10kW太阳能光伏系统典型设计全过程

一． 前言
小固前期推出的《5kW家用光伏系统典型设计全过程》得到了大家的积极反响，也有很多朋友给小固提出宝贵意见，在此基础上，小固在这一期想和大家分享一下10KW光伏系统的设计和安装过程。

二． 设计过程

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

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。

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。

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。

项目条件	逆变器选择
组件	组件朝向两个方位	GW10KN-DT
并网点电压	400V

图3      GW10KN-DT逆变器实物图

5、线缆的选择

直流侧	PV1-F 1*4mm²
交流侧	YJV-5*6mm²

Ø  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。

Ø  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。

6.配电箱配置

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：

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。

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。

三．    设计方案

1.详细配置清单

序号	材料名称	数量
1	GW10KN-DT	1台
2	组件260Wp	40pcs
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

四．    收益计算

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%。

2.收益计算

多晶硅	首年末最低率：	97.50%	25年末最低功率：	82.00%
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%	15330	15330
2	0.65%	96.85%	14946.75	30276.75
3	0.65%	96.21%	14847.744	45124.494
4	0.65%	95.56%	14748.738	59873.232
5	0.65%	94.92%	14649.731	74522.963
6	0.65%	94.27%	14550.725	89073.688
7	0.65%	93.63%	14451.719	103525.407
8	0.65%	92.98%	14352.713	117878.12
9	0.65%	92.33%	14253.706	132131.826
10	0.65%	91.69%	14154.7	146286.526
11	0.65%	91.04%	14055.694	160342.22
12	0.65%	90.40%	13956.688	174298.908
13	0.65%	89.75%	13857.681	188156.589
14	0.65%	89.10%	13758.675	201915.264
15	0.65%	88.46%	13659.669	215574.933
16	0.65%	87.81%	13560.663	229135.596
17	0.65%	87.17%	13461.656	242597.252
18	0.65%	86.52%	13362.65	255959.902
19	0.65%	85.88%	13263.644	269223.546
20	0.65%	85.23%	13164.638	282388.184
21	0.65%	84.58%	13065.631	295453.815
22	0.65%	83.94%	12966.625	308420.44
23	0.65%	83.29%	12867.619	321288.059
24	0.65%	82.65%	12768.613	334056.672
25	0.65%	82.00%	12669.606	346726.278
		年平均发电量	13869.051

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：

年份	发电量（KWH）	收益（元）
第1年	15330	15330
第6年	89073.688	80823.203
第25年	346726.278	346726.278

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。）

五．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！