超详细的分布式家用光伏方案设计及投资回报案例分析

来源:索比光伏网发布时间:2017-01-19 17:31:40
 光伏发电特指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的发电系统。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分布式光伏发电具有以下特点:

▌是输出功率相对较小。一般而言,一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内。与集中式电站不同,光伏电站的大小对发电效率的影响很小,因此对其经济性的影响也很小,小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。

▌污染小,环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中,没有噪声,也不会对空气和水产生污染。

▌能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。但是,分布式光伏发电的能量密度相对较低,每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦,再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限,不能从根本上解决用电紧张问题。

▌可以发电用电并存。大型地面电站发电是升压接入输电网,仅作为发电电站而运行;而分布式光伏发电是接入配电网,发电用电并存,且要求尽可能地就地消纳。

2设计原则

一)合理性

由于分布式光伏发电系统也是属于光伏电站的一种,所以其设计、施工均需满足国标《GB50797-2012光伏发电站设计规范》的要求,将根据其对项目站址选址、太阳能发电系统、电气部分、接入系统进行合理性设计。

二)安全性

设计的光伏系统需安全可靠,防止意外情况造成的人身意外伤害与公共财产的损失。光伏系统的安装施工纳入建筑设备安装施工组织设计,并制定相应的安装施工方案和特许安全措施;

三)美观性

对光伏方阵与地面上的土建房屋等进行统一设计,美观大方,实现整体协调。

四)高效性

优化设计方案,尽可能的提高光伏系统的整体发电效率,减少不必要是能耗损失。达到充分利用太阳能、提供最大发电量的目的。

五)经济性

作为光伏项目,在满足光伏系统外观效果和各项性能指标的前提下,最大限度的优化设计方案,合理选用各种材料,把不必要的浪费消除在设计阶段,降低工程造价,为业主节约投资。

3系统设计

本方案屋顶有效面积约30m2,采用260Wp光伏组件12块组成,共计建设3.12KWp屋顶分布式光伏发电系统。系统采用1台3KW光伏逆变器将直流电逆变为220V交流电,接入220V线路送入户业主原有室内进户配电箱,再经由220V线路与业主室内低压配电网进行连接,即可送电进入市电网。

项目所处地理位置

本项目所在地红安县位于湖北省东北部大别山南麓,东邻黄冈麻城,西接孝感大悟,南临武汉黄陂,北接河南信阳,县城距省会武汉80公里。地跨东经114°23′—114°49′,北纬30°56′—31°35′之间。全县国土总面积为1796平方公里,辖12个乡镇场,396个行政村,人口66.36万人,其中农村人口52.9万人,城镇人口13.46万。

红安县地势北高南低,海拔高度一般为200米。县东北部为山区,坡度15°—40°,最高点为县北的老君山,海拔840.5米。县境最低处是南部的太平桥镇与新洲县交界的倒水河畔杜家湾,海拔仅30米。

 


 

红安县南部多丘陵,坡度5°—20°。全县河谷平原少,为半山半丘陵地区。属亚热带季风气候,年平均气温为15.7℃,最高气温为41.5℃,最低气温为-14.5℃。全县无霜期平均为236.4天;全县年平降水量为1116.2毫米,夏季降雨量占年总雨量的一半,年平降雪日为8.3天,年平相对湿度77%,年平均风力3级。年均总日照为1998.8小时,占可照时数45%,属于太阳能资源三类可利用地区。

 


 

项目地气象数据(美国NASA气象局提供)


4光伏系统设计

光伏组件选型

本项目选用260P-60多晶硅太阳电池组件产品,额定功率260Wp。其主要性能参数如下表所示:

 


 

表1.选用的光伏组件产品参数

光伏并网逆变器选型

根据本项目业主为居民分布式,电网入户电压为AC220V,故选用单相光伏逆变器。其主要性能参数如下表所示:

站址的选择

对于居民及家用分布式光伏发电系统而言,其站址一般选在居民屋顶或空旷地面之上,故在此暂不考虑大范围上的自然条件(太阳辐射量、地理位置、交通条件、水源)和接入电网条件(接入点的距离、接入点的间隔等)。

