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8kW 户用光伏系统典型设计

2017年被认为是户用光伏系统爆发是增长元年,如今光伏越来越火,但大多数小伙伴对户用光伏系统的建造非常模糊。这次小编将从组件、逆变器、线缆、配电柜的选型到整体设计方案和详细清单以及电站收益预测全方面分享8kW光伏电站设计过程。

项目地勘察

下图为浙江嘉善地区某农户自建住宅,南北朝向,在闲置的楼顶装上光伏电站,选用的是300Wp的组件,经过测算,楼顶面积可以安装30块组件。

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图1 现场图

系统设计

组件的朝向、倾角完全一致,分为三个相同的组串,每串10块组件,接到逆变器的直流侧,如下图所示。

1、设计方案

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图2 系统设计原理图

2、材料清单表

根据现场勘察结果和系统设计方案,选择系统安装需要的材料设备,下表为该光伏系统所需材料清单列表。

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表1 材料清单列表

材料设备的选择

1、光伏组件的选择

该用户希望装机容量尽量大,故在设计时帮客户选择了300Wp的高效组件,该组件有着优异的低辐照性能,其技术参数如下:

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图3 300W组件参数

➀ 组件的主要参数Pm=300Wp;

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

➁ 根据组件的型号和敷设的数量计算得到9.0KWp(300Wp*30块)的装机容量。

根据装机容量、组件实际排布情况来选择合适的逆变器。

2、并网逆变器的选择

该项目容量为9kWp且并网电压为220V,故选择单相三路GCI-1P8K-4G这款光伏逆变器,超配比为1.125倍。

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图4 GCI-1P8K-4G逆变器外观图

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表2 8kW逆变器电气参数

3、直流侧线缆选择

直流线缆多为户外铺设,需要具备防潮、防晒、防寒、防紫外线等性能,因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏认证的专用线缆,考虑到直流插接件和光伏组件输出电流,目前常用的光伏直流电缆为PV1-F 1*4mm²。

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图5 光伏直流线缆图示

4、交流侧线缆的选择

交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜,可选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小,8KW单相机交流线缆推荐使用YJV-3*10mm²。

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表3 交流线缆选型表

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图6 配电箱电气设计图

内部设备选型说明:

断路器

断路器的一端接逆变器,一端接电网侧;交流断路器一般选择逆变器最大交流输出电流的1.25倍以上 ,8kW逆变器交流输出最大电流为36.6A,即至少选择50A的断路器。

熔断器

当浪涌保护器被雷电击穿失效,从而造成回路短路故障 ,为切断短路电流,需要在浪涌保护器加一组熔断器,熔断器8kW户用光伏系统典型设计。

浪涌保护器

本项目选用限压型SPD,2P的浪涌保护器,选择规格Uc~385V,Imax≥20KA,In:≥10KA,Up≤1.5KV。

自复式过欠压保护器

过欠压保护器能够自动检测线路电压,当线路中过电压和欠电压超过规定值时能够自动断开。本项目使用的自复式过欠压保护器规格为工作电压 AC 220V 50HZ,额定电流50A, 过电压值 AC270±5V,欠电压值AC170±5V,保护动作时间≤1s,延时接通时间≤1min。

刀开关(隔离开关)

刀开关或隔离开关会有明显的断开点,可以后端检修和维护人员的安全。刀开关选择额定电流为63A的刀闸。

系统接线方式

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图7 组件逆变器接入方式

系统安装施工 

1、支架安装方案

本次项目为斜屋面琉璃瓦屋顶,在安装支架时一般采用主支撑构件与琉璃瓦下层屋面固定,来支撑支架主梁及横梁,组件与横梁之间采用铝合金压块压接。在安装过程中,务必要做好屋面的防水工作并且合理的布置线缆。

第一步:移开琉璃瓦,用自攻螺钉将弯钩固定

第二步:用T型螺钉栓将导轨固定在弯钩上,然后用中压块及边压块将光伏组件固定在导轨上

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图8 支架安装方式

2、组件排布接线方案

光伏方阵的现场安装、排布和接线需要注意一下几个问题:

光伏方阵应谨慎布线

(防止损坏的发生),以尽可能减少线与线之间、线与地之间故障发生的可能性。

安装时应检查所有连接的牢固性和极性

以减少调试、运行和后期维护过程中的故障风险和电弧发生的可能性。

光伏方阵应按使导电回路面积最小的方式布线

以降低雷电导致的过电压值。光伏组串正极和负极电缆应从同一侧平行敷设,参考下图所示的平行敷设方式。

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图9 横向排布接线方式

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图10 竖向排布接线方式

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图11 对向排布接线方式

3、直流线缆制作和接线

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图12 光伏直流线缆制作和接线工具

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图13 光伏直流线缆制作示图

注:为了确保直流连接器的使用寿命,请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。

(拧的过紧端子内部可能产生裂痕)

5、交流线缆接线

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图14 交流线缆制作和连接示图

6、接地措施

地线是光伏系统正常运行的关键,在房屋附近土层较厚、潮湿的地点,挖1.5m深坑根据供电公司要求,埋入50*5mm扁钢或者φ12的圆钢,添加降阻剂并引出地线,地线接到组件的支架上,同时组件边框也必须接到支架上,接地电阻应小于 4Ω。

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图15 系统接地示意图

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图16 现场系统实况图

收益计算

1、发电量估算

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图17 浙江地区日照时数表

装机容量9kW,PR=80%,浙江地区的光照按照全年每天3.6小时计算,(参照——全国各省峰值日照时数),全年发电估计时间为1326小时,预估该项目首年发电量10512度。首年衰减为2.5%,25年末最低功率为80%。

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表4 系统发电评估表

注:10年累计发电量9.9万度电,25年累计发电量超过23万度电。

2、实际应用案例

下面监控数据为一台按装在浙江省嘉兴市南湖区的8kW逆变器在2017年12月08日的发电情况,通过GPRS监控看到在中午13:20出现最高并网功率7.08kW,累计日发电量34.7度。当天天气非常好,发电量正常。

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图18 系统实时并网功率

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图19 系统2017年12月发电概况

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图20 系统2018年1月发电概况

结论

本文以8kW光伏系统设计为例,在装机容量尽可能大的前提下进行了光伏电站的各方面设计,包括相关设备的选型、整体设计方案、材料清单及发电量的收益计算,给后续光伏电站的施工做了正确的引导,避免了人力物力的浪费,保证了光伏电站的质量和收益。


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