12kW户用光伏系统典型设计过程

前言：

随着分布式发电补贴的下降和光伏电站建造成本的降低，很多用户在选择安装户用光伏系统【tǒng】时，都希望最大【dà】化的利用屋顶的面积，尽【jìn】可能扩大【dà】安装容量，以增加【jiā】发电量【liàng】，保【bǎo】障投资收益率。在我【wǒ】国北方许【xǔ】多地区，以前大屋顶优势【shì】让户【hù】用光伏系统能够达到10kW左右，现在【zài】随着技术的【de】不断进步，和成本的不断优化，三【sān】相12kW逆变器的成本已【yǐ】经快速下降，接近于10kW逆变器的【de】价格，12kW以上户用【yòng】系统【tǒng】迎来大量应用场景【jǐng】。本文将【jiāng】从组件【jiàn】、逆变【biàn】器【qì】，支架、线【xiàn】缆、配电【diàn】箱的选型【xíng】，到整【zhěng】体设【shè】计方案，以及电站收【shōu】益预测等方面，与大家分享【xiǎng】12kW电站的【de】设计过程。

一、设计过程

1.   项目勘察

农【nóng】户自建住宅，水泥平屋顶，经现【xiàn】场【chǎng】勘测【cè】，设计组件排布示意图如下：                

2.  组件选择

在目【mù】前的组件市场上，275W~330W功率段的组【zǔ】件最为常用【yòng】。本文的典型设【shè】计方案直【zhí】流侧建【jiàn】议选择两串输入，可以减少线路损耗，提高【gāo】系【xì】统效率。大家可【kě】根据项目特【tè】点【diǎn】在【zài】下表中选用相应组件【jiàn】方案。

组件规格	每串数量（块）	电站总串数（串)	电站总功率(KW）	组件总数（块）	备注
275W	23	2	12.65	46	任选一种组件 配置方案
280W	23	2	12.88	46
285W	23	2	13.11	46
290W	23	2	13.34	46
295W	23	2	13.57	46
300W	23	2	13.8	46
310W	22	2	13.64	44
315W	22	2	13.86	44
320W	21	2	13.44	42
325W	21	2	13.65	42
330W	21	2	13.86	42

综合考虑了屋【wū】顶面【miàn】积，银行放款条件【jiàn】以【yǐ】及全寿命【mìng】周期的【de】收益，本方案选【xuǎn】用了46片300W多晶高效【xiào】组件，其技【jì】术参数如【rú】下：

根【gēn】据【jù】组件【jiàn】的参数和【hé】数量得到装机容量为 300Wp* 46块=13.80KWp

3.支架方案及组件安装

水泥平屋顶的支架/组件安装步骤如下：

• 预置水泥墩基础
• 用膨胀螺栓固定角铝底座
• 固定角铝底座和角铝斜撑
• 固定角铝后撑和斜撑，然后铺设导轨，用T头螺丝固定
• 安装组件，用中压块和边压块固定

4.逆变器的选择及安装

推荐选用一台纳通NAC12K-DT三相逆变器。

新型高效组件【jiàn】的应用给【gěi】逆变器【qì】的性能提【tí】出了新的需求【qiú】，同【tóng】时随着技术和成本不【bú】断的优化，纳通在考虑实际应用【yòng】要求后，优化【huà】了产【chǎn】品性能，推出了12kW三相逆【nì】变器 NAC12K-DT，最大直流【liú】输【shū】入电压可【kě】达到1100V，有着极高的功率密度和性价【jià】比【bǐ】。直流侧输入电压【yā】提【tí】高后，光伏组件(以多晶60片电池片【piàn】计【jì】算)的单串数【shù】量从原【yuán】来的最多22块扩充到24块 , 子串数【shù】量【liàng】减少，直流侧线缆的用量也随【suí】之减【jiǎn】少，减少【shǎo】的线损，充分提升输【shū】出电量。

此款逆变器体积小，重【chóng】量轻，功【gōng】率密度高，销售售价【jià】接近于10kW逆【nì】变【biàn】器。

逆变器具体参数如下：

其中逆变器接入关键参数如下：

①   串组【zǔ】件开路电压和工作电【diàn】压在【zài】SOC条件【jiàn】下分【fèn】别约【yuē】为922.3V和754.4V，满足逆变器安全【quán】和运行电【diàn】压【yā】需求, 机器运行在满载MPPT范围内。

②   串【chuàn】组件额【é】定【dìng】功率在SOC下为6.9kW，此次示例设计逆变【biàn】器接入2串组串，接入【rù】组件容量13.8kW，超配比1.15。具体接入方法如下：

