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10kW光伏系統(tǒng)典型設計全過程

 孟永斌 2016-09-23
前言
1
設計過程
 
1.1 項目簡介
項目安裝在某公司的彩鋼瓦屋頂上，屋頂面積在100平，其能夠鋪設40塊光伏組件。最終預設的光伏系統(tǒng)裝機容量可達10kW左右，根據(jù)勘察初步規(guī)劃采用一臺10KW三相雙路的逆變器接入到380V低壓電網(wǎng)的設計方案。后期計算按照上海光照條件。最終設計的光伏組件排布圖如下所示：
圖1 彩鋼瓦屋頂光伏組件排布圖
 
1.2 組件選型
選用常見的晶硅組件，以下是一組常見的組件參數(shù)。
圖2 組件性能參數(shù)
GW10KN-DT可超配至13kW,根據(jù)上海光照條件，考慮全壽命周期進行合理超配，項目選用260Wp組件。
 
1.3 支架選型
10KW的光伏項目可以安裝在很多地方，譬如車棚、別墅、戶用平屋頂、商用彩鋼瓦屋頂?shù)取?/section>
標號1為別墅瓦屋頂、標號2為戶用屋頂、標號3為商用彩鋼瓦屋頂，標號4為商用平屋頂。用戶可以根據(jù)不同的屋頂選擇相應的支架。
本文講述的項目安裝在商用的彩鋼瓦屋頂上。光伏支架采用夾具型的安裝方式，其具體的安裝流程如下所示：
1）將夾具螺絲固定在彩鋼瓦上，采用內(nèi)六角螺絲固定，根據(jù)設計圖紙，一次性固定所有的彩鋼瓦夾具。
2）將導軌用內(nèi)六角螺栓與滑塊螺母固定在夾具上
3）將光伏組件按照圖紙放置于橫梁上，第一塊組件放置完畢后，采用單側壓塊的方式固定。
4）然后依次放置其他組件，采用單雙側壓塊緊貼光伏組件的方式，依次用螺絲將組件固定好。
在安裝過程中，小固提醒您務必要做好屋面的防水工作，合理的布置線纜，留后期運維的通道。
 
1.4 逆變器選擇
根據(jù)實際現(xiàn)場勘察可知，彩鋼瓦屋面為南北方向，傾角在5度左右，因?qū)儆诓煌妫褂脦?路MPPT的10KW逆變器，同時項目所在地的并網(wǎng)點電壓為400V，根據(jù)上述條件，最終選擇了GW10KN-DT的逆變器，其能夠滿足項目現(xiàn)場的需求。
圖3  GW10KN-DT逆變器實物圖
 
1.5 線纜的選擇
直流線纜多為戶外鋪設，其需要防潮、防曬、防寒、防紫外線的特點，所以選擇光伏認證的專用線纜，線徑為 PV1-F 1*4mm2。
交流線纜用于將逆變器交流側與交流并網(wǎng)柜相連，除了要考慮防潮、防曬、防寒、防紫外線，還要考慮到交流電壓損失和線徑載流量，所以選用YJV型電纜，線徑選擇 5*6mm2的線纜。
 
1.6 配電箱的配置
下圖是項目現(xiàn)場使用的10KW交流配電柜接線圖，它是由逆變器端斷路器（標號1）、三相自復式過欠壓保護器（標號2）、浪涌前級保護器（標號3）、浪涌保護器（標號4）刀閘（標號5）組成。
圖4 三相配電柜實物圖
其電氣的接線圖如下所示：
圖5 三相配電柜電氣設計圖
接下來小固就對交流配電柜里面具體的元器件參數(shù)和功能進行介紹：
標號1斷路器（空開）型號一般選擇逆變器最大交流輸出電流的1.25倍，10KW單相逆變器的最大電流為15.2A，故選擇額定電流為20A的斷路器。
標號2自復式過欠壓保護器，
工作電壓：
AC380V 50HZ
過壓保護：
AC460V±15V
欠壓保護：
AC300V±15V 
標號3熔斷器（保險）是一種過電流保護器，當被保護電路的電流超過規(guī)定值，熔絲熔斷使電路斷開起到保護的作用，熔斷器的選擇跟斷路器相同，選用20A的規(guī)格。
標號4浪涌保護器選用限壓型SPD，
具體規(guī)格為Uc：1.1Ug（Ug電網(wǎng)電壓） 
 Imax：40KA
有時也會將電表裝下交流配電柜中，各個地方電網(wǎng)公司的要求不一樣，使得交流配電柜內(nèi)部低壓配電設備也會有所不同。用戶需根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)公司的要求進行交流配電柜的具體設計。
 
1.7 接地措施
經(jīng)項目地勘察測量，彩鋼瓦屋面的厚度大于0.5mm，其可以直接作為接閃器，引下線（鋼柱）與彩鋼瓦采用螺栓鏈接，最后引下線與螺旋地樁相連，打到地上。具體的接地方法詳見傳送門-光伏系統(tǒng)常見問題—接地那些事兒。
2
設計方案
 
2.1 詳細配置清單

 
2.2 設計系統(tǒng)圖
3
收益計算
 
3.1 發(fā)電量計算
10KW的系統(tǒng)全年發(fā)電量按照10535 kwh來計算。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。
 
3.2 收益計算
假設成本按照8元/W來算，整個光伏系統(tǒng)需花費8萬元。每度電的收益按照1.0元/度（國家度電補貼+省級和地方補貼+上網(wǎng)電價）得到下表的數(shù)據(jù)：
由上表可知： 5.5年的時間可收回成本，25年總收益35萬左右，除去成本，純收益可達27萬。（由于各地區(qū)年發(fā)電量、系統(tǒng)成本和補貼有差異，最后計算收益數(shù)據(jù)僅供參考。）
結論
在推出5KW光伏系統(tǒng)的配置后，小固再接再厲推出10KW的光伏系統(tǒng)典型設計全過程文檔，后續(xù)小固還會跟大家分享更多關于光伏知識的實用文章，也請大家多多關注固德威太陽能學院！

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