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科普 | 8kW户用光伏系统典型设计

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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。

 

▲图1  现场图

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  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。

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设计方案 

▲图2  系统设计原理图

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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。

▼表1  材料清单列表

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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:  

▲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。

 

▲图4   GCI-1P8K-4G逆变器外观图

▼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。 

▲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。

▼表3   交流线缆选型表

 

▲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
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

▲图7  组件逆变器接入方式

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 系 统 安 装 施 工

  1、支架安装方

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  

▲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。

 

▲图9  横向排布接线方式


▲图10  竖向排布接线方式


 

▲图11  对向排布接线方式

3、直流线缆制作和接线

▲图12  光伏直流线缆制作和接线工具

▲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

▲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。

▲图15   系统接地示意图

  

▲图16   现场系统实况图


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   收 益 计 算

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发电量估算

▲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%。

▼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


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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。


 ▲图19  系统2017年12月发电概况


▲图20   系统2018年1月发电概况


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 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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来源  | 锦浪

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