12kW户用光伏系统典型设计过程

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， 275W330W 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。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 46285W 23 2 13.11 46290W 23 2 13.34 46295W 23 2 13.57 46300W 23 2 13.8 46310W 22 2 13.64 44315W 22 2 13.86 44320W 21 2 13.44 42325W 21 2 13.65 42330W 21 2 13.86 42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 13.80KWp3. 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① 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。② 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*4mm 2。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*6mm 2。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 Uc385V ， 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 φ 12 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 10 Ω ， 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*3651551.25 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 2018 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。