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简介:Jim Bakhaus, PV安装人员,描述了光伏(PV)系统如何工作以及如何安装,从在仪表上定位电气设备,到运行导管和拉线,再到在屋顶上放置支架和导轨(称为机架)。本文包括边栏,指出光伏系统的代码兼容组件,并网和离网系统之间的区别,以及材料和安装成本以及税后净成本的具体示例。
劳伦·科因(Lauren Coyne)是Amicus Solar的成员合作主管。在担任目前的职位之前,她曾与我们一起在Namasté Solar工作,这是一家总部位于科罗拉多州丹佛市的员工所有合作社。尽管在过去的十年里,劳伦一直在太阳能行业工作,但直到现在,她从来没有住过有光伏系统的房子。我们最近在劳伦的房子上安装了一个7.93千瓦的系统。
虽然我们所做的每一项工作都略有不同,这取决于房屋的设计和建造方式,屋顶的类型,甚至我们工作的城市,但劳伦的项目是我们如何评估和安装新系统的一个很好的例子。在劳伦的房子里,四名工作人员同时在电表上安装电气设备,运行管道和拉线,铺设和安装脚和导轨(被称为“机架”),将模块固定在屋顶上。安装这套系统总共花了两天时间。
评估房屋PV
大多数家庭都是光伏安装的伟大候选人;例外情况是,如果它们被明显遮盖。这种系统在朝南安装时效果最好。面向东方的阵列是我们的第二选择,因为在我们的地区下午云的发展,但面向西方的屋顶仍然是可行的,只是生产力略低。朝北的屋顶通常不用于光伏安装。
为了获得最佳效率,理想情况下,模块应该倾斜到与该位置的纬度相匹配的角度。不幸的是,这几乎是不可能的。对于我们的位置,理想的音高大约是39°,因为丹佛在39°的纬度。实际上,这个屋顶有两个斜坡:朝南的屋顶倾斜45°,朝东的屋顶倾斜30°。在这些条件下,估计的发电量只有很小的减少。
对于我们的大多数客户来说,我们的目标是设计一个能够100%满足他们全年电力需求的系统。在许多情况下,这一目标是可以实现的,而且具有成本效益。对于其他客户,目标可能是安装一个较小的系统,以抵消他们的预算的一部分能源消耗,或者仅在特定的屋顶表面安装模块,以美观为目的。
我们预计该系统每年生产10054千瓦时。千瓦时的发电量将根据一年中的时间而有所不同,但我们地区的当地净计量法允许房主在生产千瓦时时以零售价格储存,并在他们的系统发电较少时使用。劳伦的系统将抵消她目前82%的消耗。但我们发现,在许多情况下,该系统提高了房主对他们用电习惯的认识,导致照明和电器升级以及生活方式的改变,这将进一步增加他们的初始抵消额。
虽然客户通常有足够的钱和足够的屋顶来生产超过他们需要的电力,但这并不总是一项明智的投资——成本和信用因州而异。例如,科罗拉多州的平均电力成本刚刚超过每千瓦时0.11美元,但如果劳伦的系统每年生产过剩,她只能从超额生产中获得每千瓦时0.01至0.03美元。因此,她的主要动机是抵消每千瓦时0.11美元的费用,但过度使用系统并成为电力生产者以赚取每千瓦时0.03美元或更少的额外费用,在经济上没有好处。
由组件组成的系统
典型光伏系统的最基本组件是底座和支架、太阳能模块和逆变器。通常系统还包括功率优化器、生产仪表、电气断开和系统监控设备。这些组件的类型和数量将根据当地电力公司的要求、州和市政检查要求以及特定的客户要求而有所不同。
我们使用IronRidge的货架系统。我们喜欢它是因为它简单、灵活和耐用。铝脚有整体闪光,没有暴露的橡胶密封,这在其他系统上很常见,而且容易降解。此外,IronRidge轨道的设计是为了减少在强风区(如丹佛地区)模块上的扭转。
我们在Lauren的房子上安装了韩华Q.Peak-G4.1 305w太阳能模块。这些是我们大多数安装的首选模块,因为它们的高质量,25年保修期和合理的价格。在每个模块中,我们还添加了一个功率优化器。
SolarEdge P320电源优化器满足电气规范要求,当电网出现故障时可以快速关机,而且它们还有其他一些不错的功能。首先,它们通过减轻不同类型的生产损失(例如部分阴影)来最大限度地提高系统效率。其次,它们允许模块级的生产监控,这意味着Lauren不仅可以全天候监控她的系统性能,而且她将确切地知道每个模块产生了多少电力。如果这个系统以任何方式失败,我们都能确切地知道问题出在哪里。
太阳能模块产生直流电(DC),需要通过逆变器将其转换为交流电(AC)。在这个项目中,我们使用了SolarEdge SE7600A-US-U逆变器。这些逆变器易于安装,它们与SolarEdge电源优化器配对,并且它们具有无线,蜂窝和以太网连接选项,通过房主的计算机或电话上的接口提供系统监控。它们还具有内置的电弧故障保护和快速关闭能力,这是系统的代码要求。
劳伦的系统还有一个专用的生产仪表,用来监控系统产生的电量。虽然这不是系统运行所必需的,但本地实用程序需要它。此外,我们在生产仪表的两侧各安装了两个电源断开装置。这些也是丹佛公用事业公司所要求的。生产仪表和使用仪表之间的断线是熔断的,以防止过流,系统还有一个专用的接地棒。
安装、成本和回报
太阳能组件预计可以使用25年,所以我们建议房主在选择安装光伏系统时考虑屋顶的年龄。一般来说,我们建议一个屋顶至少有10年以上的预期使用寿命。该系统可以保护它下面的屋顶表面,但这并不一定是一个有意义的好处,因为大多数家庭同时更换了整个屋顶,大多数光伏系统只覆盖了家庭的一部分。在需要更换屋顶的情况下,我们将在更换屋顶之前取下光伏系统,然后重新安装系统。
我们使用的IronRidge货架系统非常直观。自动闪光脚包括一个插入屋顶椽子的滞后螺栓。通常情况下,我们所需要做的就是拔掉一些屋顶钉子,为闪光在瓦下滑动让路。导轨安装在脚上,优化器和模块安装在导轨上,使用制造商提供的专用螺栓。甚至连接线也大多是即插即用的,尽管我们确实必须使用从最后一个模块返回到逆变器的本垒打导体来完成电路。为此,我们有时可以添加一个SolaDeck(屋顶接线盒),并在阁楼上运行电线。像劳伦这样的情况,房子有拱形的天花板,我们必须把所有的电线都放在外部导管里。
这个系统花费了22,545美元,包括材料、安装、许可费和税收,但劳伦将从总系统成本的30%的联邦投资税收抵免中受益。扣除税收抵免后的净成本为15781美元。基于增加电价的保守假设,该系统将在11年内收回成本。根据我们的经验,光伏系统还增加了房屋的价值,大约相当于该系统的税后抵免成本。
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