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如何自建一套家用太阳能发电系统?

时间:2018-10-13 10:54   作者:三维钢构 点击:

如何自建一套家用太阳能发电系统?主要需要五样东西:

1.太阳能电池板(solarpanels)

2.太阳能支架(mountingsystem)

3.电缆线(cables)

4.光伏逆变器(solarinverter)

5.电网公司负责安装的计量电表(Meter)

在这里解释一下光伏逆变器:通过太阳能电板发的电是直流电,家用电器无法直接使用,必须通过逆变器转化为交流电才可以家用。

接下来需要考虑系统的设计,由于家用系统的装机容量(MaximumInput)一般在1-5千瓦左右,系统设计和安装都很简单,逆变器则根据装机容量相应地选择1-5千瓦规格的机器就可以。

下面以一个5KW的家用系统为例:

1.太阳能电池板(组件)的选择

目前市面上的太阳能电池分为非晶硅和晶体硅。其中晶体硅又可以分为多晶硅和单晶硅。从三种材料的光电转换效率来看是:单晶硅(最高可达17%)>多晶硅(12~15%)>非晶硅(5%左右)。晶体硅(单晶硅和多晶硅)的在弱光下基本上不会有电流产生,非晶硅弱光性好(在弱光下能量本来就很少)。所以综合来看,宜用单晶硅或多晶硅太阳能电池材料,又考虑单晶硅材料价格昂贵,所以一般选用多晶硅材料。若选择功率约为250W的多晶硅太阳能电池板,那么一个5KW的系统就需要20块电池板。

2.支架的选择

太阳能光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放,安装,固定太阳能面板设计的特殊的支架。一般材质有铝合金,不锈钢,经过热镀锌处理后使用寿命更长。支架主要分两大类:固定式和自动追踪式。目前市场上部分固定式支架也可以根据太阳光线的季节性变化做出一定的调整,就像刚安装时一样,每个太阳能电池板的斜面都可以通过移动紧固件,调整斜面以适应光线的不同角度,通过再次紧固使太阳能电池板准确固定在指定的位置。自动追踪式的太阳能支架具有转动装置,能像向日葵一样随着太阳的转动自身调整角度,光能利用率高,但相对的成本也比较高。在国内,太阳能电池板一般朝南安装,用户可以选择使用固定式支架,如不考虑成本,向日葵自动追踪阳光支架是个不错的选择。

3.电缆的选择

在上文有说到,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。所以建议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。一个5KW的系统对于光伏直流电缆线径的一般为4mm2或6mm2。

4.逆变器的选择

首先考虑太阳能电池板的朝向,如果铺设的组件朝向不一致,例如:国内永远是朝南,不过可以分西南或者东南,如果同时在两个方向排布的情况下,建议使用双路MPPT追踪逆变器(dual-mppt),暂且可以理解为双核处理器,每一个核处理一个方向的计算。然后根据装机容量相应地选择相同规格的逆变器就可以了。一个5KW的系统可以选择使用一台5KW的双路MPPT追踪逆变器,三维光伏逆变器有一款5KW的双路MPPT追踪逆变器,非常适用于该家用屋顶太阳能系统。另外三维光伏逆变器还研发生产了1-4.6KW单相单路,3.6-4.6单相双路,4-6KW小型三相双路,10-30KW三相双路逆变器,能满足不同规模的家用屋顶太阳能发电系统。

5.电网公司负责安装的计量电表(双向电表)

双向计量电表就是能够计量用电和发电的电能表。功率和电能都是有方向的,从用电的角度看,用电的算为正功率或正电能,发电的算为负功率或负电能,该电表可以通过显示屏分别读出正向电量和反向电量并将电量数据存储起来。安装双向电表的原因是由于光伏发出的电存在不能全部被用户消耗的情况,而余下的电能则需要输给电网,电表需要计量一个数字;在光伏发电不能满足需求时则需要使用电网的电,这又需要计量另一个数字,普通单块电表不能达到这一要求,所以使用具有双向电表计量功能的智能电表。

在采购完后,由于家用布线和系统设计简单,普通用户只要找一个合格的电工解决家里的布线问题,支架保持45度角(如果不考虑成本,可以选择向日葵自动追踪阳光支架),至于逆变器的连接只要参考说明书就行。

如果家里有自己的花园游泳池或者高科技农庄什么的可以选择一套10-20KW的家用系统,通常20KW的系统需要大概80块250W的太阳能电池板,连接一台20KW的三相双路逆变器,此时逆变器的连接会相对比较复杂一些,需要找专业的系统集成商,综合考虑布线,结合逆变器端口,各地天气等因素来设计并完成施工。

1-5KW的家用系统

10-20KW的家用系统

一个系统安装完毕后,业主最关心的应该是投资回报期限。分析一个系统的收益,需要考虑业主自用电,余电上网和政府补贴等几个方面。全国范围内分布式光伏补贴标准为0.42元/千瓦时,期限是20年,另外各地省市对光伏发电也有不同程度的补贴政策。假设系统安装在上海市,那么个人用户还可享受0.4元/千瓦时的补贴,期限为5年。一个5KW的系统,投入成本大约在5万元左右,年发电量可达7000度。按照国家补贴和上海市的地方补贴,业主在前5年可以拿到大约5740元/年,之后的15年仅享受国家补贴,每年2940元。预计家里用电一年约为4500度,按照峰时电价0.617元/千瓦时计算的话,每年节约电费2776.5元。由于系统发电量已经超过用电量,用户可以将多余的电量卖给国家,由于各地脱硫煤电价都不一致,预估上海市脱硫煤电价约为0.42元/千瓦时,那么年收入为1050元,综合算起来,前五年系统收益为每年9566.5元,随后15年每年6766.5元,之后每年3826.5元,整个系统有望在第6年收回成本投入,并实现盈利。

 



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