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12KW户用光伏系统典型设计过程
日期:2018-04-24   [复制链接]
责任编辑:wangke 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
编者按: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时,都希望最大化的利用屋顶的面积,尽可能扩大安装容量,以增加发电量,保障投资收益率。

在我国北方许多地区,以前大屋顶优势让户用光伏系统能够达到10kW左右,现在随着技术的不断进步,和成本的不断优化,三相12kW逆变器的成本已经快速下降,接近于10kW逆变器的价格,12kW以上户用系统迎来大量应用场景。本文将从组件、逆变器,支架、线缆、配电箱的选型,到整体设计方案,以及电站收益预测等方面,与大家分享12kW电站的设计过程。

一、设计过程

1. 项目勘察
 
农户自建住宅,水泥平屋顶,经现场勘测,设计组件排布示意图如下: 

 
 
2. 组件选择

在目前的组件市场上,275W~330W功率段的组件最为常用。本文的典型设计方案直流侧建议选择两串输入,可以减少线路损耗,提高系统效率。大家可根据项目特点在下表中选用相应组件方案。


综合考虑了屋顶面积,银行放款条件以及全寿命周期的收益,本方案选用了46片300W多晶高效组件,其技术参数如下:

 

根据组件的参数和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:

一、 预置水泥墩基础

二、 用膨胀螺栓固定角铝底座

三、 固定角铝底座和角铝斜撑

四、 固定角铝后撑和斜撑,然后铺设导轨,用T头螺丝固定

五、 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。

 

新型高效组件的应用给逆变器的性能提出了新的需求,同时随着技术和成本不断的优化,纳通在考虑实际应用要求后,优化了产品性能,推出了12KW三相逆变器 NAC12K-DT,最大直流输入电压可达到1100V,有着极高的功率密度和性价比。直流侧输入电压提高后,光伏组件(以多晶60片电池片计算)的单串数量从原来的最多22块扩充到24块 , 子串数量减少,直流侧线缆的用量也随之减少,减少的线损,充分提升输出电量。

此款逆变器体积小,重量轻,功率密度高,销售售价接近于10KW逆变器。

逆变器具体参数如下:

 
 
其中逆变器接入关键参数如下:

串组件开路电压和工作电压在SOC条件下分别约为922.3V和754.4V,满足逆变器安全和运行电压需求, 机器运行在满载MPPT范围内。

串组件额定功率在SOC下为6.9kW,此次示例设计逆变器接入2串组串,接入组件容量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: 直流连接器如果安装不到位,由于接头接点松脱,接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因而极易引起直流拉弧现象。为确保直流连接器的安装质量,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

直流线缆在户外铺设,需具备极好的耐热,耐寒,耐油,耐紫外线等性能,因此光伏系统中的直流电缆需采用专用光伏电缆,目前常用的光伏专用电缆为PV1-F1*4mm2。

 
                                
2)交流侧线缆

交流线缆用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜,可以选用YJV型号线缆。 长距离铺设还需考虑到电压损失和载流量大小, 12KW三相机交流线缆推荐使用YJV-4*6mm2。

 

8. 配电箱的选择

 

配电箱内部元件说明:

1) 断路器

断路器的一端接逆变器,一端接电网侧,交流断路器一般选择逆变器最大输出电流的1.25倍以上, 12KW逆变器交流输出最大电流为19,至少选择25A/4P的断路器。

2) 自动重合闸电源保护器

电网公司要求在逆变器至电网间接入自动重合闸电源保护器,这里选择25A/4P的规格。

3) 浪涌保护器

本项目选用限压型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

接地是施工人员在安装中最容易忽视的问题。但若不做好接地,会因设备对地绝缘阻抗过低或漏电流过大而报错,影响发电量,甚至危害人身安全。户用光伏系统的接地包括组件测接地,逆变器侧接地,配电箱侧接地。

选用φ12的圆钢或50*5mm的扁钢,埋入深度1.5m的地下,光伏组件的防雷接地电阻要求应小于10Ω,逆变器和配电箱接地电阻应小于4Ω。对于达不到接地电阻要求的,通常采用添加降阻剂或选择土壤率较低的地方埋入。
 
 

二.设计方案图及材料清单表: 

 
 
三、 收益计算

本系统安装了46块 300Wp的高效组件,装机容量共13.8KW,系统效率=82%,从NASA 上导出的光照数据如下表, 项目安装地山东潍坊地区全年日平均有效发电日照时数为4.25*365=1551.25小时。

 

组件首年衰减2.5%, 之后每年衰减0.6%。 可以算出本系统25年累计发电量约为40万度。

 

四、实际应用案例

下面监控数据为一台安装在山东莱阳的一台NAC12KW-DT逆变器在2017年3月16日的发电情况,通过GPRS监控可以看到,当天最高功率为11.91KW, 当日累计发电量为83度。逆变器运行稳定,发电量符合预期。

 
结论

12KW左右装机容量的电站在我国北方地区应用较为普遍,通过典型设计的分享让用户对光伏系统的前端设计有了很好的了解,给后续光伏电站的施工做了正确的引导,保证了光伏电站的质量和收益。
 
原标题:12KW户用光伏系统典型设计过程
 
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来源:阳光工匠光伏网
 
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