5KW家用光伏系统典型设计全过程

前言

近期小固会推出光伏并网系统配置的专题内容，给大家详细说明组件、逆变器、线缆、配电柜的选型问题，包括整体的设计方案和详细配置清单，最后还会给大家分析电站的收益情况。后续我们还会推出较大的平屋顶及地面项目案例，为了区分此次我们就以斜面为例，先跟大家聊聊家庭应用最广泛5KW光伏系统的设计的全过程。

一、设计过程

1、项目简介

此光伏并网发电系统采用分布式发电的设计方案，用户把组件装在自家的屋顶上，根据现场勘查可以安装组件20块，设计容量5KW。采用一台并网逆变器接入220V单相交流电网，实现并网发电。

组件安装示意图

2、组件选型

选用常见的晶硅组件，下面是一组多晶硅的性能参数：

根据系统的容量和逆变器大小，考虑到组件衰减等因素，可以选择260Wp 20块适当超配，使逆变器输出功率更优异。

3、支架选择

本次项目为斜面琉璃瓦屋顶，采用铝合金支架安装。

导轨支架安装方式

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。

4、逆变器的选择

项目为民用项目，并网点的电压为220V，选用单相机型。具体根据组件的朝向、倾角是否一致选择不同的逆变器，选择方式如下：

项目条件	逆变器选择
组件	组件朝向倾角一致	GW5000-NS
组件朝向或倾角两个方位	GW5000D-NS

本次5KW项目组件朝向一致，就可以选用GW5000-NS的逆变器。

5、线缆的选择

应用场合	线缆规格
直流侧	PV1-F 1*4mm²
交流侧	YJV-3*6mm²

Ø 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。

Ø 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，不仅要需要考虑防潮、防晒、防寒、防紫外线，还要考虑防火和防鼠防蚁，一般选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小，5KW单相机交流线缆选用YJV-3*6mm²。

6、配电箱配置

配电柜一般包含断路器（标号1）、熔断器（标号2）、浪涌保护器（标号3）、自复式过欠压保护器（标号4）、电表、刀闸开关（标号5）组成。

单相交流配电柜

有时计量电表也会直接安装在交流配电柜内。

7、接地措施

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，挖一个深坑具体深度根据供电公司要求，埋入40*4mm扁钢或者φ10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

1.详细配置清单

序号	材料名称	数量
1	GW5000-NS	1台
2	组件260Wp	20pcs
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

三、收益计算

1.发电量计算

5KW的系统全年发电量按照7300kwh来计算。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为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%	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
		年平均发电量	6537.15

2.收益计算

假设成本按照8元/W来算，整个光伏系统需花费4万元。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	7300	7300
第6年	42355	42355
第25年	163428	140548

由上表可知： 5年半的时间可收回成本，25年总收益14万，除去成本，纯收益可达10万。（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。）

结论

本文通过对光伏系统组件、逆变器、线缆、配电柜电气设备选型的介绍，包括详细配置清单、整体的设计方案以及电站收益的分析，旨在让大家对5KW光伏系统的配置有一个清晰的认识，后续小固还会推出相关文章，希望大家多多关注！