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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！
