10kW光伏系统典型设计全过程

前言

1

设计过程

 

1.1 项目简介

项目安装在某公司的彩钢瓦屋顶上，屋顶面积在100平，其能够铺设40块光伏组件。最终预设的光伏系统装机容量可达10kW左右，根据勘察初步规划采用一台10KW三相双路的逆变器接入到380V低压电网的设计方案。后期计算按照上海光照条件。最终设计的光伏组件排布图如下所示：

图1 彩钢瓦屋顶光伏组件排布图

 

1.2 组件选型

选用常见的晶硅组件，以下是一组常见的组件参数。

图2 组件性能参数

GW10KN-DT可超配至13kW,根据上海光照条件，考虑全寿命周期进行合理超配，项目选用260Wp组件。

 

1.3 支架选型

10KW的光伏项目可以安装在很多地方，譬如车棚、别墅、户用平屋顶、商用彩钢瓦屋顶等。

标号1为别墅瓦屋顶、标号2为户用屋顶、标号3为商用彩钢瓦屋顶，标号4为商用平屋顶。用户可以根据不同的屋顶选择相应的支架。

本文讲述的项目安装在商用的彩钢瓦屋顶上。光伏支架采用夹具型的安装方式，其具体的安装流程如下所示：

1）将夹具螺丝固定在彩钢瓦上，采用内六角螺丝固定，根据设计图纸，一次性固定所有的彩钢瓦夹具。

2）将导轨用内六角螺栓与滑块螺母固定在夹具上

3）将光伏组件按照图纸放置于横梁上，第一块组件放置完毕后，采用单侧压块的方式固定。

4）然后依次放置其他组件，采用单双侧压块紧贴光伏组件的方式，依次用螺丝将组件固定好。

在安装过程中，小固提醒您务必要做好屋面的防水工作，合理的布置线缆，留后期运维的通道。

 

1.4 逆变器选择

根据实际现场勘察可知，彩钢瓦屋面为南北方向，倾角在5度左右，因属于不同面，要使用带2路MPPT的10KW逆变器，同时项目所在地的并网点电压为400V，根据上述条件，最终选择了GW10KN-DT的逆变器，其能够满足项目现场的需求。

图3  GW10KN-DT逆变器实物图

 

1.5 线缆的选择

直流线缆多为户外铺设，其需要防潮、防晒、防寒、防紫外线的特点，所以选择光伏认证的专用线缆，线径为 PV1-F 1*4mm²。

交流线缆用于将逆变器交流侧与交流并网柜相连，除了要考虑防潮、防晒、防寒、防紫外线，还要考虑到交流电压损失和线径载流量，所以选用YJV型电缆，线径选择 5*6mm²的线缆。

 

1.6 配电箱的配置

下图是项目现场使用的10KW交流配电柜接线图，它是由逆变器端断路器（标号1）、三相自复式过欠压保护器（标号2）、浪涌前级保护器（标号3）、浪涌保护器（标号4）刀闸（标号5）组成。

图4 三相配电柜实物图

其电气的接线图如下所示：

图5 三相配电柜电气设计图

接下来小固就对交流配电柜里面具体的元器件参数和功能进行介绍：

标号1断路器（空开）型号一般选择逆变器最大交流输出电流的1.25倍，10KW单相逆变器的最大电流为15.2A，故选择额定电流为20A的断路器。

标号2自复式过欠压保护器，

工作电压：

AC380V 50HZ

过压保护：

AC460V±15V

欠压保护：

AC300V±15V 

标号3熔断器（保险）是一种过电流保护器，当被保护电路的电流超过规定值，熔丝熔断使电路断开起到保护的作用，熔断器的选择跟断路器相同，选用20A的规格。

标号4浪涌保护器选用限压型SPD，

具体规格为Uc：1.1Ug（Ug电网电压） 

 Imax：40KA

有时也会将电表装下交流配电柜中，各个地方电网公司的要求不一样，使得交流配电柜内部低压配电设备也会有所不同。用户需根据当地电网公司的要求进行交流配电柜的具体设计。

 

1.7 接地措施

经项目地勘察测量，彩钢瓦屋面的厚度大于0.5mm，其可以直接作为接闪器，引下线（钢柱）与彩钢瓦采用螺栓链接，最后引下线与螺旋地桩相连，打到地上。具体的接地方法详见传送门-光伏系统常见问题—接地那些事儿。

2

设计方案

 

2.1 详细配置清单

 

2.2 设计系统图

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收益计算

 

3.1 发电量计算

10KW的系统全年发电量按照10535 kwh来计算。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为80%。

 

3.2 收益计算

假设成本按照8元/W来算，整个光伏系统需花费8万元。每度电的收益按照1.0元/度（国家度电补贴+省级和地方补贴+上网电价）得到下表的数据：

由上表可知： 5.5年的时间可收回成本，25年总收益35万左右，除去成本，纯收益可达27万。（由于各地区年发电量、系统成本和补贴有差异，最后计算收益数据仅供参考。）

结论

在推出5KW光伏系统的配置后，小固再接再厉推出10KW的光伏系统典型设计全过程文档，后续小固还会跟大家分享更多关于光伏知识的实用文章，也请大家多多关注固德威太阳能学院！

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