环境影响更能直接影响到居民及家用分布式光伏发电系统的选址,其关键要素如下:

A. 有无遮光的障碍物(包括远期与近期的遮挡)

B. 盐害、公害的有无

C. 冬季的积雪、结冰、雷击等灾害

 


 

本案安装在业主屋顶,周围无高大建筑物,在设计布局时无需对此进行阴影分析。

光伏最佳方阵倾斜角与方位

为了保证本项目收益最大化,并且也为了组件安装简便与效果美观,通过专业光伏模拟软件分析得出,此地的最佳太阳能倾斜角度为 26 度,及朝正南向倾斜26度安装。这样可保证系统发电量在全年周期中的最大化。

 


 

另考虑到光伏支架强度、系统成本、屋顶面积利用率等因素。在保证系统发电量降低不明显的情况下(降低不超过1%)尽可能降低光伏方阵倾斜角度,以减少受风面做到增加支架强度,减少支架成本、提高有限场地面积的利用率。

 


 

经分析得出,本项目建议倾斜角约为17度左右(屋面正南面倾斜角度)。


光伏方阵前后最佳间距设计

为了追求太阳能发电系统全年的最佳发电量并尽可能的提高屋面利用率,我们在此要求在冬至日(每年的12月22日或12月23日)当天9:00至15:00,光伏方阵列不会互相遮挡,此时的前后间距即为最佳间距。

 


 

 


 

经专业PV软件模拟可知,光伏方阵倾斜角度17度,组件阵列与阵列间最低点间距保持在5M,冬至日当天9:00至15:00,光伏方阵列基本不会互相遮挡。

光伏方阵串并联设计

分布式光伏发电系统中太阳能电池组件电路相互串联组成串联支路。串联接线用于提升集电系统直流电压至逆变器电压输入范围,应保证太阳能电池组件在各种太阳辐射照度和各种环境温度工况下都不超出逆变器电压输入范围。

考虑到适用于晶体硅电池的逆变器最大直流电压(最大阵列开路电压)为550V,最大功率电压跟踪范围为70~550V,MPPT路数为1路/1并。

对于本项目选用12块260W多晶硅太阳电池组件,每个太阳电池组件额定工作电压为31.2V,开路电压为38V,串联支路太阳电池数量初步确定为12个。

在环境温度为25±2℃、太阳辐射照度为1000W/m2的额定工况下,12个太阳电池串联的串联支路额定工作电压为374.4V,开路电压456V,均在逆变器允许输入范围内,可确保正常工作。

在工况变化时考虑在平均极端环境温度为-10℃时,太阳能电池组件串的最大功率点工作电压为12×31.2×(0.35%×35+1)=420.3V,满足550V最高满载MPPT点的输入电压要求;在极端最高环境温度为42℃时,太阳能电池组件的工作电压为12×31.2×(-0.35%×17+1)=352.1V,满足70V最低MPPT点的输入电压要求。考虑系统电压线损为2%,可以看出上述方案完全满足使用要求。

经上述校核,确定串联支路太阳电池数量为12。

电气系统设计

根据光伏组件选型、光伏并网逆变器选型、光伏方阵串并联设计等,结合业主低压接入情况,对本案光伏发电进行电气系统设计,如下图所示:

 


 

防雷接地设计

太阳能光伏并网发电系统的基本组成为: 太阳电池方阵、 光伏汇流箱、箱变和逆变器等。太阳电池方阵的支架采用金属材料并占用较大空间且一般放置在开阔地, 在雷暴发生时,尤其容易受到雷击而毁坏, 并且太阳电池组件和逆变器比较昂贵, 为避免因雷击和浪涌而造成经济损失, 有效的防雷和电涌保护是必不可少的。 太阳能光伏并网电站防雷的主要措施有:

 

 

