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光伏电缆技术及其标准的发展

时间:2021-12-16 15:34:48来源:

导语:​光伏电池由大到小,一般居民屋顶的小型PV为几千瓦峰值(kWp-Kilowatt peak),工业用的中型PV为几兆瓦峰值(MWp),大型发电场PV达2千兆瓦峰值(2GWp)。2008年全球新安装系统的PV市场为5.6 GW,大多数人预测每年约8~10GW的能力。

       所有的太阳能电池,均产生直流电并需要转换交流电。具有一定容量的光电源,需要许多千个单元模块组成,并将每一个单元模块有规则的连接起来,可想而知PV电缆结构中包括很多的绝缘细线。初期研究光伏电池,主要精力是对元件及其组合方面,目前对于PV电缆的研究也提到了日程。近十年来,全球光能发电市场高速增长,而光伏电缆仍没有国际标准,因此可借鉴的标准和试验,需加以调整,如寿命循环试验等,尤其应当注意的是电缆长期暴露在强烈紫外线下的老化问题。

  光伏电池由大到小,一般居民屋顶的小型PV为几千瓦峰值(kWp-Kilowatt peak),工业用的中型PV为几兆瓦峰值(MWp),大型发电场PV达2千兆瓦峰值(2GWp)。2008年全球新安装系统的PV市场为5.6 GW,大多数人预测每年约8~10GW的能力。PV用电缆通常考虑只在系统的直流部分,不包括栅极接线、系统控制电缆及其他连接电线等。PV电缆与PV安装容量的关系大致如下:1 MW约相当配套40~60km PV cable,这与晶体和薄膜组件的排列和数量直接相关,其连接原理见图1,图中未画出变流器。

  PV电缆长期暴露在阳光下,或者长期浸泡在水中,还有环境温度的急剧变化,因此用户对于电缆的寿命问题即为关注。因为没有国际标准(如IEC标准),制造者也觉得缺乏依据,所以PV电缆在发展过程中,对其质量和寿命问题出现了争论,但大多数专家持赞同意见。由UL出版和发行的《光电伏打电线的调查大纲》UL-4703(及其相关标准和基准);另外由TüV(德国技术上检验局)印刷的《在光伏系统使用的电缆要求》2Pfg-1169"(及其相关的标准和基准),成为目前主要的参考文件。将来也许会成为公认的标准。

  电缆导体由很细的镀锡组成,符合IEC 60228 class,截面大都为4.00 mm2 and 6.00 mm2,分别由56根单线和84根单线组成;绝缘层护套符合TüV和UL要求,热塑或交联惨了均可使用,这些属于常规规定,绝缘厚度曲0.5 mm。

  电缆护套需要有足够的机械强度,以防止敷设时护套受损。另外应对老鼠和白蚁有防范功能,有时不得不增加钢丝编织层(作为铠装),PV系统的直流部分是不接地的系统,金属编织有些人持反对意见,此外金属编织又产生了防腐问题。

  至于光伏电缆的电气性能方面,作者认为不需要多大的要求。上世纪90年代使用电缆,使用时间不长,护套出现环形开裂,在连接盒附近开裂更为显著,认为当时的电缆质量是较差的,也许是连接盒周围的温度较高,可能是热应力所致。

  护套液应具有耐各种化学剂的能力,如光伏电池清洗液、润滑油、酸性气体、酸雨、盐雾、霉菌和其他油脂雾烟等。

  从投资与回报考虑,PV电缆的使用寿命为25年,应认为是合理要求。用现有试验标准进行考核,也许不一定能得出这样的精确结论。由于PV电缆正在成为家庭日用品,与其他工业专用电缆相比,在质量方面存在一定的不确定因素,至今为止,究竟使用寿命应保证期限有多长,设计和制造两方面的争论并未解决。电缆护套需要有足够的机械强度,以防止敷设时护套受损。另外应对老鼠和白蚁有防范功能,有时不得不增加钢丝编织层(作为铠装),PV系统的直流部分是不接地的系统,金属编织有些人持反对意见,此外金属编织又产生了防腐问题。

  至于光伏电缆的电气性能方面,作者认为不需要多大的要求。上世纪90年代使用电缆,使用时间不长,护套出现环形开裂,在连接盒附近开裂更为显著,认为当时的电缆质量是较差的,也许是连接盒周围的温度较高,可能是热应力所致。 护套液应具有耐各种化学剂的能力,如光伏电池清洗液、润滑油、酸性气体、酸雨、盐雾、霉菌和其他油脂雾烟等。 从投资与回报考虑,PV电缆的使用寿命为25年,应认为是合理要求。用现有试验标准进行考核,也许不一定能得出这样的精确结论。

  由于PV电缆正在成为家庭日用品,与其他工业专用电缆相比,在质量方面存在一定的不确定因素,至今为止,究竟使用寿命应保证期限有多长,设计和制造两方面的争论并未解决。

标签: 电线电缆

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