分布式光伏（户用）电站一体化解决方案

一、概述

随着“双碳”建设的脚步加快，光伏电站建设呈现暴涨形式，由最开始的光伏补贴到现在的企业自投，从大量集中式光伏电站的建设到分布式工商业光伏以及户用光伏的建设，无一不在说明光伏发电对未来能源转换的重要意义。原因主要是因为光伏电站采用太阳能光伏发电技术，具有无污染、可再生等特点，能够利用任何有阳光的闲置区域，包括荒地、沙漠、地面、楼顶、侧立面和阳台等，分布式光伏广泛应用在商场、医院、住宅区、工厂、学校和企事业单位屋顶等地，户用光伏主要是农户自家屋顶为主，其中，应用最为广泛的是分布式光伏发电系统。

二、分布式发电系统介绍及构成

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

1、太阳能电池组件

太阳能电池组件是分布式光伏发电系统的核心部件之一，即我们常说的光伏板，目前应用较为广泛的太阳能电池组件是结晶硅组件，用钢化玻璃、EVA及TPT热压密封而成，并加装铝合金边框，具有抗风、抗冰雹、便于安装等特点。太阳能电池通常由高纯硅材料制成，是一种半导体PN结器件。按照发电效率由高至低的顺序分为非晶硅薄膜太阳能电池、多晶硅电池、单晶硅电池和薄膜复合晶硅电池。其作用是将太阳能转化为电能，存储到蓄电池或推动负载工作。目前市面上的太阳能电池最为普遍的是多晶硅和单晶硅，从光电转换效率来看单晶硅>多晶硅，但单晶硅贵于多晶硅。

2、逆变器

光伏逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子器件，可以将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。

3、蓄电池

其主要功能是存储光伏发电系统的电能，并在日照量不足，夜间以及应急状态下为负载供电。常用的储能电池有铅酸蓄电池，碱性蓄电池，锂电池，超级电容，它们分别应用于不同场合或者产品中，目前应用最广是铅酸蓄电池，发展最快的是锂电池，目前主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池（镍钴锰酸锂）。

4、并网箱

并网箱也称为光伏汇流箱，主要由箱体、电源开关、并网接触器、保护装置、监控装置以及通信设备等组成，用于连接光伏组件及逆变器，提供防雷及过流保护，并监测光伏组件的单串电流、电压及防雷器状态、断路器状态。它是供光伏电站直接向电网馈电之用的电气设备，是光伏发电系统中重要的组成部分。主要功能为将光伏电站产生的电能进行整流、变流、滤波等处理，并将其直接投入到电网中。同时，光伏电路并网箱还能进行功率调节、保护装置的设置以及电网监控等功能。

5、光伏支架

光伏支架是支撑光伏电站组件的骨骼，可以将光伏组件固定在屋顶、地面、水面等各种光伏电站应用场景，可以使光伏电站稳定运行25年时间。是由锌铝镁材质的U型钢或C型钢及支撑连接配件等组合而成，不仅可以轻易搬运和组装，还具有易维护、使用寿命长、经济成本低等优点，是光伏电站不可或缺的材料配件之一。

6、电缆

在前边提到，逆变器是将太阳能电池板所产生的直流电转换为交流电，那么我们将太阳能电池板到逆变器直流端的部分称之为直流侧(DC侧)，直流侧需要使用光伏专用的直流电缆(DC电缆)。

另外就光伏应用而言，太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用，如强烈的紫外线、臭氧、剧烈的温度变化和化学侵蚀等情况。这就规定了光伏电缆必须具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性，以及能承受更大范围的温度变化。

所以光伏电缆需采用太阳能应用的专用电缆，这将会影响到整个系统的使用寿命。例如：一个5KW的系统对于光伏直流电缆线径的一般为4mm²或6mm²。

三、解决方案（以户用光伏为例）

1、确定安装容量

根据可用面积估算电站的容量，电站不能有建筑、树木遮挡形成阴影。

2、选择并网模式

有自发自用、余电上网（发电自用，用不完的卖给电网，适合用电量较大的家庭）和全额上网（发的电全部卖给电网，适合农村租赁市场）两种模式，根据自身情况进行选择。

3、光伏组件选择

根据项目需求、成本、转换效率和可用面积等因素，选择组件。

4、逆变器选择

需要综合考虑所负载的电器最大的功率和每天的用电量，如果需要将光伏逆变器接入一个5千瓦的电器设备中，那么需要选择功率大于5千瓦的逆变器。

5、选择并网配电箱

需要了解用户所需，尽量采用国内知名厂家的国产柜型。

6、选择交直流线缆

直流电缆要求：直流电缆一般选择光伏认证专用线缆，目前常用的是PV1-F1*4mm。光伏阵列到逆变器的直流电缆长度应尽可能短，以减少线缆上的功率损耗。

交流电缆要求：交流线缆一般选用YJV型电缆，根据逆变器最大输出电流，查询线缆载流量，可确定线缆的型号。

7、组件排布

组件安装朝南可以获得最大的发电量，需要找到最佳安装倾角，可使用角度测量仪测量。应当借助方案设计模拟软件模拟运行，确保冬至日早上9点至下午3点太阳能电池方阵不被遮挡。

8、选择支架

支架材质使用不锈钢或者热镀锌钢材，以起到防腐的目的。还要保证组件的朝向和最佳倾角，以及底部高度，考虑到雨水溅落和组件浸水等问题。

9、接地保护

电气接地系统包括：组件边框接地、逆变器接地、配电柜接地。
组件接地： 组件的铝合金边框与支架进行连接，再通过引下线完成可靠接地。
逆变器接地：交流接线端子的PE端和机箱外壳的PE接地。
配电柜接地：使用接地线连至接地排上或者就近框架接地。

10、防雷接地

光伏电站因安装在建筑顶部，容易遭受雷击，需要安装防雷接地，将浪涌电流导引至地下起到保护系统的作用。