必看!家用分布式光伏系統設計安裝及接入方案全解

戶用光伏網訊:家用太陽能光伏發電系統為小型分布式光伏系統，因此在設計過程中應充分考慮實際情況，一般應遵循經濟適用原則，可靠性高、牢固耐用、容易維護、充分考慮地理和氣候環境的影響。

安裝地點選擇

家庭分布式光伏系統的選址一般可選擇在自家屋頂或空地上，需要考慮的條件就是可使用面積、房屋結構和承重要求、地面基礎情況和氣象水文條件等。   若選擇安裝在自家屋頂上，屋面承重能力必須大於20kg/m2 。

房屋房梁如果是木質結構的話就不要考慮了，光伏系統使用年限長達25年，木質房梁易腐壞，建議不要進行安裝。若在人字結構屋頂建設太陽能光伏電站，不能像地面電站那樣設計最佳傾角，並且考慮前後遮擋間距。為了便於光伏組件和屋頂結合，一般都在屋面上直接平鋪支架，北半球鋪朝南面，南半球鋪朝北面，這樣方可最大效率利用光能。支架與屋頂採用夾具連接，電池組件再安裝於支架上。這種方式不僅美觀，而且可以實現屋頂面積利用最大化，見圖2。

在平頂結構屋頂建設太陽能光伏電站，需要架設光伏支架和設計最佳傾角和組件前後間距，見圖3

若選擇安裝在自家空地上，可以採用錨樁和混凝土條基做支架基礎，見圖4和圖具體選哪種則需要從地質情況和成本綜合考慮了。另外，支架基礎強度的設計還要以當地氣象條件做依據。

需要注意一點，考慮到組件的熱脹冷縮效應，安裝時上下左右組件之間的間隔要達到3cm左右為佳。

家用分布式光伏系統設計

光伏組件

目前使用較多的兩種太陽能電池板是單晶矽和多晶矽太陽電池組件。   目前主流的組件是250Wp多晶矽太陽電池組件

結合現在的光伏發電技術，1kWp的多晶矽太陽能電池組件五類區域年發電量大致如下

用戶可以根據系統的安裝地點和自己年用電量情況來合理選擇裝機規模。

光伏組件陣列安裝朝向和角度

如果安裝地點是平面，則要計算光伏支架的傾角，北半球朝南，南半球相反。考慮到跟蹤系統雖然能提高系統效率，但需要維護，而且會增加故障率，再結合費用、實用性等因素，家庭分布式光伏系統採用固定的光伏方陣較好。   從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進行發電量的計算。

對於某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽輻射能與傾角有關，較簡便的輻射量計算經驗公式為：

Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D

式中：Rβ——傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量 S ——水平面上太陽直接輻射量 D ——散射輻射量  α——中午時分的太陽高度角  β——光伏陣列傾角

根據當地氣象局提供的太陽能輻射數據，按上述公式可以計算出不同傾斜面的太陽輻射量，確定太陽能光伏陣列安裝傾角。現在用得很多的是利用RETScreen軟體來分析不同傾角是斜面上的輻照度，再根據組件的相關參數計算出不同傾角的年發電量，最後取年發電量最大所對應的傾角。

太陽電池方陣間距計算

計算當太陽能電池組件子陣前後安裝時的最小間距D。

一般確定原則：冬至當天早9:00至下午3:00太陽能電池組件方陣不應被遮擋。

併網逆變器的選擇

選型

併網逆變器主要分高頻變壓器型、低頻變壓器型和無變壓器型三大類。根據所設計系統以及業主的具體要求，主要從安全性和效率兩個層面來考慮變壓器類型。

家用分布式光伏系統是小系統，不需要很高的技術指標，逆變器不帶隔離變壓器時，能源轉換效率更高,再結合成本等因素，選擇無變壓器型較為合理。

容量匹配設計  

併網系統設計中要求電池陣列與所接逆變器的功率容量相匹配，一般的設計思路是：  組件標稱功率×組件串聯數×組件並聯數＝電池陣列功率   在容量設計中，併網逆變器的最大輸入功率應近似等於電池陣列功率，已實現逆變器資源的最大化利用。

MPP電壓範圍與電池組電壓匹配  

根據太陽能電池的輸出特性，電池組件存在功率最大輸出點，併網逆變器具有在特點輸入電壓範圍內自動追蹤最大功率點的功能，因此電池陣列的輸出電壓應處於逆變器MPP電壓範圍以內。

電池組件電壓×組件串聯數＝電池陣列電壓

一般的設計思路是電池陣列的標稱電壓近似等於併網逆變器MPP電壓的中間值，這樣可以達到MPPT的最佳效果。

最大輸入電流與電池組電流匹配

電池組陣列的最大輸出電流應小於逆變器最大輸入電流。為了減少組件到逆變器過程中的直流損耗，以及防止電流過大對逆變器造成過熱或電氣損壞，逆變器最大輸入電流值與電池陣列的電流值的差值應儘量大一些。

電池組件短路電流×組件並聯數＝電池陣列最大輸出電流

轉換效率

併網逆變器的效率標示一般分最大效率和歐洲效率，通過加權係數修正的歐洲效率更為科學。 逆變器在其它條件滿足的情況下，轉換效率應越高越好

接入方案

電氣接線圖

本方案主要適用於自發自用/餘量上網（接入用戶電網）的家用光伏電站系統，見圖。  首先需要在家庭戶內配電箱內安裝一臺微型式斷路器和一臺具有雙向計量功能的智能電能表。通過該空氣開關控制接入電網，增加一個明顯的開斷點，滿足自動斷開、閉鎖功能，低電壓失電要求，符合電網安全運行要求；雙向計量功能的智能電能表精度不低於2.0級，作為計量關口。

