光伏电缆技术极其标准的发展

光伏电缆技术极其标准的发展 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。 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。 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。 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