15kW戶用光伏電站系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)全過程

作者：錦浪科技時(shí)間：2018-11-19 00:00:00.0 閱讀量：10044次

前言

隨著光伏系統(tǒng)安裝成本的逐步降低，電價(jià)補(bǔ)貼的調(diào)整，大容量的戶用光伏系統(tǒng)將會(huì)迎來大量應(yīng)用場(chǎng)景。比如，在許多地區(qū)，借助大型平屋頂優(yōu)勢(shì)戶用光伏系統(tǒng)安裝容量能夠達(dá)到15kW左右。

本文從組件排布配置、逆變器信息、線纜、發(fā)電量預(yù)測(cè)及實(shí)際項(xiàng)目發(fā)電情況等方面，詳細(xì)介紹15kW光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)全過程和整體方案分享，歡迎您的閱讀討論。

一、設(shè)計(jì)過程

1、項(xiàng)目簡介

該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)為農(nóng)戶自建住宅，樓頂為平屋頂，屋頂面積大，光照條件好且四周無遮擋，適合安裝大容量的光伏電站。

△圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)平面示意圖

組件的安裝朝向需選擇正南方或南偏西30°以內(nèi)的朝向，組件傾角可根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

θ=0.76 * Φ+3.1°，±2°；其中：θ為組件傾斜角，Φ為當(dāng)?shù)鼐暥取?

該項(xiàng)目地緯度為35°57′，可大致計(jì)算出傾斜角θ=0.76 * 36+3.1°=30.46°

當(dāng)然如果能夠采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以進(jìn)行太陽能傾斜角的快速優(yōu)化的計(jì)算。

2、組件選型和安裝配置

考慮到占地面積、銀行放款條件以及全壽命周期的收益，此次示例設(shè)計(jì)方案選擇54片300W多晶組件。組件參數(shù)如下：

△表1 組件規(guī)格參數(shù)

STC（標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境）：輻射度1000W/m2 ，電池溫度25℃，大氣質(zhì)量AM1.5

NOCT(電池片標(biāo)稱溫度工作條件)：輻射度800W/m2 ，電池溫度20℃，大氣質(zhì)量AM1.5，風(fēng)速1m/s。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件，可采用支架固定朝向的安裝?，F(xiàn)場(chǎng)分為三個(gè)單元，分別為7*2單元，10*2單元，10*2單元，共54塊組件。以1*18為一串，接入逆變器，組件排布及支架方案如下：

△圖2方陣排布圖

3、逆變器的選擇

逆變器是整個(gè)光伏系統(tǒng)的核心設(shè)備，起著電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定可靠并網(wǎng)，系統(tǒng)故障智能排查和整體信息全方位反饋的核心功能，因此，高品質(zhì)的光伏并網(wǎng)逆變器在光伏系統(tǒng)中非常重要。此次設(shè)計(jì)光伏并網(wǎng)逆變器可選用錦浪GCI-15K逆變器，該型號(hào)逆變器體積小，重量輕，效率高，其具體參數(shù)如下：

△圖3逆變器外觀圖

△表2.GCI-15K逆變器電氣參數(shù)表

4、線纜的選擇

1、直流側(cè)線纜

直流線纜多為戶外鋪設(shè)，需要防紫外線、防曬、防潮、防寒等，因此分布式光伏系統(tǒng)中的直流線纜一般選擇光伏專用直流線纜，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4直流線纜

2、交流側(cè)線纜

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。長距離鋪設(shè)還要考慮到電壓損失和載流量大小，15kW三相機(jī)交流線纜推薦使用YJV-0.6/1kV 5*10mm2

△表3 交流線選型

二、設(shè)計(jì)方案圖及清單表

1、電氣接線方案

該項(xiàng)目電氣接線方案如圖所示，3串組串接入，18塊/串，最后接入配電箱，就近并網(wǎng)。

△圖5電氣接線示意圖

其中逆變器接入關(guān)鍵參數(shù)如下：

①每串組件開路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為716.4V和576V，滿足逆變器安全和最優(yōu)運(yùn)行電壓需要；

②每串組件額定功率在SOC下約為5.4kW，每1串接入一臺(tái)逆變器，每臺(tái)接入組件容量16.2kW，超配比1.08。具體接入方法如下：?

MPPT1 : 18塊/串，接1串；

18塊/串，接1串；

MPPT2 : 18塊/串，接1串；

2、材料清單表

△表4材料清單

三、系統(tǒng)安裝施工

1、支架安裝方案

因地制宜地選擇合適的光伏支架，是確保整個(gè)光伏系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，并且光伏陣列支架的安裝結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單、結(jié)實(shí)耐用。在屋頂類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中有很多屋頂都是水泥平頂結(jié)構(gòu)，因此可以采用典型的水泥平屋頂?shù)闹Ъ?組件安裝方式。

△圖6屋面固定式支架安裝示意圖? ? ?插槽安裝? ? ?鋁導(dǎo)軌

其主要安裝步驟如下：

①預(yù)置水泥墩基礎(chǔ)

②用膨脹螺栓固定角鋁底座

③固定角鋁底座和角鋁斜撐

④固定角鋁后撐和斜撐，然后鋪設(shè)導(dǎo)軌，用T頭螺絲固定

⑤安裝組件，用中壓塊和邊壓塊固定

2、逆變器安裝

△圖7逆變器安裝規(guī)范圖

建議逆變器安裝在有遮擋的屋檐下或者室內(nèi)，滿足逆變器的遮陰散熱要求。

3、直流線纜制作和接線

△圖8直流端子制作工具示意圖

△圖9直流端子制作示意圖

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。（擰的過緊端子內(nèi)部可能產(chǎn)生裂痕，縮短端子使用壽命）

4、交流線纜接線

△圖10交流線纜制作和連接示圖

5、配電箱安裝

△圖11交流配電箱示圖

如圖所示：

1、自動(dòng)重合閘斷路器

電網(wǎng)公司要求在逆變器至電網(wǎng)間接入自動(dòng)重合閘斷路器，這里選擇40A/4P的規(guī)格。

2、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輸出電流的1.25倍以上， 12KW逆變器交流輸出最大電流為25,至少選擇32A/4P的斷路器。

3、浪涌保護(hù)器

本項(xiàng)目選用限壓型SPD，4P的浪涌保護(hù)器，選擇規(guī)格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。

4、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，需在浪涌保護(hù)器加一組熔斷器，熔斷器的選擇跟斷路器相同，至少選用32A的規(guī)格。熔絲燒斷要及時(shí)更換。也可用斷路器代替，斷路器有瞬時(shí)電流保護(hù)功能，跳閘后可以手動(dòng)復(fù)位，不必更換元件。

5、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。這里刀開關(guān)選擇額定電流為32A的刀閘。

6、接地措施

地線是光伏系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，該項(xiàng)目可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，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12系統(tǒng)接地示意圖

△圖13 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

四、收益計(jì)算

1、發(fā)電量估算

△圖14山東省光照時(shí)數(shù)圖

15kW的光伏系統(tǒng)，PR=80%，山東地區(qū)的光照按照全年每天4小時(shí)計(jì)算，（參照——全國各省峰值日照時(shí)數(shù)），全年發(fā)電估計(jì)時(shí)間為1460小時(shí)，預(yù)估該項(xiàng)目首年發(fā)電量21900度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。