其次，需要在併網交流配電箱內安裝一臺精度不低於2.0級的計

光伏電纜的選型

光伏系統中電纜的選擇主要考慮如下因素：

電纜的耐熱阻燃性能；

電纜的防潮，防光；

電纜的敷設方式；

電纜芯的類型（銅芯，鋁芯）；

電纜的大小規格。  光伏系統中不同的部件之間的連接，因為環境和要求的不同，選擇的電纜也不相同

以下分別列出不同連接部分的技術要求：

1）組件與組件之間的連接：必須進行測試，耐熱90℃，防酸，防化學物質，防潮，防曝曬。電纜使用在戶外，直接暴露在陽光下，光伏系統的直流部分應選用耐氧化、耐高溫、耐紫外線的電纜。

2）方陣內部和方陣之間的連接：可以露天或者埋在地下，要求防潮、防曝曬。建議穿管安裝，導管必須耐熱90℃。

3）方陣和逆變器之間的接線：必須進行測試，耐熱90℃，防酸，防化學物質，防潮，防曝曬。電纜使用在戶外，直接暴露在陽光下，光伏系統的直流部分應選用耐氧化、耐高溫、耐紫外線的電纜。     電纜大小規格設計，必須遵循以下原則：

1）交流負載的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續電流的1.25倍。  變器的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續電流的1.25倍。方陣內部和方陣之間的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續電流的1.56倍。

2）考慮溫度對電纜的性能的影響。

3）考慮電壓降不要超過2％。

4）適當的電纜尺徑選取基於兩個因素，電流強度與電路電壓損失。

防雷設計

為了保證本工程光伏併網發電系統安全可靠，防止因雷擊、浪湧等外在因素導致系統器件的損壞等情況發生，系統的防雷接地裝置必不可少。太陽能光伏電站為三級防雷建築物，防雷和接地涉及到以下的方面：

1、儘量避免避雷針的投影落到光伏組件上

2、地線是避雷、防雷的關鍵。     防止雷電感應：包括設備、機架、金屬管道、電纜的金屬外皮都要可靠接地，每件金屬物品都要單獨接到接地幹線，不允許串聯後再接到接地幹線上。

注意事項

光伏組件維護注意事項

為了避免電弧和觸電危險，請勿在有負載工作的情況下斷開電氣連接。必須保持接插頭乾燥和清潔，確保它們處  於良好的工作狀態。不要將其他金屬物體插入接插頭內，或者以其他任何方式來進行電氣連接。除非組件斷開了  電氣連接並且您穿著個人防護裝備，否則，不要觸摸或操作玻璃破碎、邊框脫落和背板受損的光伏組件。請勿觸 碰潮溼的組件。

光伏組件附近禁止放置可燃性液體、氣體和易爆炸等危險物品。

在火災事件中，即便光伏組件與逆變器斷開連接、光伏組件部分或整體燒毀、系統線纜折斷或損壞，光伏組件仍  可能繼續產生有危險性的直流電壓。因此，在發生火災時，儘量遠離光伏發電系統，直到採取相應措施確保光伏 系統的安全性後方可接近。

請不要系統工作的時候遮擋光伏組件，因為一塊或多塊光伏組件部分或全部被遮擋時系統性能和發電量會明顯降 低。

請不要踩踏或將重物放置在組件表面上，以免造成電池片隱裂。

光伏組件在長時間運行後，組件表面會沉積塵土或汙垢，降低了輸出功率。建議定期在早晨或者下午較晚的時候  進行組件清洗工作（使用清水軟布），尤其是在平時降水較少的地區和風沙灰塵較多的地區。注意不能清潔玻璃 破碎的光伏組件或暴露在外的線纜，避免產生危險。

在清除光伏組件表面積雪時，請用刷子輕輕清除積雪。不能用堅硬物體清除光伏組件表面上凍結的冰。

逆變器注意事項

逆變器均已在完工後設置好，非專業人士請勿接觸逆變器等光伏設備。

請勿觸摸逆變器的散熱裝置，以免燙傷。

禁止在逆變器附近放置危險品。

不宜私自改動逆變器位置，因為交大藍天當時安裝設計是已經考慮到適合逆變器運行的環境因素。特別是逆變器 不宜放置在暴曬或通風不良的地方。

禁止遮擋逆變器的通風裝置。

斷開逆變器交流或直流電壓的順序：首先斷開交流電壓，然後斷開直流電壓。

定期清理逆變器箱體上的灰塵，清理時最好使用吸塵器或者柔軟刷子，而且只能用乾燥的工具去清理逆變器。必  要時，清除通氣孔內的汙垢，防止灰塵引起熱量過高，導致逆變器性能受損。

選擇可靠的售後服務

光伏板安裝到屋頂持續發電不會低於25年，不論是大到數MW的工商業屋頂分布式還是小到幾KW的居民分布式發電系統，可靠的完善的售後服務體系是特別重要的。

如何確保系統發電正常，建議注重以下幾個方面：

首先，設備的選擇必須是品質確保的，尤其是組件和逆變器，不要為了貪圖便宜選用低價低劣設備，在這個行業裡，價格基本是比較透明的，俗話說，一份價格一分貨，誰都不是活雷鋒。在日常業務談判中，時常會有客戶提出某某公司價格要低很多，對於這樣的情況，我只能建議客戶認真考慮、仔細斟酌，用心去判斷選擇一家可信賴的公司。

其次，整體系統方案的設計和現場安裝的專業性不可小視。個別從業者為了取得利益最大化，而專門選擇低價低劣設備以次充好，在現場安裝過程中也急於求成，忽略安裝中應該注重的細節。這樣的發電系統可想而知如何經受多年的考驗？