电化学储能电站设计标准 GB/T51048-2025
9.3 结构
9.3.1 除临时性结构外,电化学储能电站中的建(构)筑物的设计工作年限不应低于50年,安全等级不应低于二级;大型电化学储能电站的主控通信楼、电站厂房、配电装置楼(室)、二次设备间、站用电室的抗震设防类别不应低于乙类,其他功能建筑物不应低于丙类,材料库、车棚等厂区附属建筑物可为丁类。各建(构)筑物的抗震设计应符合现行工程建设强制性国家规范《建筑与市政工程抗震通用规范》GB 55002以及现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223、《建筑抗震设计标准》GB/T 50011和《电力设施抗震设计规范》GB 50260的有关规定。
9.3.2 建(构)筑物结构设计应依据岩土工程勘察资料中的下列内容进行:
1 地质构造、场地稳定性及适宜性评价;
2 岩土类别、分布规律及特性、不良地质作用及特殊性岩土分析、基础选型及地基处理建议;
3 岩土层的物理力学指标,如抗剪强度、压缩模量、地基承载力特征值等,以及工程所需的基坑支护、工程降水设计的相关参数;
4 水埋藏条件、类型、水位变化规律以及地下水、土腐蚀性评价;
5 场地类别、地震动参数以及场地对建(构)筑物抗震的影响;
6 建设可能引起的地质环境问题。
9.3.3 建(构)筑物结构种类宜采用钢筋混凝土结构、钢结构。结构形式可为框架、框架-剪力墙、排架、门式刚架等。主体结构布置应简单、整齐、受力明确,并应根据工艺布置和扩建条件确定,扩建建筑布置应与既有建筑的受力、变形协调。
9.3.4 当室外布置的锂离子电池、钠离子电池、铅酸/铅炭电池预制舱采用双层布置时,支撑上层电池预制舱的结构应满足以下要求:
1 支撑上层电池预制舱的结构宜采用钢筋混凝土框架结构;
2 上部预制舱的设计自重荷载宜按工艺要求的1.1倍取值;
3 装卸舱体的动力系数可采用1.1~1.3;
4 支撑框架结构基础应与首层电池预制舱基础采用一体化基础,并应满足电缆进出线转弯半径及其他工艺要求。
9.3.5 建筑楼面、屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数,应按国家现行标准《建筑结构荷载规范》GB 50009和《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T 5457的有关规定选取。储能电池室楼面活荷载标准值应按实际计算。
9.3.6 建(构)筑物结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行作用组合,并应取各自的最不利作用组合进行设计。
9.3.7 电池预制舱可根据电缆敷设要求采用条型基础、筏板基础或独立基础。建(构)筑物的基础设计应满足强度、变形、抗倾覆和抗滑移验算,并应采取相应的措施,且应符合国家现行标准《构筑物抗震设计规范》GB50191、《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑桩基技术规范》JGJ 94、《建筑地基处理技术规范》JGJ 79等的有关规定。
9.3.8 当基础与舱底封闭墙体形成封闭空间时,应在封闭空间内设置排水装置。
9.3.9 建筑物应设置施工期和使用期间的沉降观测点。主控通信楼、电站厂房、配电装置楼(室)、二次设备间、站用电室、构(支)架的变形测量精度应为二等,其余可为三等。建(构)筑物的变形观测点布置、观测频率应符合现行行业标准《电力工程施工测量技术规范》DL/T 5445的相关规定。
条文说明
