2017年被認(rèn)為是戶用光伏系統(tǒng)爆發(fā)是增長(zhǎng)元年，如今光伏越來(lái)越火，但大多數(shù)小伙伴對(duì)戶用光伏系統(tǒng)的建造非常模糊。這次光伏君將從組件、逆變器、線纜、配電柜的選型到整體設(shè)計(jì)方案和詳細(xì)清單以及電站收益預(yù)測(cè)全方面分享8kW光伏電站設(shè)計(jì)過(guò)程。
1 項(xiàng) 目 地 勘 察
下圖為浙江嘉善地區(qū)某農(nóng)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(jīng)過(guò)測(cè)算,樓頂面積可以安裝30塊組件。
▲圖1 現(xiàn)場(chǎng)圖
2 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)
組件的朝向、傾角完全一致，分為三個(gè)相同的組串，每串10塊組件，接到逆變器的直流側(cè)，如下圖所示。
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1、設(shè)計(jì)方案
▲圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖
2、材料清單表
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇系統(tǒng)安裝需要的材料設(shè)備，下表為該光伏系統(tǒng)所需材料清單列表。
▼表1 材料清單列表
3 材 料 設(shè) 備 的 選 擇
1、光伏組件的選擇
該用戶希望裝機(jī)容量盡量大，故在設(shè)計(jì)時(shí)幫客戶選擇了300Wp的高效組件，該組件有著優(yōu)異的低輻照性能，其技術(shù)參數(shù)如下：
▲圖3 300W組件參數(shù)
? 組件的主要參數(shù)Pm=300Wp；
Voc=39.8V, Vmpp=32.6V，Imp=9.19A，Isc=9.77A。
? 根據(jù)組件的型號(hào)和敷設(shè)的數(shù)量計(jì)算得到9.0KWp（300Wp*30塊）的裝機(jī)容量。
根據(jù)裝機(jī)容量、組件實(shí)際排布情況來(lái)選擇合適的逆變器。
2、并網(wǎng)逆變器的選擇
該項(xiàng)目容量為9kWp且并網(wǎng)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(shù)
3、直流側(cè)線纜選擇
直流線纜多為戶外鋪設(shè)，需要具備防潮、防曬、防寒、防紫外線等性能，因此分布式光伏系統(tǒng)中的直流線纜一般選擇光伏認(rèn)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(cè)線纜的選擇
交流線纜主要用于逆變器交流側(cè)至交流匯流箱或交流并網(wǎng)柜，可選用YJV型電纜。長(zhǎng)距離鋪設(shè)還要考慮到電壓損失和載流量大小，8KW單相機(jī)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(shè)計(jì)圖
內(nèi)部設(shè)備選型說(shuō)明：
斷路器
斷路器的一端接逆變器，一端接電網(wǎng)側(cè)；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(dāng)浪涌保護(hù)器被雷電擊穿失效，從而造成回路短路故障 ，為切斷短路電流，需要在浪涌保護(hù)器加一組熔斷器，熔斷器8kW戶用光伏系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)。
浪涌保護(hù)器
本項(xiàng)目選用限壓型SPD，2P的浪涌保護(hù)器，選擇規(guī)格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。
自復(fù)式過(guò)欠壓保護(hù)器
過(guò)欠壓保護(hù)器能夠自動(dòng)檢測(cè)線路電壓，當(dāng)線路中過(guò)電壓和欠電壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)能夠自動(dòng)斷開。本項(xiàng)目使用的自復(fù)式過(guò)欠壓保護(hù)器規(guī)格為工作電壓 AC 220V 50HZ，額定電流50A, 過(guò)電壓值 AC270±5V，欠電壓值A(chǔ)C170±5V,保護(hù)動(dòng)作時(shí)間≤1s，延時(shí)接通時(shí)間≤1min。
刀開關(guān)（隔離開關(guān)）
