江苏无锡5KW家庭光伏电站设计安装筹划及三种用电模式收益分析

分布式光伏发电的装机容量较小，一样平常单点接入容量小于 6MW，一次性投资的本钱用度较低，培植周期短，投资风险小，靠近用户侧安装能够实现就近供电，投资回报率较高。

项目概况

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项目名称：江苏省无锡市家庭用 5KW 分布式光伏发电项目

培植规模：5KW晶体硅光伏发电系统

地址：江苏省无锡市

并网类型：自发自用、余量上网

按接管太阳能辐射量的大小，一样平常以整年总辐射量和整年日照总时数表示。
我国是太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000 小时。

无锡市太阳能资源较为丰富，全市年均匀太阳总辐射量在 4466.88MJ/m2，水平面辐照年总值为 1240.8KWh/m2，最佳倾角的辐照年总值为 1420.1 KWh/m2。

本工程安装容量 5KW，拟培植在江苏省无锡市家庭用业主自家屋顶。
估量利用多晶体硅电池组件 20 块，全部顺着业主屋顶固定角度铺设安装。
光伏系统发电拟以 220V 电压等级并入电网。

紧张设备选型

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光伏组件

1)、项目拟利用 250Wp 多晶体硅光伏组件，共 20 块，光伏组件必须为有名厂商生产的成熟产品并得到干系认证；

多晶硅光伏组件

2)、组件参数如下表：

逆变器

1)、逆变器初步拟选择固德威 5KW 单相并网型逆变器 1 台；

2)、光伏逆变器最好利用三相型，避免利用单相型，当光伏发电采取单相逆变器时带来的光伏逆变系统的 N 线与电网的 N 线，在电网断电时有短时相连的情形产生；

3)、光伏逆变器必须可靠接地，只能取主地网接地，不得接入发电机接地网；

4)、为了担保光伏逆变器良好散热、拆卸方便，逆变器周边最小间隙不得小于以下数值：上方 200mm、下方 500mm、前方 300mm、两侧 500mm；

5)、20Kw 及以下光伏逆变器互换侧并网开关规格为 220V/32A~40A；

6)、如果逆变器不带 DC 开关，必须配外部开关，开关须要符合 IEC/EN 60947-3 标准，且电流须要在 20A~25A 之间；

7)、光伏并网逆变器必须为有名厂商生产的成熟产品并得到干系认证；

8)、逆变器参数如下表：

电表箱

光伏并网电表箱

根据无锡市供电局《居民光伏接入技能规范》的干系哀求，电表箱须要知足以下哀求：

1)、光伏接入计量表箱集中安装设置高下网侧(并网侧、用电侧)，发电侧两只计量表；

2)、原已有用电侧表计的，须移位统一安装于本表箱内；

3)、发电侧表箱设置在室外，不应该安装在居民家中，原有表计、表箱、计量点安装形式与位置乳不符合本规范的，该当予以改造或者改换，以嵌入式安装为宜，或者室外明装、立式安装、杆上安装均可；

4)、一样平常情形居民光伏发电容量不会超过 50KW，以是光伏接入所选表箱为三相 2 表位直接表另带独立集抄位表箱，可按无锡市供电公司表箱标准设置，2 个表位 1 个独立集抄位(如果没有独立集抄位该当选用三相 4 表位表箱)；也可以按照江苏省电力公司表箱标准设置，2 个表位自动 1 个集抄位；

5)、表计支配

●第 1 表位，安装高下网侧表计，从总开关接线直接接至表计，不用接线盒；

●第 2 表位，安装表架，无接线，电气施工时，独立接入并网表计，独立接出；

●集抄表位，安装微断开关导轨，无接线；

●表箱内走线支配采取槽板；

6)、表箱必须设置进线总开关，常规设置 63A。
一样平常设置出线总开关，进出线开关必须选用塑壳断路器，除家用微断级(Icu)AC.400V 不小于 6KA 外，0.4KV 电气设备选型暂按照额定极限短路分断能力(Icu)AC.400V 不小于 25KA，以下类同；

7)、表箱进出线开关，采取三级分断即可；

8)、表箱必须设置独立接地线，采取 TT 系统的地区(屯子村落)应该支配接线网(极)，也可利用原居民家中的接线延伸到表箱，但是该当实测接地电阻。
采取 TN 系统的地区(包括城镇与屯子小区)当有总等点位联接时，可利用建筑接地作为表箱接地利用，但该当实测总等电位联接箱内接地电阻，不符合哀求时该当予以补种接地。
金属性表箱门、表箱外壳必须接地；

9)、表箱内开关不装设触保器，防止误动作、或越级跳闸，提高供电可靠性，限定事件范围；

10)、在表箱涌现开关后，加装避雷器(或者浪涌保护器)。
微断开关导轨安装办法，避雷器(或者浪涌保护器) 前不安装微断保护，硬接。
如出线无开关，直接硬接。
无论出线有无开关，避雷器(或者浪涌保护器)安装位置不变。