9.3.1 对于普通房屋和构筑物的设计工作年限,国家标准《建筑结构 可靠性设计统一标准》GB50068-2018 表 3.3.3 中均为 50 年,实际工 程对于电化学储能站围墙、防火墙、构架的设计工作年限一般与建筑 物相同。从结构设计安全角度考虑,不同的结构设计工作年限会涉及 风荷载、雪荷载取值和结构防腐做法等内容,但影响较小。对于风荷 载、雪荷载取值,国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 第 7.1.2 条中基本雪压均按 50 年基准期,第 8.1.3 条中基本风压亦均按 50 年基准期,故基本无影响。对于结构防腐做法,目前实际建筑工程 中钢结构防腐设计一般为 15 年,行业标准《建筑钢结构防腐蚀技术规 程》JGJ/T251-2011 附录 B 中防腐蚀保护层配套使用年限分类为 2 年~5 年、5 年~10 年、10 年~15 年、>15 年。行业标准《桥梁钢结 构冷喷锌防腐技术条件》JT/T1266-2019 第 5.2.1.1 条中,针对受潮 湿影响的桥梁项目,防腐配套体系最长寿命也仅为 30 年,但其外部环 境与电力工程不同。考虑钢构支架在更换设备时,具备重做防腐涂层。另外,对于设备支架而言,电气设备工 作年限一般为 25 年,但设备更换情况下重复利用支架和基础的情况 较多,故综合技术、经济、便利性考虑,本条规定除临时性结构外,将全 站建 (构) 筑物结构专业的设计工作年限均统一为 50 年。
原标准仅规定了建筑结构安全等级不低于二级,是根据结构破 坏可能产生后果主要是危及人的生命、造成经济损失、产生社会影 响等的严重性确定的。本条与国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068—2018 中表 3.2.1 及条文说明的规定相适应。其对 建筑结构破坏后果严重,对人的生命、经济、社会或环境影响较大者 为二级,且抗震设计中甲、乙类建筑通常为二级。在电力行业中,国 家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049—2011 第 20.1.5 条 将高度大于或等于 200m 的烟囱、主厂房钢筋混凝土煤斗、钢筋混凝 土悬吊锅炉架安全等级为一级,其余建 (构) 筑物均为二级。行业标 准《发电厂土建结构设计规程》DL 5022—2012 第 1.0. 6 条,将高度 大于或等于 200m 且单机容量不小于 200MW 机组的烟囱、主厂房 悬吊煤斗、汽机房屋盖的主要承重结构为一级,围墙、自行车棚为三 级,主要是考虑主厂房悬吊煤斗重量大的特点 (其破坏会影响整个 主厂房结构安全), 以及汽机房屋盖的破坏会危及汽轮发电机重要 设备安全等因素,主厂房悬吊煤斗和汽机房屋架 (面梁) 比主厂房排 架结构提高一级,并非整个主厂房均定义为一级,与国家标准《建筑 结构可靠性设计统一标准》GB 50068—2018 第 3. 2. 2 条中局部提高 一级的规定相一致,如提高某一构件安全等级能大大减少伤亡和损 失,则其安全等级可比整个结构提高一级,反之某一构件破坏不影 响整个结构或其他构件,则其安全等级可降低一级;围墙、自行车棚 为三级,其余为二级。由于电化学储能站占地面积远小于火力发电 厂,围墙对站内正常运行较为重要,同时结合近年来台风对电网变 电站工程破坏案例,如 2015 年 10 月 “彩虹” 台风对广东湛江 500kV 港城变电站、广东广州 500kV 广南变电站等的影响,围墙受损较为 突出,故将围墙安全等级提高至二级,与国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB50049—2011 一致,除临时性结构外,全站建 (构) 筑物 安全等级均不低于二级。
9.3.3 本条规定了电化学储能站建 (构) 筑物的结构形式,并指出 装配式结构的可行性。在储能站扩建方面,建 (构) 筑物在前期建 设和后期扩建时,都需要对结构形式合理性进行考虑。
9.3.4 本条增加了当电池预制舱采用双层布置时,支撑上层电池 预制舱的结构和基础要求。由于电池预制舱更换的可能性较小,但不排除存在更换的可能,为增加了新建支撑结构在后期改造的 安全适应度,除根据工艺提资自重外,还增加了 10% 的后期电池 改造自重裕量。支撑框架对于搬运和装卸舱体的动力系数,参考 了国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 第 5.6.1 条、第 5.6.2 条的规定,可采用 1.1~1.3。本条支撑框架独立设置目的 是避免上层预制舱自重直接承重在下层舱体,减少火灾时结构坍 塌造成的次生灾害及灾害扩大的风险。但由于受空间限制,其在 地下部分的柱基础可考虑与首层预制舱基础联合布置,联合布置 的基础需满足电缆进出线工艺要求,主要是为避免电缆转弯半径 及防火封堵等工艺考虑不足。
