光伏連接器的過去、現在和未來-Stäubli史陶比爾


光伏連接器作為系統的生命線,貫穿項目始終,是確保所發電量從組件穩定傳輸到逆變器和用戶端的重要載體。直流側按照應用場景不同,主要可分為線端連接器(如組件)、分支連接器(工程現場)以及板端連接器(如逆變器)。

本文聚焦在連接器標準更新及產品迭代,旨在讓行業對連接器歷史有更加宏觀的認知,並展望未來發展趨勢。

連接器作為關鍵零部件,其低的接觸電阻和長期可靠性,能夠保障電站高效和安全運行。相反,持續升高的接觸電阻則會大幅提升項目的安全風險,嚴重的可導致火災事故。 2010-2017年,英國58起光伏火災中,27%是由連接器引起;1995-2012年,德國180起光伏火災中,24%也歸因於連接器失效*

國際標準化組織(ISO)主席烏爾麗卡•弗蘭克曾在2022年新年祝詞中說過,“標準顯然是解決眾多問題的重要工具。從政府到企業再到公民社會,標準讓世界各地的人們能夠說一種共同的語言,並成為質量、安全以及最重要的信任的國際基準”。

光伏行業第一部連接器標準是TÜV萊茵於2004年推出的2PfG 1161,隨著連接器產品不斷革新以及市場需求的發展,又主要歷經DIN V VDE V 0126-3(2006年)、EN 50521(2008年)和EN 50521:2008+A1(2012年),最終在2014年形成IEC 62852。目前,行業適用的標準是IEC 62852:2014+A1(2020年)。國際標準為行業帶來了規範,保障了產品在終端應用的安全與可靠

除了國際標準外,各個國家或地區也有本地認可的行業標準,如北美地區的UL 6703、日本JET、中國《GB/T 33765-2017 地面光伏系統用直流連接器》等。

在光伏系統生命週期內(>25年),作為能量傳輸者的連接器必須具備恆定低的接觸電阻,以保證低功率損耗,否則無形之中會造成發電量損失。同時,連接器還必須適應各種惡劣環境,如風雨、烈日、鹽霧和極端的溫度變化等

1996年前,光伏電纜普遍採用螺絲端子或接合連接件(splice connection)進行連接,但這種方式無法滿足環境及市場需求。 1996年,在終端客戶的定制化訴求下,史陶比爾基於電連接核心技術MULTILAM推出一款新型插入式(plug-in)連接器——全球首款光伏連接器MC3。 MC3的主體採用TPE材料(熱塑性彈性體),並通過摩擦力配合以實現物理連接。

2002年,史陶比爾推出MC4連接器,真正實現了“即插即用”(plug and play),絕緣材料使用硬質材料(PC/PA),而且在設計上更易於組裝和現場安裝。 MC4上市後,迅速得到市場廣泛認可,逐漸成為行業標杆。為適應光伏系統電壓等級的提升,MC4-Evo 2也應運而生,接觸電阻小於0.2毫歐,最大承載電流70A,完全滿足1500V光伏系統及大尺寸組件市場的需求。

同時,經TÜV萊茵測試通過,MC4系列連接器是首款適用於高溫(IEC TS 63126:2020 level 2)和高海拔(MC4,4000米;MC4-Evo 2,5000米)的光伏連接器。

無論是現在還是未來,從根本上來說,光伏連接器的開發都應致力於提高產品的可靠性和一致性,減少能量損耗,以便為光伏電站全生命週期的度電成本降低做出貢獻

史陶比爾(杭州)電連接器事業部產品和技術服務經理沈錢平認為,未來的光伏連接器需要緊跟光伏組件的技術發展(如更高電壓和更高電流)、光伏系統的技術升級(如更高的系統電壓和非光伏電纜)、各種特殊環境場景應用(如海面漂浮電站、農畜電站、荒漠電站及BiPV)和智能化運維。

 

*注:關於英國及德國火災數據參考如下兩份報告

1) Shohei Namikawa. Photovoltaics and Firefighter’s Operations: Best Practices in Selected Countries.

2) Chris Coonick. Fire and Solar PV Systems-Investigations and Evidence. BRE National Solar Centre.

 

 

史陶比爾集團是電連接器、流體連接器、機器人和紡織機械這四大事業部構成的機電一體化解決方案的全球專業供應商。史陶比爾擁有5500餘名員工,在全球各大洲共計有14個工業生產基地,在29個國家/地區設立了銷售和服務分公司,代理商遍及50個國家/地區。 1892年,史陶比爾在蘇黎世湖畔成立,如今成為總部位於瑞士法菲孔的跨國集團。