刀開關(guān)或隔離開關(guān)會(huì)有明顯的斷開點(diǎn)，可以后端檢修和維護(hù)人員的安全。刀開關(guān)選擇額定電流為63A的刀閘。
系統(tǒng)接線方式
▲圖7 組件逆變器接入方式
4 系 統(tǒng) 安 裝 施 工
1、支架安裝方案
本次項(xiàng)目為斜屋面琉璃瓦屋頂，在安裝支架時(shí)一般采用主支撐構(gòu)件與琉璃瓦下層屋面固定，來(lái)支撐支架主梁及橫梁，組件與橫梁之間采用鋁合金壓塊壓接。在安裝過(guò)程中，務(wù)必要做好屋面的防水工作并且合理的布置線纜。
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(dǎo)軌固定在彎鉤上，然后用中壓塊及邊壓塊將光伏組件固定在導(dǎo)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(xiàn)場(chǎng)安裝、排布和接線需要注意一下幾個(gè)問(wèn)題：
?光伏方陣應(yīng)謹(jǐn)慎布線
（防止損壞的發(fā)生），以盡可能減少線與線之間、線與地之間故障發(fā)生的可能性。
?安裝時(shí)應(yīng)檢查所有連接的牢固性和極性
以減少調(diào)試、運(yùn)行和后期維護(hù)過(guò)程中的故障風(fēng)險(xiǎn)和電弧發(fā)生的可能性。
?光伏方陣應(yīng)按使導(dǎo)電回路面積最小的方式布線
以降低雷電導(dǎo)致的過(guò)電壓值。光伏組串正極和負(fù)極電纜應(yīng)從同一側(cè)平行敷設(shè)，參考下圖所示的平行敷設(shè)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(duì)向排布接線方式
3、直流線纜制作和接線
▲圖12 光伏直流線纜制作和接線工具
▲圖13 光伏直流線纜制作示圖
注：為了確保直流連接器的使用壽命，請(qǐng)使用專業(yè)扭力扳手?jǐn)Q緊直流端子。
（擰的過(guò)緊端子內(nèi)部可能產(chǎn)生裂痕）
5、交流線纜接線
▲圖14 交流線纜制作和連接示圖
6、接地措施
地線是光伏系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，在房屋附近土層較厚、潮濕的地點(diǎn)，挖1.5m深坑根據(jù)供電公司要求，埋入50*5mm扁鋼或者φ12的圓鋼，添加降阻劑并引出地線，地線接到組件的支架上，同時(shí)組件邊框也必須接到支架上，接地電阻應(yīng)小于 4Ω。
▲圖15 系統(tǒng)接地示意圖
▲圖16 現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)實(shí)況圖
5 收 益 計(jì) 算
1、發(fā)電量估算
▲圖17 浙江地區(qū)日照時(shí)數(shù)表
裝機(jī)容量9kW，PR=80%，浙江地區(qū)的光照按照全年每天3.6小時(shí)計(jì)算，（參照——全國(guó)各省峰值日照時(shí)數(shù)），全年發(fā)電估計(jì)時(shí)間為1326小時(shí)，預(yù)估該項(xiàng)目首年發(fā)電量10512度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。
▼表4 系統(tǒng)發(fā)電評(píng)估表
注：10年累計(jì)發(fā)電量9.9萬(wàn)度電，25年累計(jì)發(fā)電量超過(guò)23萬(wàn)度電。
2、實(shí)際應(yīng)用案例
下面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為一臺(tái)按裝在浙江省嘉興市南湖區(qū)的8kW逆變器在2017年12月08日的發(fā)電情況，通過(guò)GPRS監(jiān)控看到在中午13:20出現(xiàn)最高并網(wǎng)功率7.08kW，累計(jì)日發(fā)電量34.7度。當(dāng)天天氣非常好，發(fā)電量正常。
▲圖18 系統(tǒng)實(shí)時(shí)并網(wǎng)功率
▲圖19 系統(tǒng)2017年12月發(fā)電概況
▲圖20 系統(tǒng)2018年1月發(fā)電概況
6 結(jié) 論
本文以8kW光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，在裝機(jī)容量盡可能大的前提下進(jìn)行了光伏電站的各方面設(shè)計(jì)，包括相關(guān)設(shè)備的選型、整體設(shè)計(jì)方案、材料清單及發(fā)電量的收益計(jì)算，給后續(xù)光伏電站的施工做了正確的引導(dǎo)，避免了人力物力的浪費(fèi)，保證了光伏電站的質(zhì)量和收益。