【系统设计】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， 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。 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 46 285W 23 2 13.11 46 290W 23 2 13.34 46 295W 23 2 13.57 46 300W 23 2 13.8 46 310W 22 2 13.64 44 315W 22 2 13.86 44 320W 21 2 13.44 42 325W 21 2 13.65 42 330W 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 =13.80KWp 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： 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 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 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*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 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。