外部防雷装置主要是避雷针、 避雷带和避雷网等, 通过这些装置可以减小雷电流流入建筑物内部产生的空间电磁场, 以保护建筑物和构筑物的安全。太阳能光伏发电设备和建筑的接地系统通过镀锌钢相互连接, 在焊接处也要进行防腐防锈处理, 这样既可以减小总接地电阻又可以通过相互网状交织连接的接地系统可形成一个等电位面, 显著减小雷电作用在各地线之间所产生的过电压。

水平接地极铺设在至少 0.5m 深的土壤中(距离冻土层深 0.5m ), 使用十字夹相互连接成网格状。同样,在土壤中的连接头必须用耐腐蚀带包裹起来。

针对本案光伏发电系统,防雷设计包括外部防雷装置(接地引下线)和内部防雷装置(浪涌保护),如下图所示:

 

 

防雷设计说明:

外部防雷:将露天安装的光伏方阵构件(方阵支架、组件等金属外壳部件)利用接地水平接地极与屋顶原有防雷带有效连接。


内部防雷:将光伏并网逆变器交流输出端,零线、火线与地线之间加装Ⅱ级浪涌保护器,浪涌保护器接地端利用接地水平接地极与接地网(原有或新建)有效连接。

光伏供电系统发电量统计

 


 

系统效率计算:

 

考虑到光伏组件功率的衰减,未来25年发电量预计:

 

 


 

25年平均发电量计算:3123KWH20年平均发电量计算:3184KWH

25年累计发电量:78075KWH20年累计发电量:63690KWH

5收益分析

主要依据有:

1)《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》(国家发改委和建设部2006年7月颁发)、《国务院关于固定资产投资项目试行资本金制度的通知》,以及国家现行的有关政策;

2)湖北省相关政策;

3)国家现行贷款利率、有关财税制度及规定。

本工程静态总投资2.81万元,计算期20年,其中建设期1个月,运行期20年。资本金比例为100%本金,计算基准年为第一年,基准点为第一年年初。折旧年限为20年,残值率为5%。

本次财务评价中其它参数,参照国家相关财务规定或行业规范取值。

 


 

 


 

注:对于居民小型分布式发电,国家采取免收增值税的优惠政策。

本项目总装机容量3.12KWp,20年累计发电量63690KWH,采取自发自用余电上网模式,自用电比例为70%。资本金内部收益率为6.37%,投资回收期限7.76年。

6节能减排

本项目建成后,3.12KW光伏电站年发电量3123kwh(25年计算),平均每千瓦时(即每度)火力供电需煤耗为350g标准煤(理论值)计算,节能减排如下表所示:

 


 

3KW屋顶分布式光伏扶贫项目总投资2.81万元,年发电量约3184度,年创收约0.32万元。

因此,分布式家用光伏不仅具有投资收益稳定、节能减排效果好的优点,更能有效解决贫困人口实际收入问题,真正实现精准脱贫。

FR:索比光伏网

责任编辑:suna
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
2874.3kWp!面对台风高风压、多屋面并行,源光宝告诉你该如何托住屋顶光伏来源:源光宝 发布时间:2026-11-05 15:06:41

本文介绍了深圳宝安区一处装机容量达2874.3kWp的分布式光伏项目,覆盖7栋厂房屋顶,共安装4422片650W组件。项目面临三大核心挑战:沿海高风压环境下的抗风抗拔要求、多雨气候中既有屋面的防水与排水协调、以及多屋面并行施工带来的供货、安装与运维衔接难题。针对这些需求,源光宝提供新一代BIPV光伏支架系统,通过分屋面定制化连接设计、下压块组件固定方式强化节点可靠性;采用结构与水槽一体化方案,主梁与檩条兼作导水构件,实现二级排水;支架以锌铝镁高强钢工厂预制、分批配套供货,全螺栓装配免焊接,降低现场动火风险与人工依赖;同步配置运维板保障后期巡检通行。项目最终在安全性、防水性、工期与成本间取得平衡,形成可复制的高风压地区多屋面光伏建设协同解决方案。

荒山生"金" !超15万块英利组件点亮中广核保山光伏项目群来源:英利发展 发布时间:2026-11-05 09:43:32

英利能源独家供货中广核云南保山540MW光伏项目群首批并网项目,提供15.6万块N型TOPCon熊猫高效组件。依托山地光伏解决方案,攻克复杂地形与气候挑战,年发电1.55亿千瓦时,年减碳12.72万吨,彰显技术可靠性与大规模履约实力。

