摘要随着不可再生能源的日益稀缺，伴随的环境污染日益恶劣，因此新能源的开发得到了极大的推广。
太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，它集开发利用绿色可再生能源、改善环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。
太阳能光伏发电的广泛应用将对保护生态环境、走经济可持续发展道路起到重要作用。
太阳能光伏发电的利用有两种方式，一种是将太阳能光伏发电系统所发出的电力输送到电网中然后供给负载使用，称谓并网发电方式。
另一种是凭借蓄电池来进行能量存储的独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合。
本论文主要介绍南京某3kW屋顶光伏并网发电系统的最佳设计，其中包括光伏组件的布局，光伏组件的串并联设计，汇流箱设计，屋面的处理，配电系统设计，系统防雷设计等等因素。
这些直接影响屋顶光伏并网发电站的合理性、稳定性和用户的经济效益。
关键字：屋顶光伏并网；配电系统；防雷设计；汇流箱AbstractAs non-renewable energy sources increasingly scarce, along with worsening environmental pollution, so the new energy development has been greatly promoted. Solarphotovoltaic power generation is an important part of new and renewable sources of energy, its collection development and utilization of green renewable energy and improve the environment, improve the living conditions of the people in one, is believed to be the most promising new energy technologies, and thus more and more people of all ages. Widespread adoption of solar power will protect the ecological environment, and take the road of sustainable economic development played an important role.Solar photovoltaic power generation in two ways, one being emitted by solar photovoltaic power generation system used in load and supply electricity to the grid, and grid-connected power generation. Another is an independent power with batteries for energy storage, it is mainly used in transmission due to erection difficulties mains cannot be reached for the occasion. This paper introduces the Nanjing 3kW rooftop photovoltaic grid-connected generation system, the best design, including layout of PV modules, PV module and parallel design, combiner box design, roof, electrical distribution system design, System lightning protection design, among other factors. These directly affect the roof grid-connected PV stations of rationality, stability and user benefits. Key words: photovoltaic power generation and distribution system lightning protection design of combiner boxKeywords ：Roof grid-connected PV ; generation and distribution system; lightning protection design of combiner box目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)1绪论 (4)1.1课题的背景 (4)1.2光伏系统原理 (5)1.3太阳能光伏发电的优点 (5)1.4本次设计的总体概述 (6)2光伏方阵总体设计 (6)2.1光伏组件的选型 (6)2.2光伏组件的串并联方式 (7)2.3太阳能电池组件的布置及安装 (7)2.3.1组件的最佳倾角 (7)2.3.2组件的最小间距 (7)2.4组件的安装事项 (8)2.4.1安装系统地点的要求 (8)2.4.2平面和斜面屋顶式安装 (8)3光伏汇流箱 (10)3.1光伏汇流箱的功能 (10)3.2光伏汇流箱的设计特点 (10)3.3光伏汇流箱安装注意事项 (11)4并网逆变器 (12)4.1并网逆变器原理及选择 (12)4.2容量匹配设计 (13)4.3MPP电压范围与电池组电压匹配 (13)4.4最大输入电流与电池组电流匹配 (13)4.5转换效率 (13)5光伏系统的电气接入方案 (13)5.1电气接线图 (13)5.2电缆的选型 (14)5.2.1家用电缆的选型 (14)5.2.2光伏电缆的选型 (15)6防雷设计 (16)6.1雷电的三种形式 (16)6.2防直击雷的措施 (17)6.3防雷电感应措施 (18)6.4防止雷电波侵入 (18)7维护检修设计 (19)8总结 (21)9致谢 (22)10参考文献 (22)11附录 (23)1绪论1.1课题的背景随着我国现代化经济的快速发展，全社会对能源的需求日益迫切，在大规模的过度开采下，石油、煤炭等不可再生资源变得日益稀缺，并将很快面临枯竭的命运。
因此，新能源的开发与使用已经成为焦点，并且开始在很多地区得到推广。
其中太阳能发电是最有前景的技术之一，从环境保护和能源战略上都具有重大意义。
在人们对能源需求急剧增加，而化石能源日益匮乏的背景下，开发和利用太阳能等可再生能源越来越受到重视。
世界各国政府纷纷把充分开发利用太阳能作为可持续发展的能源战略决策，其中光伏发电最受瞩目。
太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发，并积极推进产业化进程，大力开拓市场应用。
新世纪伊始，众多国家纷纷制定雄心勃勃的发展规划，推动光伏技术和产业的发展。
各国可再生能源法的颁布、快速发展的光伏屋顶计划、各种减免税收政策和补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格，为光伏市场的发展提供了良好的基础。
近几年光伏发电快速发展，光伏市场开始由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。
根据国际权威机构的预测，到21世纪60年代，即2060年，全球直接利用太阳能的比例将会发展到占世界能源构成的13～15％，成为人类的基础能源之一。
李克强认为，工业化与信息化的深度融合是产业升级的方向和动力。
他注意到，发达国家依靠信息技术和电力技术的结合，可再生能源发电上网比例可以达到50％，而中国存在风电、光伏发电并网难的问题。
李克强要求，智能电网不能只对大用户开放，而要利用信息技术，鼓励发展小规模、分布式发电。
在他的推动下，国家电网已向单位、家庭的屋顶光伏发电开放。
特别是国家电网公司发布的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》的实施，极大的激发了单位和家庭个人投资分布式发电项目的热情，对新能源分布式发电及并网的推广与应用起到了积极的促进作用。
1.2光伏系统原理屋顶光伏并网发电系统就是将太阳能发电设备组件安装在屋顶上，其中包括：光伏组件、组件支架、防雷汇流箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、交流配电柜、升压变压器系统等。
系统与常规电网相连，共同承担供电任务。
当有阳光照射时，逆变器将光伏发电系统所发的直流电转变成正弦交流电，产生的交流电可以直接供给家庭交流负载使用，然后将剩余的电能输入电网，或者直接将产生的全部电能并入电网。
在没有充足阳光照射的时候，负载用电全部由电网供给。
1.3太阳能光伏发电的优点1、太阳能资源随处可得，可就近供电。
不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失，同时也节省了输电成本。
这同时也为家用太阳能发电系统在输电不便的西部大规模使用提供了条件。
2、太阳能光伏发电的能量转换过程简单，没有中间过程和机械运动，不存在机械磨损，发电效率高3、太阳能光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是绿色环保的新型可再生能源。
4、太阳能光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。
光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。
5、太阳能光伏发电操作、维护简单，运行稳定可靠。
一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上不需人值守，维护成本低。
6、太阳能光伏发电工作性能稳定可靠，使用寿命(30年以上)。
晶体硅太阳能电池寿命可达20~35年。
7、太阳能电池组件结构简单，体积小，重量轻，便于运输和安装。
光伏发电系统建设周期短，而用根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。
对于缓解常规能源的短缺和减少环境污染具有重要的意义。
1.4本次设计的总体概述本课题为3kW家庭屋顶光伏太阳能发电系统的设计与施工，但并没有实际去完成项目，而是参考其它已建成使用的并网光伏发电项目与理论知识结合，本课题设计一个3kWp的小型系统，针对普通家庭的用电的需求，拟设在南京某建筑屋顶，可利用面积为40平米，整体面向正南，屋面基本为平面结构也考虑斜面屋顶。