乾貨！從頭到尾打造8KW家用光伏電站系統

03-06

2017年被認為是戶用光伏系統爆發是增長元年，如今光伏越來越火，但大多數小夥伴對戶用光伏系統的建造非常模糊。這次小編將從組件、逆變器、線纜、配電櫃的選型到整體設計方案和詳細清單以及電站收益預測全方面分享8kW光伏電站設計過程。

項目地勘察

下圖為浙江嘉善地區某農戶自建住宅，南北朝向，在閑置的樓頂裝上光伏電站，選用的是300Wp的組件，經過測算,樓頂面積可以安裝30塊組件。

圖1 現場圖

系統設計

組件的朝向、傾角完全一致，分為三個相同的組串，每串10塊組件，接到逆變器的直流側，如下圖所示。

1、設計方案

圖2 系統設計原理圖

2、材料清單表

根據現場勘察結果和系統設計方案，選擇系統安裝需要的材料設備，下表為該光伏系統所需材料清單列表。

表1 材料清單列表

材料設備的選擇

1、光伏組件的選擇

該用戶希望裝機容量盡量大，故在設計時幫客戶選擇了300Wp的高效組件，該組件有著優異的低輻照性能，其技術參數如下：

圖3 300W組件參數

? 組件的主要參數Pm=300Wp;

Voc=39.8V, Vmpp=32.6V，Imp=9.19A，Isc=9.77A。

? 根據組件的型號和敷設的數量計算得到9.0KWp(300Wp*30塊)的裝機容量。

根據裝機容量、組件實際排布情況來選擇合適的逆變器。

2、併網逆變器的選擇

該項目容量為9kWp且併網電壓為220V，故選擇單相三路GCI-1P8K-4G這款光伏逆變器，超配比為1.125倍。

圖4 GCI-1P8K-4G逆變器外觀圖

表2 8kW逆變器電氣參數

3、直流側線纜選擇

直流線纜多為戶外鋪設，需要具備防潮、防晒、防寒、防紫外線等性能，因此分散式光伏系統中的直流線纜一般選擇光伏認證的專用線纜，考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2。

圖5 光伏直流線纜圖示

4、交流側線纜的選擇

交流線纜主要用於逆變器交流側至交流匯流箱或交流併網櫃，可選用YJV型電纜。長距離鋪設還要考慮到電壓損失和載流量大小，8KW單相機交流線纜推薦使用YJV-3*10mm2。

表3 交流線纜選型表

圖6 配電箱電氣設計圖

內部設備選型說明：

斷路器

斷路器的一端接逆變器，一端接電網側;交流斷路器一般選擇逆變器最大交流輸出電流的1.25倍以上，8kW逆變器交流輸出最大電流為36.6A，即至少選擇50A的斷路器。

熔斷器

當浪涌保護器被雷電擊穿失效，從而造成迴路短路故障，為切斷短路電流，需要在浪涌保護器加一組熔斷器，熔斷器8kW戶用光伏系統典型設計。

浪涌保護器

本項目選用限壓型SPD，2P的浪涌保護器，選擇規格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。

自複式過欠壓保護器

過欠壓保護器能夠自動檢測線路電壓，當線路中過電壓和欠電壓超過規定值時能夠自動斷開。本項目使用的自複式過欠壓保護器規格為工作電壓 AC 220V 50HZ，額定電流50A, 過電壓值 AC270±5V，欠電壓值AC170±5V,保護動作時間≤1s，延時接通時間≤1min。

刀開關(隔離開關)

刀開關或隔離開關會有明顯的斷開點，可以後端檢修和維護人員的安全。刀開關選擇額定電流為63A的刀閘。

系統接線方式

圖7 組件逆變器接入方式

系統安裝施工

1、支架安裝方案

本次項目為斜屋面琉璃瓦屋頂，在安裝支架時一般採用主支撐構件與琉璃瓦下層屋面固定，來支撐支架主梁及橫樑，組件與橫樑之間採用鋁合金壓塊壓接。在安裝過程中，務必要做好屋面的防水工作並且合理的布置線纜。

第一步：移開琉璃瓦，用自攻螺釘將彎鉤固定

第二步：用T型螺釘栓將導軌固定在彎鉤上，然後用中壓塊及邊壓塊將光伏組件固定在導軌上

圖8 支架安裝方式

2、組件排布接線方案

光伏方陣的現場安裝、排布和接線需要注意一下幾個問題：

光伏方陣應謹慎布線
(防止損壞的發生)，以儘可能減少線與線之間、線與地之間故障發生的可能性。
安裝時應檢查所有連接的牢固性和極性
以減少調試、運行和後期維護過程中的故障風險和電弧發生的可能性。
光伏方陣應按使導電迴路面積最小的方式布線
以降低雷電導致的過電壓值。光伏組串正極和負極電纜應從同一側平行敷設，參考下圖所示的平行敷設方式。

圖9 橫向排布接線方式

圖10 豎向排布接線方式

圖11 對向排布接線方式

3、直流線纜製作和接線

圖12 光伏直流線纜製作和接線工具

圖13 光伏直流線纜製作示圖

註：為了確保直流連接器的使用壽命，請使用專業扭力扳手擰緊直流端子。

(擰的過緊端子內部可能產生裂痕)

5、交流線纜接線

圖14 交流線纜製作和連接示圖

6、接地措施

地線是光伏系統正常運行的關鍵，在房屋附近土層較厚、潮濕的地點，挖1.5m深坑根據供電公司要求，埋入50*5mm扁鋼或者φ12的圓鋼，添加降阻劑並引出地線，地線接到組件的支架上，同時組件邊框也必須接到支架上，接地電阻應小於 4Ω。

圖15 系統接地示意圖

圖16 現場系統實況圖

收益計算

1、發電量估算

圖17 浙江地區日照時數表

裝機容量9kW，PR=80%，浙江地區的光照按照全年每天3.6小時計算，(參照——全國各省峰值日照時數)，全年發電估計時間為1326小時，預估該項目首年發電量10512度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。

表4 系統發電評估表

註：10年累計發電量9.9萬度電，25年累計發電量超過23萬度電。

2、實際應用案例

下面監控數據為一台按裝在浙江省嘉興市南湖區的8kW逆變器在2017年12月08日的發電情況，通過GPRS監控看到在中午13:20出現最高併網功率7.08kW，累計日發電量34.7度。當天天氣非常好，發電量正常。

圖18 系統實時併網功率

圖19 系統2017年12月發電概況

圖20 系統2018年1月發電概況

結論

本文以8KW光伏系統設計為例，在裝機容量儘可能大的前提下進行了光伏電站的各方面設計，包括相關設備的選型、整體設計方案、材料清單及發電量的收益計算，給後續光伏電站的施工做了正確的引導，避免了人力物力的浪費，保證了光伏電站的質量和收益。