢结构设计规范》GB50017-2003
11、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
12、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
13、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
14、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
15、《电气装置安装工程、电缆线路施工及验收规范》GB50168－92
16、《电气装置安装工程及验收规范》GB50256-96、GB50257-96、GB50258-96、GB50259-96
17、《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005
18、《离网型风能、太阳能发电系统用逆变器》GB/T203221.2-2006
19、《单晶硅太阳能电池总规范》GB12632-90
20、《地面用太阳能电池标定的一般规定》GB6497-1986
21、《地面用太阳能电池电性能测试方法》GB6495-86
22、《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535-1988
23、《管线钢管线路焊接施工及验收规范》QCNPC110-2005X80
24、《光伏水泵变频逆变器》Q/YJW01-2012
3.1.1勘测结果
根据1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。
攀枝花市处于我国著名的南北地震带中南段，断裂发育，新构造活动明显，地震活动较为频繁，并不时受到邻区强震的波及和影响。
与地震活动有关的主要活动断裂有：
安宁河、昔格达、箐河、普威和桐子林—李明久断裂带，这些断裂带控制了地震的分布，但这些断裂带距该场地较远。
场地附近未发生过7级以上地震，距拟建场地最近的地震有1945年华坪县6级地震，1956年9月23日鱼鲊6.7级地震及1995年云南武定6.5级地震，1996年云南丽江7.0级地震，2001年永胜6.0级地震，2003年大姚6.2级地震，2008年8月30日攀枝花市拉鲊与会理县绿水镇交界处发生6.1级地震场地属地震波及区。
分析为周边山岭形态的主要形成因素，地质年代久远，对现拟建场地的稳定性影响较小，经初步分析工程使用期间该断层不会对场地造成大的危害，从地壳稳定性来看为较稳定区。
取水点，泵房及泵房抽水池地质基础较稳定，系破碎花岗岩岩石，块径0.2—1M不等，抗洪水冲击力强，取水点江水水流平缓，水流较稳定。
3.2项目的设计
3.2.1建筑物布置
提灌站运行流程为：
浮船取水-泵房抽水池-泵房-高位水池。
太阳能板输电
浮船布置点为金沙江旁N26°
泵站及泵房抽水池布置点为金歇路旁N26°
49′52.11″，Z1010m。
3.2.2水利设计
1、选择管径
本次设计参照国内目前长距离输水工程管材选择和运行的实际经验，结合本工程特点及业主意见，选择无缝钢管、高密聚乙烯给水管（PE）两种管材进行分析比较。
无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道。
钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等 用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，已广泛用钢管来制造。
钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。
钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。
由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。
此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。
高密聚乙烯给水管（PE）是近年来国内新兴起的一种给水管材，目前大量适用于城镇给水管道中。
高密聚乙烯给水管道优点是管材密闭性好、使用寿命长、重量轻、管道内壁光滑、水损较小；
能适应地形应力变化和施工方便等优点。
其缺点是管道承受内压的能力稍小，管道造价较高。
热镀锌管的最大优点是管材强度较高，耐工作压力大，施工敷设方便，接口形式灵活，管道渗漏较少，适用于各种复杂地形和穿越各种障碍，但其缺点是价格相对较高，并需对管道壁进行防腐处理。
结合本次输水工程的实际地形地质情况，以上两种管道材料经过比较，本设计选择管材为热镀锌管及无缝钢管，潜水泵上水管采用热镀锌管，泵站水泵上水管采用热镀锌管。
2、管道直径的确定
a.吸水管路采用热镀锌管及无缝钢管，根据吸水管允许流速V吸=1.2—2m/s，管径按经济流速确定，V进为1.4米/秒。
D进：
为进水管内径mm
Q设：
流量m3/h
V：
经济流速m/s
由上计算结果并查表选用与它接近并大于它的直径得
D进=114mm。
b.上水管路采用无缝钢管长度，根据出水管允许流速V吸=1.2—2m/s，管经按经济流速确定，取V出为1.4米/秒则：
由上计算结果并查表选用与它接近并大于它的直径得：
D出=121mm，114mm。
长距离输水选取压水管的流速为V压=1.2m/s~0.6m/s，流速不得低于0.6m/s，以免管道内产生沉积物。
初选流速为V压=0.9m/s。
则管径Ø
=√（（Q/V）/0.7854）=0.2
选择泵站上水管管径为DN121mm，潜水泵上水管管径为DN114mm。
