【干货】6kW户用光伏系统典型设计全过程

前言

为了让大家全面了解6kW光伏电站设计全过程，小编从组件、逆变器、线缆、配电柜的选型到整体设计方案和详细清单以及电站收益预测进行了下面的分享。

一、设计过程

农户自建住宅，南北朝向，希望在闲置的楼顶装上光伏电站，合作的EPC提供的是300Wp的组件，经过测算，楼顶面积可以安装22块组件。

安装排布图及效果图

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用户希望装机容量尽量大，故EPC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：

组件的主要参数Pm=300Wp；Voc=39.85V, Vmpp=32.26V，Imp=9.30A，Isc=9.75A。

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根据组件的尺寸和屋顶的尺寸，计算获得，该屋顶最多可安装22块光伏组件，即300Wp*22块=6.6kWp。根据装机容量、组件实际排布情况来选择合适的逆变器。

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该项目容量为6.6kWp且并网电压为220V，故选择单相双路GW6000D-NS这款光伏逆变器，超配比为1.1倍。

6kW单相机，组件可以接到6kW~7.2kW

逆变器电气参数

项目所在地极端低温为-15℃，极端高温为38℃，因此组件的

最大输出开路电压为：

39.85V*[1+（（-15）-25）*（-0.3%）]=44.63V

最小MPPT电压为：

32.26V*[1+（38-25）*（-0.3%）]=31V

根据逆变器参数，最大接入开压是600V，MPPT电压范围为80~550V

600÷44.63=13.44

80÷31=2.6

因此，每个串联支路最多接入13个组件，最少接入3个组件。

考虑到出口电压为220V，若组件输入开路电压低于311V，则Boost会持续工作，导致元器件发热、系统效率降低。

因此，虽然组件串联8个以内，光伏方阵也能工作，但转换效率会比较低。比较优的方案是尽量选择8个组件以上串联，且串联数量尽量大。

由于组件的朝向、倾角完全一致，根据本项目实际情况（22个组件），本项目方案为：分为两个相同的组串，每串11块组件，接到逆变器的直流侧。如下图所示。

组件逆变器接入方式

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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。

支架安装方式

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直流侧线缆

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。

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交流侧线缆 

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，6KW单相机交流线缆推荐使用YJV-3*6mm²。

注：交直流线缆一般都安装在户外，一般套PVC管来保护线缆。

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配电箱电气设计图

内部元件说明：

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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 ，6kW逆变器交流输出最大电流为27.3A，即至少选择40A的断路器。

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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，熔断器的选择跟断路器相同，选用40A的规格。熔丝烧断要及时更换，可用断路器代替，断路器有瞬时电流保护功能，跳闸后可以手动复位，不必更换元件。

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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。

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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40A,  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。

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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。

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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。

二、设计方案图及清单表

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三、收益计算

装机容量6.6kW，PR=85%，首年有效利用小时数估值为1300小时（山东地区），首年发电量为7183kWh。首年衰减为3%，25年末最低功率为80.2%。

说明：本项目的收入按照全部余电上网计算（山东的脱硫煤标杆电价+国家补贴），由于自用电价高，实际收入肯定高于表中数据。

注：10年累计发电量6.9万度电，25年累计发电量超过16.5万度电。

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2017年12月24日，一台6kW的逆变器按照在河北沧州市，通过GPRS监控看到最高并网功率5.5kW，累计日发电量32.2度。当地天气非常好，发电量正常。

实时并网功率

结论

本文首先介绍了项目的基本情况，在装机容量尽可能大的前提下进行了光伏电站的设计，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。

（来源：固德威光伏社区，版权归原作者）