光伏連接器的過去、現在和未來

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光伏連接器的過去、現在和未來
Apr.15,2024

光伏連接器作為系統的生命線,貫穿項目始終,是確保所發電量從元件穩定傳輸到逆變數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(如元件)、分支連接器(工程現場)以及板端連接器(如逆變器)。

 

 

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專案的安全風險,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*。 

 

本文聚焦在連接器標準更新及產品反覆運算,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。

標準更新

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,並成為品質、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。

連接器反覆運算

 

 

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,在終端客戶的定製化訴求下,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上市后,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光伏系統及大尺寸元件市場的需求。 

 

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。

未來趨勢

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。 

 

未來的光伏連接器需要緊跟光伏元件的技術發展(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。

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