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光伏电缆

光伏电缆

产品型号:光伏电缆

光伏电缆

导体截面:光伏电缆

产品简介:太阳能技术将成为未来的绿色能源技术之一,太阳能或光伏(PV)在中国应用日渐广泛,除政府支持的光伏发电厂发展迅速之外,私人投资者也正积极建厂,计划投产在全球销售的太阳能组件。但就目前而言,许多国家仍处于学习阶段。毫无疑问,为了获取最佳利润,业内企业,都需要向那些已在太阳能应用方面具有多年经验的国家和公司学习。

建造经济高效的盈利性的光伏发电厂,代表了所有太阳能制造商最重要的目标和核心竞争力。事实上,盈利能力不仅仅取决于太阳能组件自身的效率或高性能,也离不开一系列表面看来与组件无直接关系的部件。但所有这些部件(如电缆、连接器、接线盒)应依据招标人的长期投资目标进行选择。所选部件的高质量可以避免因高昂的维修和维护费用而导致太阳能系统无法盈利。

例如,人们通常不会将连接光伏组件和逆变器的布线系统视为关键部件,

但是,如果未能采用太阳能应用的专用电缆,将会影响到整个系统的使用寿命。实际上,太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用,如高温和紫外线辐射。在欧洲,晴天时将导致太阳能系统的现场温度高达100°C。目前,我们可采用的各种材料有PVC、橡胶、TPE和高质量交叉链接材料,但遗憾的是,额定温度为90°C的橡胶电缆,还有即便是额定温度为70°C的PVC电缆也常常在户外使用,显然,这将大大影响系统的使用寿命。

HUBER+SUHNER太阳能电缆的生产已有20多年的历史。欧洲采用此类电缆的太阳能设备也已使用了20余年,而且至今仍然处于很好的工作状态。

环境应力

就光伏应用而言,户外使用的材料应根据紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。在该种环境应力下使用低档材料,将导致电缆护套易碎,甚至会分解电缆绝缘层。所有这些情况都会直接增加电缆系统损失,同时发生电缆短路的风险也会增大,从中长期看,发生火灾或人员伤害的可能性也更高。

HUBER+SUHNER RADOX®太阳能电缆是一种电子束交叉链接电缆,额定温度为120°C,在所属设备中可抵御恶劣气候环境和经受机械冲击。根据国际标准IEC216,RADOX®太阳能电缆,在户外环境下,其使用寿命是橡胶电缆的8倍,是PVC电缆的32倍。这些电缆和部件不仅具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵

蚀性,而且能承受更大范围的的温度变化(例如:从–40°C至125°C)。

为应对高温导致的潜在危险,制造商倾向于使用双层绝缘橡胶护套电缆(例如:H07 RNF)。但此类电缆的标准版本仅允许用于最高工作温度为60°C的环境下。而在欧洲,屋顶上即可测得出的温度值却高达100°C。

RADOX®太阳能电缆的额定温度为120°C(可使用20000小时)。这一额定值相当于在90°C的持续温度条件下可使用18年;而当温度低于90°C时,其使用寿命更长。通常,要求太阳能设备的使用寿命应达到20至30年以上。

基于上述种种原因,在太阳能系统中使用专用太阳能电缆和部件是非常有必要的。

抗机械载荷

实际上,在安装和维护期间,电缆可在屋顶结构的锐边上布线,同时电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够,则电缆绝缘层将会受到严重损坏,从而影响整个电缆的使用寿命,或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。

经辐射交叉链接的材料,具备较高的机械强度。交叉链接工艺改变了聚合物的化学结构,可熔性热塑材料转换为非可熔性弹性体材料,交叉链接辐射显著改善了电缆绝缘材料的热学特性、机械特性和化学特性。

作为全球最大的太阳能市场,德国已遇到所有与电缆选择相关的问题。如今在德国,50%以上的设备都采用专用于太阳能应用的HUBER+SUHNER RADOX®电缆。现在,正是我们汲取经验的时候。

RADOX®:外观质量

RADOX电缆:

?完美的缆芯同心度

?护套厚度均匀

?直径较小

?缆芯分布不同心

?电缆直径较大(比RADOX电缆直径大40%)

?护套厚度不均(造成电缆表面缺陷)

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。

光伏电缆

图1 细线电缆和模块电缆与模块连接原理

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。

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图2 敷设长度较长的4.00 mm2PV电缆图3 敷设长度较短的4.00 mm2PV电缆

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