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5KW家用光伏系統典型設計全過程
前言
近期小固會推出光伏并網系統配置的專題內容，給大家詳細說明組件、逆變器、線纜、配電柜的選型問題，包括整體的設計方案和詳細配置清單，最后還會給大家分析電站的收益情況。后續我們還會推出較大的平屋頂及地面項目案例，為了區分此次我們就以斜面為例，先跟大家聊聊家庭應用最廣泛5KW光伏系統的設計的全過程。
一、設計過程
1、項目簡介
此光伏并網發電系統采用分布式發電的設計方案，用戶把組件裝在自家的屋頂上，根據現場勘查可以安裝組件20塊，設計容量5KW。采用一臺并網逆變器接入220V單相交流電網，實現并網發電。
組件安裝示意圖
2、組件選型
選用常見的晶硅組件，下面是一組多晶硅的性能參數：
根據系統的容量和逆變器大小，考慮到組件衰減等因素，可以選擇260Wp 20塊適當超配，使逆變器輸出功率更優異。
3、支架選擇
本次項目為斜面琉璃瓦屋頂，采用鋁合金支架安裝。
導軌支架安裝方式
在安裝過程中，務必要做好屋面的防水工作并且合理的布置線纜。
4、逆變器的選擇
項目為民用項目，并網點的電壓為220V，選用單相機型。具體根據組件的朝向、傾角是否一致選擇不同的逆變器，選擇方式如下：
項目條件 | 逆變器選擇 | |
組件 | 組件朝向傾角一致 | GW5000-NS |
組件朝向或傾角兩個方位 | GW5000D-NS | |
本次5KW項目組件朝向一致，就可以選用GW5000-NS的逆變器。
5、線纜的選擇
應用場合 | 線纜規格 |
直流側 | PV1-F 1*4mm2 |
交流側 | YJV-3*6mm2 |
? 直流線纜多為戶外鋪設，需要防潮、防曬、防寒、防紫外線等，因此分布式光伏系統中的直流線纜一般選擇光伏認證的專用線纜，考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2。
? 交流線纜主要用于逆變器交流側至交流匯流箱或交流并網柜，不僅要需要考慮防潮、防曬、防寒、防紫外線，還要考慮防火和防鼠防蟻，一般選用YJV型電纜。長距離鋪設還要考慮到電壓損失和載流量大小，5KW單相機交流線纜選用YJV-3*6mm2。
6、配電箱配置
配電柜一般包含斷路器（標號1）、熔斷器（標號2）、浪涌保護器（標號3）、自復式過欠壓保護器（標號4）、電表、刀閘開關（標號5）組成。
單相交流配電柜
有時計量電表也會直接安裝在交流配電柜內。
7、接地措施
地線是光伏系統正常運行的關鍵，在房屋附近土層較厚、潮濕的地點，挖一個深坑具體深度根據供電公司要求，埋入40*4mm扁鋼或者φ10或者φ12的圓鋼，添加降阻劑并引出地線，地線接到組件的支架上，同時組件邊框也必須接到支架上，接地電阻應小于 4Ω。
二、設計方案
1.詳細配置清單
序號 | 材料名稱 | 數量 |
1 | GW5000-NS | 1臺 |
2 | 組件260Wp | 20pcs |
3 | 光伏專用直流線纜（4mm2） | 若干 |
4 | 交流線纜（6mm2） | 若干 |
5 | 導軌支架 | 跟組件配套 |
6 | 交流配電柜（含必要的防雷、空開、過欠壓保護等） | 1臺 |
7 | 監控方式（可選配） | RS485/Wi-Fi/GPRS |
8 | 必要的計量裝置（由供電公司提供） |
2.設計系統圖
三、收益計算
1.發電量計算
5KW的系統全年發電量按照7300kwh來計算。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。
多晶硅 | 首年末最低功率： | 97.50% | 25年末最低功率： | 80.00% |
功率衰減以首年為參照 | ||||
年份 | 功率衰減 | 年末功率 | 年發電量(kWh) | 累計發電量(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 |
年平均發電量 | 6537.15 | |||
2.收益計算
假設成本按照8元/W來算，整個光伏系統需花費4萬元。每度電的收益按照1.0元/度（國家度電補貼+省級和地方補貼+ 上網電價）得到下表的數據：
年份 | 發電量（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年半的時間可收回成本，25年總收益14萬，除去成本，純收益可達10萬。（由于各地區年發電量、系統成本和補貼有差異，最后計算收益數據僅供參考。）
結論
本文通過對光伏系統組件、逆變器、線纜、配電柜電氣設備選型的介紹，包括詳細配置清單、整體的設計方案以及電站收益的分析，旨在讓大家對5KW光伏系統的配置有一個清晰的認識，后續小固還會推出相關文章，希望大家多多關注！