9.3.5 根据对多个电池厂家的调研、统计,储能电池室的楼面活 荷载依厂家不同而差别较大。因此,本标准建议具体工程中储能 电池室的楼面活荷载标准值,按该工程实际电池荷载的等效均布 活荷载计算确定。主控制室、二次设备室、通信室以及电缆层等特 殊设备房间的楼面荷载在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009 中没有明确规定,参照现行行业标准《变电站建筑结构设计 技术规程》DL/T5457 的有关规定取用。
9.3.7、9.3.8 目前电池预制舱基础根据电缆敷设要求,一般存在两 种情况,一种为下沉筏板配合四周封闭墙形成电缆夹层,另一种为独 立基础或条基配合电缆埋管。结合舱体固定埋件设置需求,上述两种设计规范。
9.3.9 目前电力工程设施在施工期及工后水平、沉降观测主要执 行的行业标准有《建筑变形测量规范》JGJ 8、《电力工程施工测量技 术规范》DL/T 5445。其中,《电力工程施工测量技术规范》DL/T 5445—2010 尚未明确储能电站的相关测量等级,该规范第 11.7.2 条中规定建 (构) 筑物沉降观测点需要按设计图纸布设,对于烟囱 水塔、煤 (油) 仓 (罐) 等圆形建 (构) 筑物,一般沿周边与基础轴线相 交的对称位置上布点,点数不少于 4 个,主要规定了特殊形状的基 础布点数量;对于变电容量 120MWA 及以上变压器的基础一般 在四周布点,其在变电站中重要性大,数量少;对于其他建 (构) 筑 物均规定了详细的布点要求。考虑电化学储能电站室外布置的预 制舱在运输、吊装过程具有一定的变形能力,且舱体对基础变形敏 感度不高,加之预制舱数量多、基础主要为细条状结构,故不强制 要求在每个预制舱基础四周设置沉降观测点,实际工程中可根据 地基复杂程度,按设计图纸要求进行合理布置。本次修订仅明确 了站内建 (构) 筑物在施工期和使用期间均需要进行沉降观测以及 变形测量精度,对于各种观测点布置、观测频率与现行行业标准 《电力工程施工测量技术规范》DL/T 5445 保持一致。对于站内 基坑及站址新建边坡时,其变形观测均需满足现行国家标准《建筑 边坡工程技术规范》GB 50330 和《建筑基坑工程监测技术标准》 GB 50497 有相关要求,本标准不对其做重复规定。
原标准仅规定了建筑结构安全等级不低于二级,是根据结构破 坏可能产生后果主要是危及人的生命、造成经济损失、产生社会影 响等的严重性确定的。本条与国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068—2018 中表 3.2.1 及条文说明的规定相适应。其对 建筑结构破坏后果严重,对人的生命、经济、社会或环境影响较大者 为二级,且抗震设计中甲、乙类建筑通常为二级。在电力行业中,国 家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049—2011 第 20.1.5 条 将高度大于或等于 200m 的烟囱、主厂房钢筋混凝土煤斗、钢筋混凝 土悬吊锅炉架安全等级为一级,其余建 (构) 筑物均为二级。行业标 准《发电厂土建结构设计规程》DL 5022—2012 第 1.0. 6 条,将高度 大于或等于 200m 且单机容量不小于 200MW 机组的烟囱、主厂房 悬吊煤斗、汽机房屋盖的主要承重结构为一级,围墙、自行车棚为三 级,主要是考虑主厂房悬吊煤斗重量大的特点 (其破坏会影响整个 主厂房结构安全), 以及汽机房屋盖的破坏会危及汽轮发电机重要 设备安全等因素,主厂房悬吊煤斗和汽机房屋架 (面梁) 比主厂房排 架结构提高一级,并非整个主厂房均定义为一级,与国家标准《建筑 结构可靠性设计统一标准》GB 50068—2018 第 3. 2. 2 条中局部提高 一级的规定相一致,如提高某一构件安全等级能大大减少伤亡和损 失,则其安全等级可比整个结构提高一级,反之某一构件破坏不影 响整个结构或其他构件,则其安全等级可降低一级;围墙、自行车棚 为三级,其余为二级。