华银电力:拟斥资2181.99万元投建分布式光伏项目来源:华银电力公告 发布时间:2026-11-05 09:26:31

大唐华银电力拟投资2181.99万元,在湖南湘潭市岳塘区湘潭中环水务三水厂建设5MW分布式光伏项目。该项目依托水厂稳定用电负荷,所发电量优先就地消纳,已取得投资备案及建设指标,建设周期约4个月。经测算,项目全投资税前财务内部收益率达公司既定标准,具备良好盈利性。公司提示了审批滞后、工期延误及政策变动等风险,并提出四项应对措施:优化设计提升发电利用小时数、加强招采与施工管控以降低造价、实施精细化运维压降成本、拓展电力交易与绿电碳交易增加收益。项目旨在加快公司新能源转型、增强长期盈利能力,同时服务地方低碳发展目标。

总投资3.5亿元!浙江100MW光伏项目公示来源:衢州市生态环境局 发布时间:2026-11-04 09:23:58

浙江衢州市衢江区拟建新华衢州衢江后溪100兆瓦渔光(农光)互补光伏发电项目,总投资3.5亿元,由衢州智高新能源有限公司建设。项目选址于后溪镇赤山口村、张村村、山塘村及菖蒲垄村,采用“光伏+渔业/农业”复合利用模式,新建交流侧装机容量100兆瓦的光伏电站及一座110千伏升压站。场区共布置32个光伏方阵,使用166,694块720Wp高效单晶组件,通过优化串并联设计接入组串式逆变器与箱式变压器。项目计划2026年10月开工,2028年12月建成投运,总工期26个月。目前环评文件已由衢州市生态环境局衢江分局受理并公示。

北京公示拟获市政府固定资产投资支持光伏项目清单来源:北京市发展和改革委员会 发布时间:2026-11-02 10:01:37

北京市发改委于2026年10月30日公示拟纳入市政府固定资产投资支持的7个光伏发电项目清单,公示期为5个工作日。这批项目全部属于建筑光伏一体化类型,覆盖顺义、经开区、房山、大兴等五个行政区,涵盖光伏车棚、厂房屋顶、集体经营性建设用地、停车场及制药厂分布式光伏等多种应用场景。项目建设单位包括北京车联网新能源、亦庄中和科技、海创英才安居置业等七家企业,总装机规模约7.58兆瓦,单个项目规模在0.5至1.93兆瓦之间。此举系落实《关于公开征集2026年第一批市政府固定资产投资支持光伏发电项目的通知》要求,通过公开征集与专业评估程序遴选形成,旨在推动北京市分布式光伏高质量发展。(199字)

天合开拓者取得对接装置及光伏跟踪器专利,可使次对接端向靠近或远离主对接端的方向移动来源:金融界 发布时间:2026-10-30 13:33:47

天合开拓者光伏支架(江苏常州)有限公司近日获得一项名为“对接装置及其适用的光伏跟踪器”的实用新型专利(授权公告号CN224919601U),该专利聚焦于光伏跟踪器主梁间的机械对接技术。其核心在于设计一种可调节对接装置,用于连接相邻的第一、第二主梁:其中第一主梁的主对接端固定于装置的第一对接部,而第二主梁的次对接端则由带运动机构的第二对接部承托,该机构能驱动次对接端沿轴向靠近或远离主对接端,从而实现安装间隙的动态调节与精准对位。该技术属于光伏主梁安装领域,旨在提升支架装配效率与结构适配性。该公司成立于2019年,专注光伏支架研发制造,目前已累计拥有247项专利。(198字)