11)、接入 TT 系统的表箱：表箱前采取 TT 接地系统；表箱后可采取 TT 接地系统，也可以采取 TN-S 接地系统。

●表箱内设置 PE 排、N 排(此表箱内，不哀求分别设置进线 N 排与出线 N排)；

●电源进线 N 线、出线 N 线与 N 排相连接，严禁与 PE 排相连接，严禁接地；

●电源进线无 PE 线，表箱内 PE 排与接地网相连接；

●表箱后(即出线)采取 TT 接地系统时，当表箱设置独立接地网时，出线无 PE线；当表箱没有独立接地网，利用原居民家中的接地延伸到表箱作为接地利用时，出线增加 PE 线，作为接地延伸线起浸染；

●表箱后采取 TN-S 接地系统时(只是局部)，无论表箱是否设置独立接地网，出线均有 PE 线。
表箱内 PE 排与出线 PE 线相连接(包括金属性表箱门、表箱外壳)。
表箱内出线及往后部分，N 线与 PE 线均不连接；

12)、接入 TN 系统的表箱：表箱前采取 TN-C 接地系统，表箱后采取 TN-S 接地系统。
表箱内设置 PE 排、N 排(此表箱内不哀求分别设置进线和出线 N 排)。
将电源进线 PEN 线、出线 N 线、出线 PE 线与 N 排、PE 排、等电位联接线之间全部连接。
电源进线 PEN 线、N 排、PE 排，此 3 点(包括金属性表箱门、表箱外壳)相连接后，应可靠接地，称为 3 点接地。
表箱内出线开关后，PE 线于中性线 N 线不再连接；

13)、表箱所用开关选用成熟可靠产品，宜选用光伏专用开关；

14)、表箱具备加封条件；

15)、表箱选用成熟可靠产品。

光伏接入柜

光伏并网接入柜

根据无锡市供电局《居民光伏接入技能规范》的干系哀求，光伏接入柜须要知足以下哀求：

1）、居民光伏设置统一的接入柜，标准化配置；

2）、居民光伏接入均为单电源接入；

3）、居民光伏接入一样平常情形下选用五线制电缆接入(TN 系统)：可选用四芯同截面+半容量芯线 PE 线；在发电容量小于 20KW 时采取五芯同截面电缆。
PE 线不应单独一根线缆独立接线；

4）、接入柜面板上该当设置 3 套电压表及分相切换开关(或带电压丈量孔的带电显示器)。
分别显示电网电源，并网电源，户内电源；

5）、接入柜进线应装设刀闸(可用微断级)作为检修安全隔离；进线刀闸一样平常采取三级分断即可；

6）、接入柜必须设进线总开关，进线总开关与进线刀闸间因实现闭锁困难，以是须要告警语和大略操作规范制成标语昭示；一样平常采取三级分断即可；

7）、无论表箱是 TN 系统还是 TT 系统，接入柜统一采取 TN-S 接地系统(局部)。

●柜内分别设置进线 N 排，进线 N 排与出线 N 排严禁连接；

●柜内设置单一 PE 排，即只设置主接地网引入的接地线，发电机等独立接地禁止引入；

●电源进线 N 线与柜内进线 N 排相连接。
此 2 点相连后，严禁与电源进线 PE线(如果存在)、主电网接地、或等电位联接线、发电机等独立接地相连；

●出线 N 线与柜内出线 N 排相连接。
此 2 点相连后，严禁与电源进线 PE 线(如

果存在)、主电网接地、或等电位联接线、发电机等独立接地相连；

●电源进线 PE 线(如果存在)，出线 PE 线，与柜内 PE 排相连接。
电源进线 PE

线(如果存在)、出线 PE 线、柜内 PE 排，此 3 点(包括金属性柜门、柜外壳)相连后，应可靠与主地网接地，称为 3 点接地。
不应该与发电机等独立接地相连，严禁接地合并。

8）、接入柜进线总开关下设 2 回出线开关。
1 回为常规居民用电出线开关，1 回为光伏并网开关；

9）、接入柜内常规居民用电出线开关，必须选用四级分断，这是为了防止有的居民家中现在或者往后将会选用一些诸如蓄电池等储能设备，N 线不分断可能在电网停电时通过 N 线，通过综合变升压产生向电网倒送高压的情形；

10）、接入柜内常规居民用电涌现开关，应选用带触保器类型；

11）、接入柜内进线总开关的光伏出线，应回到表箱内，经由并网计量表计再接入接入柜内的并网开关；

牢记：并网表计零线不能与表箱内零排连接，必须按照接线图接线！

12）、接入柜内光伏并网开关应达到 2 个哀求：一是检有压合闸，二是欠压脱扣；一样平常采取三级分断；光伏并网开关的这一部分功能由打仗器实现；

13）、接入柜内光伏并网开关采取电动操作机构，电动操作机构必须覆盖住全体开关，以防止手动合闸(光伏并网开关的这一部分功能由打仗器实现)。
设操作按钮 2 个/运行指示灯 2 个，合闸和分闸各 1 个，操作按钮，电动操作机构电源取接入柜内进线总开关涌现下桩头的电源(即取并网开关电网侧电源)，以达到检有压合闸的目的；

