項目地勘察
下圖為浙江嘉善地區某農戶(hù)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)測算,樓頂面積可以安裝30塊組件。
圖1 現場(chǎng)圖
系統設計
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，如下圖所示。
1、設計方案
圖2 系統設計原理圖
2、材料清單表
根據現場(chǎng)勘察結果和系統設計方案，選擇系統安裝需要的材料設備，下表為該光伏系統所需材料清單列表。
表1 材料清單列表
材料設備的選擇
1、光伏組件的選擇
該用戶(hù)希望裝機容量盡量大，故在設計時(shí)幫客戶(hù)選擇了300Wp的高效組件，該組件有著(zhù)優(yōu)異的低輻照性能，其技術(shù)參數如下：
圖3 300W組件參數
? 組件的主要參數Pm=300Wp;
Voc=39.8V, Vmpp=32.6V，Imp=9.19A，Isc=9.77A。
? 根據組件的型號和敷設的數量計算得到9.0KWp(300Wp*30塊)的裝機容量。
根據裝機容量、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(guān)圖
表2 8kW逆變器電氣參數
3、直流側線(xiàn)纜選擇
直流線(xiàn)纜多為戶(hù)外鋪設，需要具備防潮、防曬、防寒、防紫外線(xiàn)等性能，因此分布式光伏系統中的直流線(xiàn)纜一般選擇光伏認證的專(zhuān)用線(xiàn)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(xiàn)纜圖示
4、交流側線(xiàn)纜的選擇
交流線(xiàn)纜主要用于逆變器交流側至交流匯流箱或交流并網(wǎng)柜，可選用YJV型電纜。長(cháng)距離鋪設還要考慮到電壓損失和載流量大小，8KW單相機交流線(xiàn)纜推薦使用YJV-3*10mm2。
表3 交流線(xiàn)纜選型表
圖6 配電箱電氣設計圖
內部設備選型說(shuō)明：
斷路器
斷路器的一端接逆變器，一端接電網(wǎng)側;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
當浪涌保護器被雷電擊穿失效，從而造成回路短路故障 ，為切斷短路電流，需要在浪涌保護器加一組熔斷器，熔斷器8kW戶(hù)用光伏系統典型設計。
浪涌保護器
本項目選用限壓型SPD，2P的浪涌保護器，選擇規格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。
自復式過(guò)欠壓保護器
過(guò)欠壓保護器能夠自動(dòng)檢測線(xiàn)路電壓，當線(xiàn)路中過(guò)電壓和欠電壓超過(guò)規定值時(shí)能夠自動(dòng)斷開(kāi)。本項目使用的自復式過(guò)欠壓保護器規格為工作電壓 AC 220V 50HZ，額定電流50A, 過(guò)電壓值 AC270±5V，欠電壓值AC170±5V,保護動(dòng)作時(shí)間≤1s，延時(shí)接通時(shí)間≤1min。
刀開(kāi)關(guān)(隔離開(kāi)關(guān))
刀開(kāi)關(guān)或隔離開(kāi)關(guān)會(huì )有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，可以后端檢修和維護人員的安全。刀開(kāi)關(guān)選擇額定電流為63A的刀閘。
系統接線(xiàn)方式
圖7 組件逆變器接入方式
系統安裝施工
1、支架安裝方案
本次項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(xiàn)纜。
第一步：移開(kāi)琉璃瓦，用自攻螺釘將彎鉤固定
第二步：用T型螺釘栓將導軌固定在彎鉤上，然后用中壓塊及邊壓塊將光伏組件固定在導軌上
圖8 支架安裝方式
2、組件排布接線(xiàn)方案
光伏方陣的現場(chǎng)安裝、排布和接線(xiàn)需要注意一下幾個(gè)問(wèn)題：
光伏方陣應謹慎布線(xiàn)
(防止損壞的發(fā)生)，以盡可能減少線(xiàn)與線(xiàn)之間、線(xiàn)與地之間故障發(fā)生的可能性。
安裝時(shí)應檢查所有連接的牢固性和極性
以減少調試、運行和后期維護過(guò)程中的故障風(fēng)險和電弧發(fā)生的可能性。
光伏方陣應按使導電回路面積最小的方式布線(xiàn)
以降低雷電導致的過(guò)電壓值。光伏組串正極和負極電纜應從同一側平行敷設，參考下圖所示的平行敷設方式。
圖9 橫向排布接線(xiàn)方式
圖10 豎向排布接線(xiàn)方式
圖11 對向排布接線(xiàn)方式
3、直流線(xiàn)纜制作和接線(xiàn)
圖12 光伏直流線(xiàn)纜制作和接線(xiàn)工具
圖13 光伏直流線(xiàn)纜制作示圖
注：為了確保直流連接器的使用壽命，請使用專(zhuān)業(yè)扭力扳手擰緊直流端子。
(擰的過(guò)緊端子內部可能產(chǎn)生裂痕)
5、交流線(xiàn)纜接線(xiàn)
圖14 交流線(xiàn)纜制作和連接示圖
6、接地措施
地線(xiàn)是光伏系統正常運行的關(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(xiàn)，地線(xiàn)接到組件的支架上，同時(shí)組件邊框也必須接到支架上，接地電阻應小于 4Ω。
圖15 系統接地示意圖
圖16 現場(chǎng)系統實(shí)況圖
收益計算
1、發(fā)電量估算
圖17 浙江地區日照時(shí)數表
裝機容量9kW，PR=80%，浙江地區的光照按照全年每天3.6小時(shí)計算，(參照——全國各省峰值日照時(shí)數)，全年發(fā)電估計時(shí)間為1326小時(shí)，預估該項目首年發(fā)電量10512度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。
表4 系統發(fā)電評估表
注：10年累計發(fā)電量9.9萬(wàn)度電，25年累計發(fā)電量超過(guò)23萬(wàn)度電。
2、實(shí)際應用案例
下面監控數據為一臺按裝在浙江省嘉興市南湖區的8kW逆變器在2017年12月08日的發(fā)電情況，通過(guò)GPRS監控看到在中午13:20出現最高并網(wǎng)功率7.08kW，累計日發(fā)電量34.7度。當天天氣非常好，發(fā)電量正常。
圖18 系統實(shí)時(shí)并網(wǎng)功率
圖19 系統2017年12月發(fā)電概況
圖20 系統2018年1月發(fā)電概況
結論
本文以8kW光伏系統設計為例，在裝機容量盡可能大的前提下進(jìn)行了光伏電站的各方面設計，包括相關(guān)設備的選型、整體設計方案、材料清單及發(fā)電量的收益計算，給后續光伏電站的施工做了正確的引導，避免了人力物力的浪費，保證了光伏電站的質(zhì)量和收益。
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