前言：

隨著分布式發(fā)電補(bǔ)貼的下降和光伏電站建造成本的降低，很多用戶在選擇安裝戶用光伏系統(tǒng)時(shí)，都希望最大化的利用屋頂?shù)拿娣e，盡可能擴(kuò)大安裝容量，以增加發(fā)電量，保障投資收益率。在我國(guó)北方許多地區(qū)，以前大屋頂優(yōu)勢(shì)讓戶用光伏系統(tǒng)能夠達(dá)到10kW左右，現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，和成本的不斷優(yōu)化，三相12kW逆變器的成本已經(jīng)快速下降，接近于10kW逆變器的價(jià)格，12kW以上戶用系統(tǒng)迎來(lái)大量應(yīng)用場(chǎng)景。本文將從組件、逆變器，支架、線纜、配電箱的選型，到整體設(shè)計(jì)方案，以及電站收益預(yù)測(cè)等方面，與大家分享12kW電站的設(shè)計(jì)過(guò)程。

一、設(shè)計(jì)過(guò)程

1.   項(xiàng)目勘察

農(nóng)戶自建住宅，水泥平屋頂，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，設(shè)計(jì)組件排布示意圖如下：                

2.  組件選擇

在目前的組件市場(chǎng)上，275W~330W功率段的組件最為常用。本文的典型設(shè)計(jì)方案直流側(cè)建議選擇兩串輸入，可以減少線路損耗，提高系統(tǒng)效率。大家可根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)在下表中選用相應(yīng)組件方案。

綜合考慮了屋頂面積，銀行放款條件以及全壽命周期的收益，本方案選用了46片300W多晶高效組件，其技術(shù)參數(shù)如下： 

 根據(jù)組件的參數(shù)和數(shù)量得到裝機(jī)容量為 300Wp* 46塊=13.80KWp

3.支架方案及組件安裝 

水泥平屋頂?shù)闹Ъ?組件安裝步驟如下：

• 預(yù)置水泥墩基礎(chǔ)

• 用膨脹螺栓固定角鋁底座

• 固定角鋁底座和角鋁斜撐

• 固定角鋁后撐和斜撐，然后鋪設(shè)導(dǎo)軌，用T頭螺絲固定

• 安裝組件，用中壓塊和邊壓塊固定

4.逆變器的選擇及安裝

推薦選用一臺(tái)納通NAC12K-DT三相逆變器。

新型高效組件的應(yīng)用給逆變器的性能提出了新的需求，同時(shí)隨著技術(shù)和成本不斷的優(yōu)化，納通在考慮實(shí)際應(yīng)用要求后，優(yōu)化了產(chǎn)品性能，推出了12kW三相逆變器 NAC12K-DT，最大直流輸入電壓可達(dá)到1100V，有著極高的功率密度和性價(jià)比。直流側(cè)輸入電壓提高后，光伏組件(以多晶60片電池片計(jì)算)的單串?dāng)?shù)量從原來(lái)的最多22塊擴(kuò)充到24塊 , 子串?dāng)?shù)量減少，直流側(cè)線纜的用量也隨之減少，減少的線損，充分提升輸出電量。

此款逆變器體積小，重量輕，功率密度高，銷售售價(jià)接近于10kW逆變器。

逆變器具體參數(shù)如下：

其中逆變器接入關(guān)鍵參數(shù)如下：

①   串組件開(kāi)路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為922.3V和754.4V，滿足逆變器安全和運(yùn)行電壓需求, 機(jī)器運(yùn)行在滿載MPPT范圍內(nèi)。

②   串組件額定功率在SOC下為6.9kW，此次示例設(shè)計(jì)逆變器接入2串組串，接入組件容量13.8kW，超配比1.15。具體接入方法如下： 

MPPT1 : 23塊/串，1串接入；

MPPT2 : 23塊/串，1串接入；

5.逆變器直流端線纜制作和接線

注： 直流連接器如果安裝不到位，由于接頭接點(diǎn)松脫，接觸不良、電線受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現(xiàn)象。為確保直流連接器的安裝質(zhì)量，需要使用專業(yè)的壓線鉗。

6. 逆變器交流端線纜接線

7.  線纜的選擇 

1）直流側(cè)線纜 

直流線纜在戶外鋪設(shè)，需具備極好的耐熱，耐寒，耐油，耐紫外線等性能，因此光伏系統(tǒng)中的直流電纜需采用專用光伏電纜，目前常用的光伏專用電纜為PV1-F1*4mm²。

2）交流側(cè)線纜 

交流線纜用于逆變器交流側(cè)至交流匯流箱或交流并網(wǎng)柜，可以選用YJV型號(hào)線纜。長(zhǎng)距離鋪設(shè)還需考慮到電壓損失和載流量大小， 12kW三相機(jī)交流線纜推薦使用YJV-4*6mm²。

8.  配電箱的選擇

配電箱內(nèi)部元件說(shuō)明：

1）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19，至少選擇25A/4P的斷路器。 

2）自動(dòng)重合閘電源保護(hù)器

電網(wǎng)公司要求在逆變器至電網(wǎng)間接入自動(dòng)重合閘電源保護(hù)器，這里選擇25A/4P的規(guī)格。 

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。

9.  接地措施

接地是施工人員在安裝中最容易忽視的問(wèn)題。但若不做好接地，會(huì)因設(shè)備對(duì)地絕緣阻抗過(guò)低或漏電流過(guò)大而報(bào)錯(cuò)，影響發(fā)電量，甚至危害人身安全。戶用光伏系統(tǒng)的接地包括組件測(cè)接地，逆變器側(cè)接地，配電箱側(cè)接地。 

選用φ12的圓鋼或50*5mm的扁鋼，埋入深度1.5m的地下，光伏組件的防雷接地電阻要求應(yīng)小于10Ω，逆變器和配電箱接地電阻應(yīng)小于4Ω。對(duì)于達(dá)不到接地電阻要求的，通常采用添加降阻劑或選擇土壤率較低的地方埋入。

二．設(shè)計(jì)方案圖及材料清單表：

三、 收益計(jì)算 

本系統(tǒng)安裝了46塊300Wp的高效組件，裝機(jī)容量共13.8kW，系統(tǒng)效率=82%，從NASA上導(dǎo)出的光照數(shù)據(jù)如下表， 項(xiàng)目安裝地山東濰坊地區(qū)全年日平均有效發(fā)電日照時(shí)數(shù)為4.25*365=1551.25小時(shí)。

組件首年衰減2.5%，之后每年衰減0.6%。 可以算出本系統(tǒng)25年累計(jì)發(fā)電量約為40萬(wàn)度。 

四、實(shí)際應(yīng)用案例

下面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為一臺(tái)安裝在山東萊陽(yáng)的一臺(tái)NAC12KW-DT逆變器在2018年3月16日的發(fā)電情況，通過(guò)GPRS監(jiān)控可以看到，當(dāng)天最高功率為11.91KW, 當(dāng)日累計(jì)發(fā)電量為83度。逆變器運(yùn)行穩(wěn)定，發(fā)電量符合預(yù)期。

結(jié)論 

12kW左右裝機(jī)容量的電站在我國(guó)北方地區(qū)應(yīng)用較為普遍，通過(guò)典型設(shè)計(jì)的分享讓用戶對(duì)光伏系統(tǒng)的前端設(shè)計(jì)有了很好的了解，給后續(xù)光伏電站的施工做了正確的引導(dǎo)，保證了光伏電站的質(zhì)量和收益。

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