14）、接入柜内光伏并网开关电动操作机构可以设置为自动、也可以设置为手动；

15）、接入柜内光伏并网开关必须装设具备可调延时功能(目前采取打仗器时无法实现，须要韶光继电器才能实现)，欠压脱扣器、分励脱扣器(附件只能选取装一)；选择装设电子脱扣器、赞助触点；

16）、接入柜内，并网开关至表箱并网计量表计间的进线电缆，应设置零序保护，三相和电流，设置一定的动作限值，延时动作(须要韶光继电器才能实现),浸染于并网开关分励脱扣，动作于并网开关，此款内容暂不实行；

17）、接入柜内并网开关故障动作后不应再次自动并网，必须人工规复；

18）、接入柜内并网开关分励脱扣动作后不应再次自动并网，必须人工规复；

19）、有独立电源时，双电源时采取大略单纯型双电源切换开关；

20）、接入柜柜门具备加封条件，仅将可操作部分，开关动作手柄等外露，将内部接线均加封；因此，柜内电器设备应为嵌入柜面式安装；

21）、接入柜所用开关选用成熟可靠的产品，宜选用光伏专用开关；

22）、级差合营：为了避免某一出线故障时、接入柜内出线开关与接入柜内电源进线总开同时动作的情形涌现，可有一定的级差合营；

23）、接入柜必须有 CCC 认证，接入柜选用成熟可靠的产品。

组件支架和紧固件

光伏组件支架

1)、光伏组件支架利用做过阳极氧化处理的铝合金，强度要知足当地风、雪荷载，担保知足光伏系统 25 年运行期哀求；

2)、搭配支架所利用的紧固件必须是 304 不锈钢材料；

3)、螺丝和螺母之间必须安装垫片和弹片

光伏支架安装施工过程

工程方案

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全体光伏电站由光伏组件、逆变器、电表箱、接入柜等设备组成。

本期工程装机容量为 5KW，根据干系并网技能原则，光伏组件发出来的直流电

经逆变输出 220V 互换,分为 1 点接入 220V 用户侧。

总平面支配

本支配方案支配区域为业主自家坡面屋顶，共支配 5KW 光伏组件，配置 1 台5KW 逆变器，逆变器采取组串式逆变器，室外支配办法。

光伏设计

本工程共选用 250W 晶体硅组件 20 块，每 10 块组件为一组串，安装在一套支架上，末了分成两路分别接入逆变器的两路输入。

根据当地纬度和太阳辐射数据，以及屋面详细情形，组件安装方向为顺着屋顶安装，安装角度和屋顶角度同等。
本工程光伏组件方阵采取固定式安装，支架利用做过阳极氧化处理的铝合金。
材料型号根据当地风、雪荷载打算，担保支架知足 25 年运行期哀求。

紧张设备清单

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序号设备名称型号规格单位数量备注1晶体硅光伏组件250Wp块20共 5KWp2支架铝合金米503紧固件304 不绣钢多少4光伏并网逆变器5KW台15电表箱304 不绣钢台单相电表箱+空开6并网接入柜304 不绣钢台1内置备件根据技能哀求7电缆套1必须利用光伏专用电缆8安装工具套1

发电量估算

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本工程设计系统效率改动为 85%，并以此数据进一步估算光伏电站的年发电量。

结论

25 年内年均匀年发电量 ： 5402.87度；

25 年总发电量：140474.52度。

收益估算

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根据前面测算的 25 年发电量和电费的收益组成数据，我们分别仿照 3 种自用电量的情形下的内部收益率(IRR)：

第一种情形：用电量较小，每天白天用电为 5KWh，财务模型如下：

从财务模型可以看出，在折现率为 4%的情形下，内部收益率 IRR 为 8.5%，远高于 3.19%的五年期银行利息。

第二种情形：用电量中等，每天白天用电为 10KWh，财务模型如下：

从财务模型可以看出，在折现率为 4%的情形下，内部收益率 IRR 为 9.8%，远高于 3.19%的五年期银行利息。

第三种情形：用电量较大，每天白天用电 20KWh，财务模型如下：

从财务模型可以看出，在折现率为 4%的情形下，内部收益率 IRR 为 12.5%，远高于 3.19%的五年期银行利息。

结论和建议

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1、 本项目培植在江苏省无锡市家庭用居民屋顶，是国家鼓励并扶持的分布式项目，具有良好的社会效益及示范浸染。

2、 项目的培植符合国家干系发展方案和家当政策哀求，属于政府支持项目类型。
同时该项目的培植还可以一定程度上促进光伏家当的发展，项目所发电量可作为地方电网电力来源的部分补充，为地区经济可持续发展做出一定贡献。

3、 本项目属于新能源发电项目，将在节能减排上起到积极的示范浸染。