光伏水源工程太阳能提灌站试点项目实施方案.docx
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光伏水源工程太阳能提灌站试点项目实施方案
光伏水源工程（太阳能提灌站）试点项目
实施方案
一、项目概况2
1.1自然社会条件2
1.2项目区农业产业结构情况3
1.3项目水利现状、存在问题及需求3
1.4太阳能资源情况4
1.5道路交通问题4
二、项目建设任务及规模6
2.1项目建设内容6
2.2项目建设规模7
2.3项目建设目标8
三、项目设计依据、设计报告及设计图纸9
3.1项目设计依据9
3.1.1勘测结果10
3.2项目的设计11
3.3工程量统计17
3.4设计图纸21
四、投资概算及资金来源22
4.1投资概算22
4.2资金来源22
五、项目实施管理29
5.1项目施工组织设计29
5.2项目施工管理30
5.3项目建设工期31
六、建后管护32
七、效益分析34
6.1经济效益34
6.2社会效益分析34
6.3生态效益分析34
6.4经济（财务）评价34
一、项目概况
1.1自然社会条件
项目区位于某境内。
##镇成立于1998年10月，由原彝族镇和街道办事处合并组成，是攀枝花市五个少数民族镇镇之一，是四川省小城镇建设试点镇。
根据市委、市政府决定，2009年12月1日至2019年12月1日，移交攀枝花钒钛产业园区委托管理。
位于东部，东、北面临金沙江与盐边县隔江相望，南与大龙潭彝族镇毗连，西与总发镇、东区银江镇接壤。
全镇幅员面积98.37平方公里，最高海拔2152米，最低海拔987米，地势西高东低，西部为山地，向东逐步过渡到河谷地。
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。
其性能参数为：
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
1
潜水泵上水管
m
250
DN114热镀锌管（4mm）
2
泵房上水管
m
1000
DN121无缝钢管（5mm）
3
泵房上水管
m
1500
DN121无缝钢管（4.5mm）
4
取水形式潜水泵
台
2
二台（一用一备）
5
提水方法水泵增压
台
3
三台（二用一备）
6
提水总高程
m
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
1
泵房8.5*3
m2
25.5
高度3.5m
2
道路
m
300
2m宽0.1m厚C25砼路面
3
现有水池
m3
1100
6口100m3，1口500m3
4
输电距离
m
470
太阳能阵列至泵房200m，泵房至潜水泵270m
5
水泵电源控制台
套
1
6
取水泵电源控制
套
1
7
水泵取水池
m3
48
8
简易取水设施
套
1
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°35′02.76″，E101°49′56.76″，Z982m。
泵站及泵房抽水池布置点为金歇路旁N26°35′05.41″，E101°49′52.11″，Z1010m。
高位蓄水池在N26°34′45.66″，E101°48′59.18″，Z1210m。
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。
∑ζ-各附件阻力系数之和
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
m
高程
m
提水杨
程m
水泵型号
功率
KW
杨程范围
m
金沙江
250
982
28
WQ60-65/-15
15
65
表1-3泵站水泵选型表
提水地名
管长
m
高程
m
提水杨
程m
水泵型号
功率
KW
杨程范围
m
泵房抽水池
2500
1010
270
MD25—50*6
45
300
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；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。
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
单位
数量
一
第一部分：
建筑工程部分
（一）
泵站
1
泵站场坪工程
土方开挖
m3
327.50
石方开挖
m3
112.50
土石方回填
m3
78.75
M7.5浆砌石
m3
52.50
2
排水沟
m
50.00
土方开挖
m3
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