由于电化学储能站占地面积远小于火力发电 厂,围墙对站内正常运行较为重要,同时结合近年来台风对电网变 电站工程破坏案例,如 2015 年 10 月 “彩虹” 台风对广东湛江 500kV 港城变电站、广东广州 500kV 广南变电站等的影响,围墙受损较为 突出,故将围墙安全等级提高至二级,与国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB50049—2011 一致,除临时性结构外,全站建 (构) 筑物 安全等级均不低于二级。
9.3.3 本条规定了电化学储能站建 (构) 筑物的结构形式,并指出 装配式结构的可行性。在储能站扩建方面,建 (构) 筑物在前期建 设和后期扩建时,都需要对结构形式合理性进行考虑。
9.3.4 本条增加了当电池预制舱采用双层布置时,支撑上层电池 预制舱的结构和基础要求。由于电池预制舱更换的可能性较小,但不排除存在更换的可能,为增加了新建支撑结构在后期改造的 安全适应度,除根据工艺提资自重外,还增加了 10% 的后期电池 改造自重裕量。支撑框架对于搬运和装卸舱体的动力系数,参考 了国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 第 5.6.1 条、第 5.6.2 条的规定,可采用 1.1~1.3。本条支撑框架独立设置目的 是避免上层预制舱自重直接承重在下层舱体,减少火灾时结构坍 塌造成的次生灾害及灾害扩大的风险。但由于受空间限制,其在 地下部分的柱基础可考虑与首层预制舱基础联合布置,联合布置 的基础需满足电缆进出线工艺要求,主要是为避免电缆转弯半径 及防火封堵等工艺考虑不足。
9.3.5 根据对多个电池厂家的调研、统计,储能电池室的楼面活 荷载依厂家不同而差别较大。因此,本标准建议具体工程中储能 电池室的楼面活荷载标准值,按该工程实际电池荷载的等效均布 活荷载计算确定。主控制室、二次设备室、通信室以及电缆层等特 殊设备房间的楼面荷载在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009 中没有明确规定,参照现行行业标准《变电站建筑结构设计 技术规程》DL/T5457 的有关规定取用。
9.3.7、9.3.8 目前电池预制舱基础根据电缆敷设要求,一般存在两 种情况,一种为下沉筏板配合四周封闭墙形成电缆夹层,另一种为独 立基础或条基配合电缆埋管。结合舱体固定埋件设置需求,上述两种设计规范。
9.3.9 目前电力工程设施在施工期及工后水平、沉降观测主要执 行的行业标准有《建筑变形测量规范》JGJ 8、《电力工程施工测量技 术规范》DL/T 5445。其中,《电力工程施工测量技术规范》DL/T 5445—2010 尚未明确储能电站的相关测量等级,该规范第 11.7.2 条中规定建 (构) 筑物沉降观测点需要按设计图纸布设,对于烟囱 水塔、煤 (油) 仓 (罐) 等圆形建 (构) 筑物,一般沿周边与基础轴线相 交的对称位置上布点,点数不少于 4 个,主要规定了特殊形状的基 础布点数量;对于变电容量 120MWA 及以上变压器的基础一般 在四周布点,其在变电站中重要性大,数量少;对于其他建 (构) 筑 物均规定了详细的布点要求。考虑电化学储能电站室外布置的预 制舱在运输、吊装过程具有一定的变形能力,且舱体对基础变形敏 感度不高,加之预制舱数量多、基础主要为细条状结构,故不强制 要求在每个预制舱基础四周设置沉降观测点,实际工程中可根据 地基复杂程度,按设计图纸要求进行合理布置。本次修订仅明确 了站内建 (构) 筑物在施工期和使用期间均需要进行沉降观测以及 变形测量精度,对于各种观测点布置、观测频率与现行行业标准 《电力工程施工测量技术规范》DL/T 5445 保持一致。对于站内 基坑及站址新建边坡时,其变形观测均需满足现行国家标准《建筑 边坡工程技术规范》GB 50330 和《建筑基坑工程监测技术标准》 GB 50497 有相关要求,本标准不对其做重复规定。
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