前言：
隨著分布式發電補貼的下降和光伏電站建造成本的降低，很多用戶在選擇安裝戶用光伏系統時，都希望最大化的利用屋頂的面積，盡可能擴大安裝容量，以增加發電量，保障投資收益率。在我國北方許多地區，以前大屋頂優勢讓戶用光伏系統能夠達到10kW左右，現在隨著技術的不斷進步，和成本的不斷優化，三相12kW逆變器的成本已經快速下降，接近于10kW逆變器的價格，12kW以上戶用系統迎來大量應用場景。本文將從組件、逆變器，支架、線纜、配電箱的選型，到整體設計方案，以及電站收益預測等方面，與大家分享12kW電站的設計過程。
一、設計過程
1.???項目勘察
農戶自建住宅，水泥平屋頂，經現場勘測，設計組件排布示意圖如下：? ? ? ? ? ? ? ??
2.??組件選擇
在目前的組件市場上，275W~330W功率段的組件最為常用。本文的典型設計方案直流側建議選擇兩串輸入，可以減少線路損耗，提高系統效率。大家可根據項目特點在下表中選用相應組件方案。
| 組件規格 | 每串數量（塊） | 電站總串數（串) | 電站總功率(KW） | 組件總數（塊） | 備注 |
| 275W | 23 | 2 | 12.65 | 46 | 任選一種組件 配置方案 |
| 280W | 23 | 2 | 12.88 | 46 | |
| 285W | 23 | 2 | 13.11 | 46 | |
| 290W | 23 | 2 | 13.34 | 46 | |
| 295W | 23 | 2 | 13.57 | 46 | |
| 300W | 23 | 2 | 13.8 | 46 | |
| 310W | 22 | 2 | 13.64 | 44 | |
| 315W | 22 | 2 | 13.86 | 44 | |
| 320W | 21 | 2 | 13.44 | 42 | |
| 325W | 21 | 2 | 13.65 | 42 | |
| 330W | 21 | 2 | 13.86 | 42 |
綜合考慮了屋頂面積，銀行放款條件以及全壽命周期的收益，本方案選用了46片300W多晶高效組件，其技術參數如下：
根據組件的參數和數量得到裝機容量為 300Wp* 46塊=13.80KWp
3.支架方案及組件安裝
水泥平屋頂的支架/組件安裝步驟如下：
- 預置水泥墩基礎
- 用膨脹螺栓固定角鋁底座
- 固定角鋁底座和角鋁斜撐
- 固定角鋁后撐和斜撐，然后鋪設導軌，用T頭螺絲固定
- 安裝組件，用中壓塊和邊壓塊固定
4.逆變器的選擇及安裝
推薦選用一臺納通NAC12K-DT三相逆變器。
新型高效組件的應用給逆變器的性能提出了新的需求，同時隨著技術和成本不斷的優化，納通在考慮實際應用要求后，優化了產品性能，推出了12kW三相逆變器 NAC12K-DT，最大直流輸入電壓可達到1100V，有著極高的功率密度和性價比。直流側輸入電壓提高后，光伏組件(以多晶60片電池片計算)的單串數量從原來的最多22塊擴充到24塊 , 子串數量減少，直流側線纜的用量也隨之減少，減少的線損，充分提升輸出電量。
此款逆變器體積小，重量輕，功率密度高，銷售售價接近于10kW逆變器。
逆變器具體參數如下：
其中逆變器接入關鍵參數如下：
①?? 串組件開路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為922.3V和754.4V，滿足逆變器安全和運行電壓需求, 機器運行在滿載MPPT范圍內。
②?? 串組件額定功率在SOC下為6.9kW，此次示例設計逆變器接入2串組串，接入組件容量13.8kW，超配比1.15。具體接入方法如下：
MPPT1 : 23塊/串，1串接入；
MPPT2 : 23塊/串，1串接入；
5.逆變器直流端線纜制作和接線
注： 直流連接器如果安裝不到位，由于接頭接點松脫，接觸不良、電線受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現象。為確保直流連接器的安裝質量，需要使用專業的壓線鉗。
6. 逆變器交流端線纜接線
7.??線纜的選擇
1）直流側線纜
直流線纜在戶外鋪設，需具備極好的耐熱，耐寒，耐油，耐紫外線等性能，因此光伏系統中的直流電纜需采用專用光伏電纜，目前常用的光伏專用電纜為PV1-F1*4mm2。
2）交流側線纜
交流線纜用于逆變器交流側至交流匯流箱或交流并網柜，可以選用YJV型號線纜。 長距離鋪設還需考慮到電壓損失和載流量大小， 12kW三相機交流線纜推薦使用YJV-4*6mm2。
8.??配電箱的選擇
配電箱內部元件說明：
1）斷路器
斷路器的一端接逆變器，一端接電網側，交流斷路器一般選擇逆變器最大輸出電流的1.25倍以上， 12kW逆變器交流輸出最大電流為19，至少選擇25A/4P的斷路器。
2）自動重合閘電源保護器
電網公司要求在逆變器至電網間接入自動重合閘電源保護器，這里選擇25A/4P的規格。
3）浪涌保護器
本項目選用限壓型SPD，4P的浪涌保護器，選擇規格Uc~385V，Imax≥20KA，In：≥10KA，Up≤1.5KV。
9.??接地措施
接地是施工人員在安裝中最容易忽視的問題。但若不做好接地，會因設備對地絕緣阻抗過低或漏電流過大而報錯，影響發電量，甚至危害人身安全。戶用光伏系統的接地包括組件測接地，逆變器側接地，配電箱側接地。
選用φ12的圓鋼或50*5mm的扁鋼，埋入深度1.5m的地下，光伏組件的防雷接地電阻要求應小于10Ω，逆變器和配電箱接地電阻應小于4Ω。對于達不到接地電阻要求的，通常采用添加降阻劑或選擇土壤率較低的地方埋入。
二．設計方案圖及材料清單表：
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三、 收益計算
本系統安裝了46塊300Wp的高效組件，裝機容量共13.8kW，系統效率=82%，從NASA上導出的光照數據如下表， 項目安裝地山東濰坊地區全年日平均有效發電日照時數為4.25*365=1551.25小時。
組件首年衰減2.5%，之后每年衰減0.6%。 可以算出本系統25年累計發電量約為40萬度。
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四、實際應用案例
下面監控數據為一臺安裝在山東萊陽的一臺NAC12KW-DT逆變器在2018年3月16日的發電情況，通過GPRS監控可以看到，當天最高功率為11.91KW, 當日累計發電量為83度。逆變器運行穩定，發電量符合預期。
結論?
12kW左右裝機容量的電站在我國北方地區應用較為普遍，通過典型設計的分享讓用戶對光伏系統的前端設計有了很好的了解，給后續光伏電站的施工做了正確的引導，保證了光伏電站的質量和收益。
來源：納通能源