据现场实测江边至泵站提水高度为28m，压水管长250m。
泵站至高位水池提水高度为270m，压水管长2500m。
3.2.3机组选型
1）水泵扬程计算
先确定管路阻力系数λ，查表取得糙率系数n=0.014，水利半径R=d/4
C=（1/n）*R1/6=37.25
λ=8g/C2=0.0890
hw吸=（λ吸（L吸/D吸）+Σζ吸）V2/2g=0.86
hw吸=（λ吸（L吸/D吸）+Σζ吸）V2/2g=17.7
n—管材粗糙度,取0.014
L—管长,吸水管长12m（无缝钢管壁厚5mm）
d—管径,吸水管管径0.114m
∑ζ-各附件阻力系数之和
hw压=（λ压（L压/D压）+Σζ压）V2/2g=3.14
hw压=（λ压（L压/D压）+Σζ压）V2/2g=66.86
n—管材粗糙度,取0.014
L—管长,泵站水泵上水管长2500m（无缝钢管壁厚4.5-5mm）潜水泵水泵上水管长250m（热镀锌管管壁厚4mm）
d—管径,出水管管径121mm，114mm。
根据计算结果：
潜水泵水泵扬程范围=0.86+17.7+净28=46.56，查表选择:
泵站水泵选用1台WQ60-65/-15,=电机功率15KW，水泵扬程65m。
泵站水泵扬程范围=3.14+66.86+净270=340，查表选择:
泵站水泵选用2台MD25—50*6,流量2*25m3/h,电机功率2*45W，水泵扬程300m。
为降低提水成本，做到高水高用，低水低用，根据水泵性能，选择水泵型号如下表1-2,1-3。
表1-2潜水泵选型表
提水地名
管长
高程
提水杨
程m
水泵型号
功率
杨程范围
金沙江
982
28
WQ60-65/-15
15
65
表1-3泵站水泵选型表
泵房抽水池
2500
1010
270
MD25—50*6
45
3.2.4建筑物设计
1、管道设计：
潜水泵上水管采用DN114热镀锌管（壁厚4mm），总长250米；
输水管道采用DN75mm的PE管，总长580米。
2、水池：
500m3高位水池1口，100m3高位水池6口，总蓄水量1100m3。
3、泵站设计：
泵房抽水池一口，规格为8*3*2m；
泵房规格为8.5*3*3.5m一层；
配电房规格为8.5*3*3.5m一层。
3.2.5控制系统设计
电气设施、设备：
太阳能电池组：
采用多晶硅A级太阳能电池组件，设置智能防雷保护，过流、缺相、过电压、短路保护，水泵自动启动，停止功能。
光伏阵列行间距离的确定：
在冬至日时，太阳高度角度最小，物体阴影是最长的时候，前排光伏阵列的阴影不遮挡后排光伏阵列，经计算行间距离，设计取值为3m。
太阳能电池板组串并联方式，总数量680块，总功率170KW。
太阳能电池分一个组阵，供取水泵及加压泵动力用电，电机总功率PN=45*2+15=105KW。
组阵总数量680块，总功率170KW，组阵太阳能电池安装在海拔1070-1072高程内,有安装太阳能电池场地条件，占地面积1660m2。
输电距离200m。
太阳能电池板阵列布置在山上，为避免受雷击，太阳能电池板阵列设置6根6m高避雷针，避雷针与太阳能电池板支架、防雷汇流箱连接接地，泵房内控制器、逆变器、水泵电机连接接地，接地电阻达到小于10欧姆设计要求。
最大效率跟踪控制（MPPT智能跟踪控制技术），自动监控技术，自动运行，自动保护功能。
采用先进的智能调频控制技术，最优化系统效率，当太阳能光照强度达到一台水泵的功率时，即启动水泵运行，逐一启动水泵，实现主备水泵智能调频切换控制，实现弱光抽水。
当太阳幅照度达到25%左右时，启动取水泵；
当太阳幅照度达到45%左右时，启动加压水泵，在太阳幅照度足够强时，水泵全部投入运行。
在一台水泵启动或停止均使用变频加减来控制，降低水泵启动或停止对管路压力的骤增骤减的现象，延长电气和水泵及管道的使用寿命。
光伏扬水逆变器的选型：
光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率与水泵转速，使输出功率接近太阳电池阵列的最大功率。
日照达到峰值时，水泵以额定转速运行；
当日照很充足时，保证水泵的转速不超过额定转速。
当日照不足时，水泵在低于额定转速的范围内以MPPT方式实时调节水泵的工作功率以适应太阳能电池方阵的发电量，确保系统最大效率利用太阳能发电量，以实现最大功率点跟踪（MPPT）。
在日照较差的情况下也可工作，多云天气也能实现抽水（抽水量视阳光强度而定），否则系统自动停止运行。
光伏扬水逆变器配置：
光伏阵列配置输出功率为P=45*2KW+15KW=105KW；
额定输入电压DC500V—DC670V；
输出三相交流电压AC380V；
运行频率50HZ；
二路输出接口，配置光伏水泵控制逆变器45*2kW，智能自动输出分配控制。
适配水泵电动机功率15KW+105KW。
太阳能电池板680块，另备用10块。
无线通讯远程水位传感监控技术，实现无线水位传感监测控制。
控制系统软件免费升级，可选配远程通信接口，可实现远程计算机对提灌系统的智能监控和管理，降低人工维护成本。
该站为太阳能供水提灌站，根据太阳能提灌站的装机功率，利用太阳能光伏系统作为电源。
电气控制主要包括太阳能电池板、太阳能防雷汇流箱、太阳能水泵专用逆变器、无线通讯水位传感发送、接收器、可编程控制器（PLC）、触摸屏、电缆、穿线管、避雷针、接地装置、浮球式液位开关数量及规格。
保证太阳能扬水系统每天9：
00～17：
00正常工作。
安装太阳电池组件安装要求达到35m/S抗风等级，每个太阳能阵列上下方修建排洪沟，防止滑坡等地质灾害及防护措施。
3.3工程量统计
建筑工程量表
编号
工程名称
第一部分：
建筑工程部分
（一）
泵站
泵站场坪工程
土方开挖
327.50
石方开挖
112.50
土石方回填
78.75
M7.5浆砌石
52.50
排水沟
50.00
升级会员 