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如何为光伏系统建立正确的连接?

时间:2021-06-08 17:47:44来源:连接器世界网

导语:​煤炭继续作为一种可行的未来能源而下降,核能或多或少地达到了顶峰,这取决于电厂的使用年限和地点。在包括风能和水力发电在内的可再生能源替代品中,光伏能源的生产在能源转换效率和市场份额方面不断提高。

  太阳能正在改变世界,但是向光伏(PV)过渡需要一些时间。正如早在2018年9月的《电子设计》上报道的那样,在当今世界上,化石燃料和核能仍然是主要的能源来源,而可再生能源的大型装置正在增长。煤炭继续作为一种可行的未来能源而下降,核能或多或少地达到了顶峰,这取决于电厂的使用年限和地点。在包括风能和水力发电在内的可再生能源替代品中,光伏能源的生产在能源转换效率和市场份额方面不断提高。

  诸如有机(碳基)和无机钙钛矿之类的新型电池技术稳步推动着向着最大理论PV效率的方向发展。可以同时使用硅和钙钛矿技术来独立捕获太阳光谱的两个不同区域的串联电池,继续提高了效率。

  美国国家可再生能源实验室(NREL)的图表表明,PV受到观察者的关注已有数十年的历史(图1)。它展示了效率的持续提高,既显示了增量的改进,又显示了新方法带来的重大飞跃。

截至2020年的光伏电池效率

图1.截至2020年的光伏电池效率。

  PV电池效率是基于标准照明条件的每个电池面积(平方米)的功率输出(kW)的百分比,其中还考虑了其他一些因素,例如环境温度和在自然日光下建模的照明的光谱含量。

  在过去的十年中,我们见证了世界范围内生产中的大型、功能强大的太阳能农场的发展。这些装置以及家庭、企业或校园大小的微电网阵列中成千上万个较小的装置,都已成功地供应了真实的电力。在日照高峰时,当功率超过本地消耗需求时,它们可以将PV电反馈到常规电网。

  连接器要求

  跟任何不断发展的技术一样,一些实际问题也将继续得到解决,解决方案也会不断完善。光伏面板安装连接器的设计目标必须包括:

  ·能够以最少的工作时间和精力将各个面板快速串在一起。

  ·键控的成对连接器可保持极性的简便性。

  ·一旦安装好正向闩锁,即可防止意外断开。

  ·最少或没有专门的工具。

  ·能够容纳不同尺寸的电线。

  ·安全认证(UL、IEC)。

  ·材料必须符合欧盟RoHS和REACH等全球物质限制。

  ·防紫外线和防水(IP67)。

  ·低接触电阻,可最大程度减少损耗。

  在这里,我们展示了如何实现这些设计标准并将其提供给不断增长的市场的示例。

  第一次连接

  在面板之间建立可靠的连接是第一步。在过去的十年左右的时间里,不同的制造商提供了几种选择。从历史上看,压接类型的连接器(例如PV4)主要用于面板互连。最近,PV4系列已升级为PV4-S,这些公连接器和母连接器根据UL6703的额定电压为1500 V,并且符合标准IP68的防水标准(1 m的水持续24小时)。

  为了降低系统效率,这些连接器具有低接触电阻(0.35mΩ)。UL的额定电流取决于电线尺寸,范围从14 AWG(2.5 m 2)的15 A ,到12 AWG(4.0 m 2)的20 A ,以及10 AWG(6.0 m 2)的30A 。

  图2显示了引脚和插座对。标准产品包括完整的套件,仅接触件和仅外壳,数量从100到2000件。具体而言,2270024-1引脚连接器和2270025-1插座连接器符合RoHS和REACH要求,并且不包含溴化或氯化阻燃剂或PVC。

SOLARLOK PV4-S连接器

图2.SOLARLOK PV4-S连接器。

  使用最少的工具进行接线

  由TE Connectivity开发的SOLARLOK 2.0 DC Plug连接器系统具有绝缘位移连接(IDC)技术(图3)。公头和母头端均集成了SOLARLOK 1,500-V PV4-S接口,以实现多功能性并与配有标准太阳能接口的太阳能PV连接器兼容。

SOLARLOK 2.0连接器:打开且未配对(a),关闭并已配对(b)

图3. SOLARLOK 2.0连接器:打开且未配对(a),关闭并已配对(b)。

  在内部,IDC方法使用四个可旋转刀片,同时提供切削刃和接触表面。叶片形状设计用于切割双绝缘电缆,并在不切割绞合线的情况下提供强大的导体压缩能力。预期的好处是通过低接触电阻实现了低功耗。

  IDC连接器组件意味着不需要剥线。当安装多个面板时,这是一个显著的优势,从而有可能减少总体成本和组装时间。切成一定长度的电缆被插入,并且连接器的两半合上。不需要电缆剥皮或定制工具。

  户外连接始终是可靠性问题。SOLARLOK 2.0 DC插头连接器填充有凝胶,这是一项独特功能。提供的Powergel是两部分的混合物,以1:1的混合比使用;它可以在室温下在两个小时内固化。一旦应用并关闭IDC连接器,凝胶密封件就会发粘以粘附到表面,并在− 40至+ 90°C的宽温度范围内提供密封。该凝胶与标准电缆护套材料兼容,并且与电缆护套尺寸无关。

  SOLARLOK 2.0连接器还符合RoHS和REACH要求,并且卤素含量低。它们带有CE标志,并符合IEC 62852和UL 6703的要求。

  通过将面板连接在一起,可以将它们的输出进行组合以馈入负载。

  为此,可以使用市售的接线盒。接下来需要充电控制器为电池组供电。从那里,逆变器将电池直流转换为本地电网中使用的交流电压,在美国为120 V交流。

标签: 风电光伏连接器

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