MPPT1 : 23块/串，1串接入；

MPPT2 : 23块/串，1串接入；

5.逆变器直流端线缆制作和接线

注： 直【zhí】流连【lián】接【jiē】器【qì】如果【guǒ】安装不到位，由【yóu】于【yú】接头接点松脱，接触不【bú】良、电线受潮、绝缘破裂【liè】等原【yuán】因而极易引起【qǐ】直流拉弧现象。为【wéi】确保直流【liú】连接器的安装质量，需要使用专业的压线钳。

 

6. 逆变器交流端线缆接线

7.  线缆的选择

1）直流侧线缆

直流【liú】线缆在户外【wài】铺设，需具备【bèi】极【jí】好的耐热【rè】，耐寒【hán】，耐油【yóu】，耐紫外线等性能，因【yīn】此光伏系统中【zhōng】的直流电缆需采【cǎi】用专用【yòng】光伏电缆，目前常用的光伏专用【yòng】电缆为PV1-F1*4mm²。

2）交流侧线缆

交流线缆用于逆变【biàn】器交流侧【cè】至交流汇流【liú】箱或【huò】交【jiāo】流并网柜【guì】，可以选用【yòng】YJV型号线缆。 长距离铺设还需考【kǎo】虑【lǜ】到电压损失和载流量大【dà】小， 12kW三相【xiàng】机【jī】交流线缆推荐使用YJV-4*6mm²。

8.  配电箱的选择

配电箱内部元件说明：

1）断路器

断路器的一端接【jiē】逆【nì】变器，一端接电网【wǎng】侧，交流断路器一般选【xuǎn】择逆变器【qì】最【zuì】大【dà】输出电流的1.25倍以上， 12kW逆变器交流输出最大【dà】电流为19，至少选择25A/4P的断路【lù】器。

2）自动重合闸电源保护器

电网【wǎng】公司要求在逆变器至电【diàn】网间接入自动重合闸【zhá】电【diàn】源【yuán】保护器【qì】，这【zhè】里选择25A/4P的规格。

3）浪涌保护器

本项目选用限压【yā】型SPD，4P的浪涌保护器，选择规格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。

9.  接地措施

接地是【shì】施【shī】工【gōng】人【rén】员在安装中最容【róng】易忽视的问题。但若不做好接地【dì】，会因设备【bèi】对地绝【jué】缘阻抗过低或漏电流【liú】过【guò】大而报错【cuò】，影响发电量，甚至危害【hài】人身安全【quán】。户用光【guāng】伏系统的接地包括组件测接地，逆变【biàn】器侧接【jiē】地，配电箱侧接地。

选用【yòng】φ12的圆钢或50*5mm的扁钢，埋【mái】入深度1.5m的地【dì】下，光【guāng】伏组件的【de】防雷接地电阻要【yào】求应【yīng】小于10Ω，逆变器和配【pèi】电箱接地【dì】电【diàn】阻应【yīng】小于4Ω。对于达不【bú】到接地电阻要【yào】求的，通【tōng】常采用添加降阻剂或选择土壤率较低【dī】的【de】地方【fāng】埋入。

二．设计方案图及材料清单表：

 

三、 收益计算

本系统安【ān】装【zhuāng】了46块300Wp的【de】高效组件，装机【jī】容【róng】量【liàng】共13.8kW，系统【tǒng】效率=82%，从NASA上导出的光照数据如下表， 项目安【ān】装【zhuāng】地【dì】山东潍坊地区全年日【rì】平均有效【xiào】发电日照【zhào】时数为4.25*365=1551.25小时。

组件首【shǒu】年【nián】衰【shuāi】减2.5%，之后每年衰减0.6%。 可以算出【chū】本【běn】系统【tǒng】25年累计发电量约为40万度。

 

 

四、实际应用案例

下面【miàn】监控数据为【wéi】一台【tái】安装在山东莱阳【yáng】的一台【tái】NAC12KW-DT逆【nì】变器在9-21的发电【diàn】情况，通过GPRS监控【kòng】可以【yǐ】看到，当天【tiān】最高功率为11.91KW, 当日累计发电量【liàng】为83度。逆【nì】变器运行【háng】稳定，发电量符合预期。

结论 

12kW左【zuǒ】右装【zhuāng】机容量的电站在我国北方地区应用较为普遍，通过典【diǎn】型【xíng】设计【jì】的分享让用户对光【guāng】伏系【xì】统【tǒng】的【de】前端设计有了很【hěn】好的了解，给后续光伏电站的施工做了正确的引导【dǎo】，保【bǎo】证了光伏【fú】电站的质量和收益【yì】。

来源：纳通能源