贵州双龙航空港经济区3个物流园区光伏项目发电超千万度来源:贵阳网 发布时间:2026-10-30 08:59:57

贵州双龙航空港经济区积极推进“零碳园区”建设,以物流园区为载体大力发展分布式光伏发电。目前,博凯医药、宝湾物流和顺丰丰泰贵阳产业园三个物流园区均已建成并投运光伏项目,累计发电超1000万千瓦时。其中,博凯项目利用4万平方米屋顶,实际发电800余万千瓦时,远超原规划;宝湾项目年发电约53.6万千瓦时,已累计发电31万千瓦时,并同步推进新能源货车采购与充电桩布局;顺丰丰泰项目年发电214.3万千瓦时,累计达440万千瓦时。各项目在满足园区用电需求的同时,显著实现节能降碳——合计节约标准煤约1772吨,减少二氧化碳排放约4856吨,有力支撑了绿色能源就地消纳与物流产业低碳协同发展。

安徽超170MW光伏项目公示!来源:金安区生态环境分局 发布时间:2026-10-29 09:31:00

安徽省六安市金安区生态环境分局于10月22日对两个光伏项目环评报告进行审批前公示:一是椿树镇150MW渔光互补项目,位于椿树镇19个村坑塘水面,总投资约6.25亿元,采用双面N型单晶硅组件,直流侧装机180.0162MWp,配套建设35kV集电线路及相应逆变、升压设施,占地3500亩,年发电量约1.98亿千瓦时,工期10个月;二是施桥镇农光互补项目,原规划50MW,因能源指标限制实际获批交流侧容量23.2MW,投资约9841万元,覆盖32个坑塘地块,年发电量约3134万千瓦时,工期9个月。两项目均由六安晟阳新能源有限公司建设。

1943个!安徽又一地集中清理逾期未建成并网分布式光伏项目来源:濉溪县发改委 发布时间:2026-10-29 08:59:05

濉溪县集中清理1943个逾期未建成并网的分布式光伏项目。这些项目均在取得电网接入意见后超过12个月仍未完成建设与并网,依据安徽省及淮北市关于分布式光伏管理的相关规定,为规范建设秩序、缓解并网容量占用、保障电网安全稳定运行,濉溪县发改委联合国网濉溪县供电公司启动专项核查清理工作。相关企业或个人须在公告发布后5个工作日内,持身份证明、备案文件、接入方案及开工凭证等材料,到当地供电所办理接入方案延期手续;逾期未办者将被视为主动放弃,其接入资格将被终止。释放出的电网容量将优先分配给前期排队用户,并按报装时序和电网消纳能力分批安排并网。

国家能源集团河南电力焦作公司厂区二期光伏项目取得河南公司投资决策批复来源:豫电视角 发布时间:2026-10-27 15:36:17

国家能源集团河南电力焦作公司厂区二期光伏项目于10月23日获得河南公司投资决策批复。该项目依托厂区现有空间资源,在检修车间、封闭库房等约20栋建筑屋顶及停车场、道路沿线等闲置场地建设总装机容量2.82555兆瓦的分布式光伏电站,采用“自发自用”模式,所发电量全部接入厂用电系统,实现就地消纳。项目投运后,预计年均发电约297.85万千瓦时,年节约标准煤893.55吨,有助于降低厂区用电能耗、优化能源结构。作为落实“双碳”目标和推进绿色转型的重要实践,项目后续将加快开展初步设计、设备采购、施工建设及安全管理等工作,力争早日建成并网,助力企业绿色可持续发展。(199字)

总投资超9亿元!国能两个光伏项目环评公示来源:重庆市万州区生态环境局 发布时间:2026-10-27 09:42:07

本文介绍了国能集团在重庆市万州区布局的两个大型光伏项目环评公示情况。其中,龙沙光伏项目装机容量172MW,总投资约7.1亿元,选址于龙沙镇、响水镇等地,采用650Wp双面单晶硅组件及460kW逆变器,规划建设43个光伏发电单元和7回35kV集电线路,总占地超313万平方米,工期30个月;燕山农(林、渔)光互补项目装机容量50MW(峰值65.02MWp),总投资约1.91亿元,位于燕山乡,采用660Wp N型单晶硅组件与柔性/固定支架结合方式,配套17台箱变及110kV升压站,建设周期12个月。两项目合计装机222MW,总投资逾9亿元。