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图1 现场图
系统设计
组件的朝向、倾角完全一致,分为三个相同的组串,每串10块组件,接到逆变器的直流侧,如下图所示。
1、设计方案
图2 系统设计原理图
2、材料清单表
根据现场勘察结果和系统设计方案,选择系统安装需要的材料设备,下表为该光伏系统所需材料清单列表。
表1 材料清单列表
材料设备的选择
1、光伏组件的选择
该用户希望装机容量尽量大,故在设计时帮客户选择了300Wp的高效组件,该组件有着优异的低辐照性能,其技术参数如下:
图3 300W组件参数
➀ 组件的主要参数Pm=300Wp;
Voc=39.8V, Vmpp=32.6V,Imp=9.19A,Isc=9.77A。
➁ 根据组件的型号和敷设的数量计算得到9.0KWp(300Wp*30块)的装机容量。
根据装机容量、组件实际排布情况来选择合适的逆变器。
2、并网逆变器的选择
该项目容量为9kWp且并网电压为220V,故选择单相三路GCI-1P8K-4G这款光伏逆变器,超配比为1.125倍。
图4 GCI-1P8K-4G逆变器外观图
表2 8kW逆变器电气参数
3、直流侧线缆选择
直流线缆多为户外铺设,需要具备防潮、防晒、防寒、防紫外线等性能,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。
图5 光伏直流线缆图示
4、交流侧线缆的选择
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,可选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小,8KW单相机交流线缆推荐使用YJV-3*10mm²。
表3 交流线缆选型表
图6 配电箱电气设计图
内部设备选型说明:
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交流输出电流的1.25倍以上 ,8kW逆变器交流输出最大电流为36.6A,即至少选择50A的断路器。
熔断器
当浪涌保护器被雷电击穿失效,从而造成回路短路故障 ,为切断短路电流,需要在浪涌保护器加一组熔断器,熔断器8kW户用光伏系统典型设计。
浪涌保护器
本项目选用限压型SPD,2P的浪涌保护器,选择规格Uc~385V,Imax≥20KA,In:≥10KA,Up≤1.5KV。
自复式过欠压保护器
过欠压保护器能够自动检测线路电压,当线路中过电压和欠电压超过规定值时能够自动断开。本项目使用的自复式过欠压保护器规格为工作电压 AC 220V 50HZ,额定电流50A, 过电压值 AC270±5V,欠电压值AC170±5V,保护动作时间≤1s,延时接通时间≤1min。
刀开关(隔离开关)
刀开关或隔离开关会有明显的断开点,可以后端检修和维护人员的安全。刀开关选择额定电流为63A的刀闸。
系统接线方式
图7 组件逆变器接入方式
系统安装施工
1、支架安装方案
本次项目为斜屋面琉璃瓦屋顶,在安装支架时一般采用主支撑构件与琉璃瓦下层屋面固定,来支撑支架主梁及横梁,组件与横梁之间采用铝合金压块压接。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。
第一步:移开琉璃瓦,用自攻螺钉将弯钩固定
第二步:用T型螺钉栓将导轨固定在弯钩上,然后用中压块及边压块将光伏组件固定在导轨上
图8 支架安装方式
2、组件排布接线方案
光伏方阵的现场安装、排布和接线需要注意一下几个问题:
光伏方阵应谨慎布线
(防止损坏的发生),以尽可能减少线与线之间、线与地之间故障发生的可能性。
安装时应检查所有连接的牢固性和极性
以减少调试、运行和后期维护过程中的故障风险和电弧发生的可能性。
光伏方阵应按使导电回路面积最小的方式布线
以降低雷电导致的过电压值。光伏组串正极和负极电缆应从同一侧平行敷设,参考下图所示的平行敷设方式。
图9 横向排布接线方式
图10 竖向排布接线方式
图11 对向排布接线方式
3、直流线缆制作和接线
图12 光伏直流线缆制作和接线工具
图13 光伏直流线缆制作示图
注:为了确保直流连接器的使用寿命,请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。
(拧的过紧端子内部可能产生裂痕)
5、交流线缆接线
图14 交流线缆制作和连接示图
6、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1.5m深坑根据供电公司要求,埋入50*5mm扁钢或者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。
图15 系统接地示意图
图16 现场系统实况图
收益计算
1、发电量估算
图17 浙江地区日照时数表
装机容量9kW,PR=80%,浙江地区的光照按照全年每天3.6小时计算,(参照——全国各省峰值日照时数),全年发电估计时间为1326小时,预估该项目首年发电量10512度。首年衰减为2.5%,25年末最低功率为80%。
表4 系统发电评估表
注:10年累计发电量9.9万度电,25年累计发电量超过23万度电。
2、实际应用案例
下面监控数据为一台按装在浙江省嘉兴市南湖区的8kW逆变器在2017年12月08日的发电情况,通过GPRS监控看到在中午13:20出现最高并网功率7.08kW,累计日发电量34.7度。当天天气非常好,发电量正常。
图18 系统实时并网功率
图19 系统2017年12月发电概况
图20 系统2018年1月发电概况
结论
本文以8kW光伏系统设计为例,在装机容量尽可能大的前提下进行了光伏电站的各方面设计,包括相关设备的选型、整体设计方案、材料清单及发电量的收益计算,给后续光伏电站的施工做了正确的引导,避免了人力物力的浪费,保证了光伏电站的质量和收益。
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