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2022-01-12

5KW家用光伏系统典型设计全过程

前言

近期小固会推出光伏并网系统配置的专题内容,给大家详细说明组件、逆变器、线缆、配电柜的选型问题,包括整体的设计方案和详细配置清单,最后还会给大家分析电站的收益情况。后续我们还会推出较大的平屋顶及地面项目案例,为了区分此次我们就以斜面为例,先跟大家聊聊家庭应用最广泛5KW光伏系统的设计的全过程。


一、设计过程

1、项目简介

此光伏并网发电系统采用分布式发电的设计方案,用户把组件装在自家的屋顶上,根据现场勘查可以安装组件20块,设计容量5KW。采用一台并网逆变器接入220V单相交流电网,实现并网发电。


组件安装示意图

2、组件选型

选用常见的晶硅组件,下面是一组多晶硅的性能参数:

根据系统的容量和逆变器大小,考虑到组件衰减等因素,可以选择260Wp 20块适当超配,使逆变器输出功率更优异。

3、支架选择

本次项目为斜面琉璃瓦屋顶,采用铝合金支架安装。


导轨支架安装方式

在安装过程中,务必要做好屋面的防水工作并且合理的布置线缆。


4、逆变器的选择

项目为民用项目,并网点的电压为220V,选用单相机型。具体根据组件的朝向、倾角是否一致选择不同的逆变器,选择方式如下:


项目条件

逆变器选择

组件

组件朝向倾角一致

GW5000-NS

组件朝向或倾角两个方位

GW5000D-NS


本次5KW项目组件朝向一致,就可以选用GW5000-NS的逆变器。


5、线缆的选择

应用场合

线缆规格

直流侧

PV1-F 1*4mm²

交流侧

YJV-3*6mm²

Ø  直流线缆多为户外铺设,需要防潮、防晒、防寒、防紫外线等,因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏认证的专用线缆,考虑到直流插接件和光伏组件输出电流,目前常用的光伏直流电缆为PV1-F 1*4mm²。

Ø  交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜,不仅要需要考虑防潮、防晒、防寒、防紫外线,还要考虑防火和防鼠防蚁,一般选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小,5KW单相机交流线缆选用YJV-3*6mm²。

6、配电箱配置

配电柜一般包含断路器(标号1)、熔断器(标号2)、浪涌保护器(标号3)、自复式过欠压保护器(标号4)、电表、刀闸开关(标号5)组成。


单相交流配电柜


有时计量电表也会直接安装在交流配电柜内。


7、接地措施

地线是光伏系统正常运行的关键,在房屋附近土层较厚、潮湿的地点,挖一个深坑具体深度根据供电公司要求,埋入40*4mm扁钢或者φ10或者φ12的圆钢,添加降阻剂并引出地线,地线接到组件的支架上,同时组件边框也必须接到支架上,接地电阻应小于 4Ω。


二、设计方案

1.详细配置清单


序号

材料名称

数量

1

GW5000-NS

1台

2

组件260Wp

20pcs

3

光伏专用直流线缆(4mm2)

若干

4

交流线缆(6mm²)

若干

5

导轨支架

跟组件配套

6

交流配电柜(含必要的防雷、空开、过欠压保护等)

1台

7

监控方式(可选配)

RS485/Wi-Fi/GPRS

8

必要的计量装置(由供电公司提供)


2.设计系统图

三、收益计算

1.发电量计算

5KW的系统全年发电量按照7300kwh来计算。首年衰减为2.5%,25年末最低功率为80%。


多晶硅

首年末最低功率:

97.50%

25年末最低功率:

80.00%

功率衰减以首年为参照

年份

功率衰减

年末功率

年发电量(kWh)

累计发电量(kWh)

1

2.50%

97.50%

7300

7300

2

0.73%

96.77%

7117.5

14417.5

3

0.73%

96.04%

7064.271

21481.771

4

0.73%

95.31%

7011.042

28492.813

5

0.73%

94.58%

6957.813

35450.626

6

0.73%

93.85%

6904.583

42355.209

7

0.73%

93.13%

6851.354

49206.563

8

0.73%

92.40%

6798.125

56004.688

9

0.73%

91.67%

6744.896

62749.584

10

0.73%

90.94%

6691.667

69441.251

11

0.73%

90.21%

6638.438

76079.689

12

0.73%

89.48%

6585.208

82664.897

13

0.73%

88.75%

6531.979

89196.876

14

0.73%

88.02%

6478.75

95675.626

15

0.73%

87.29%

6425.521

102101.147

16

0.73%

86.56%

6372.292

108473.439

17

0.73%

85.83%

6319.063

114792.502

18

0.73%

85.10%

6265.833

121058.335

19

0.73%

84.37%

6212.604

127270.939

20

0.73%

83.65%

6159.375

133430.314

21

0.73%

82.92%

6106.146

139536.46

22

0.73%

82.19%

6052.917

145589.377

23

0.73%

81.46%

5999.688

151589.065

24

0.73%

80.73%

5946.458

157535.523

25

0.73%

80.00%

5893.229

163428.752



年平均发电量

6537.15




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4万元。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:


年份

发电量(KWH)

收益(元)

第1年

7300

7300

第6年

42355

42355

第25年

163428

140548


由上表可知: 5年半的时间可收回成本,25年总收益14万,除去成本,纯收益可达10万。(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

本文通过对光伏系统组件、逆变器、线缆、配电柜电气设备选型的介绍,包括详细配置清单、整体的设计方案以及电站收益的分析,旨在让大家对5KW光伏系统的配置有一个清晰的认识,后续小固还会推出相关文章,希望大家多多关注!

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