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在我國北方許多地區(qū)，以前大屋頂優(yōu)勢讓戶用光伏系統(tǒng)能夠達到10kW左右，現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進步，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逆變器的價格，12kW以上戶用系統(tǒng)迎來大量應(yīng)用場景。本文將從組件、逆變器，支架、線纜、配電箱的選型，到整體設(shè)計方案，以及電站收益預(yù)測等方面，與大家分享12kW電站的設(shè)計過程。
一、設(shè)計過程
1. 項目勘察
農(nóng)戶自建住宅，水泥平屋頂，經(jīng)現(xiàn)場勘測，設(shè)計組件排布示意圖如下：
2. 組件選擇
在目前的組件市場上，275W~330W功率段的組件最為常用。本文的典型設(shè)計方案直流側(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)項目特點在下表中選用相應(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：
一、 預(yù)置水泥墩基礎(chǔ)
二、 用膨脹螺栓固定角鋁底座
三、 固定角鋁底座和角鋁斜撐
四、 固定角鋁后撐和斜撐，然后鋪設(shè)導軌，用T頭螺絲固定
五、 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，同時隨著技術(shù)和成本不斷的優(yōu)化，納通在考慮實際應(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到1100V，有著極高的功率密度和性價比。直流側(cè)輸入電壓提高后，光伏組件(以多晶60片電池片計算)的單串數(shù)量從原來的最多22塊擴充到24塊 , 子串數(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行電壓需求, 機器運行在滿載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型號線纜。 長距離鋪設(shè)還需考慮到電壓損失和載流量大小， 12KW三相機交流線纜推薦使用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） 自動重合閘電源保護器
電網(wǎng)公司要求在逆變器至電網(wǎng)間接入自動重合閘電源保護器，這里選擇25A/4P的規(guī)格。
3） 浪涌保護器
本項目選用限壓型SPD，4P的浪涌保護器，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題。但若不做好接地，會因設(shè)備對地絕緣阻抗過低或漏電流過大而報錯，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。對于達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)計方案圖及材料清單表：
三、 收益計算
本系統(tǒng)安裝了46塊 300Wp的高效組件，裝機容量共13.8KW,系統(tǒng)效率=82%，從NASA 上導出的光照數(shù)據(jù)如下表， 項目安裝地山東濰坊地區(qū)全年日平均有效發(fā)電日照時數(shù)為4.25*365=1551.25小時。
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年累計發(fā)電量約為40萬度。
四、實際應(yīng)用案例
下面監(jiān)控數(shù)據(jù)為一臺安裝在山東萊陽的一臺NAC12KW-DT逆變器在2017年3月16日的發(fā)電情況，通過GPRS監(jiān)控可以看到，當天最高功率為11.91KW, 當日累計發(fā)電量為83度。逆變器運行穩(wěn)定，發(fā)電量符合預(yù)期。
結(jié)論
12KW左右裝機容量的電站在我國北方地區(qū)應(yīng)用較為普遍，通過典型設(shè)計的分享讓用戶對光伏系統(tǒng)的前端設(shè)計有了很好的了解，給后續(xù)光伏電站的施工做了正確的引導，保證了光伏電站的質(zhì)量和收益。
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