忽视太阳能连接器质量后果不堪设想!

Pv Connector Mc4

 

        随着内部光伏市场的不断发展,光伏接线盒和连接器的需求不断增长。然而,成本占比和功能作用的“不起眼”的接线盒和连接器质量一直被取代,从而导致太阳能光伏发电和系统故障和事故频发。连接器存在的问题也开始逐渐显露,从而采购商和生产商都开始认识到产品质量的重要性。

 

连接器——堤溃蚁孔?

        随着光伏发电的度电成本的快速下降,其中,户用光伏安装成本约为6元/W,未来,每年预计会有10%-15%的成本下降。同时,2020 年国内大部分地区将实现平价上网,这也是户用光伏快速发展的内在因素。

        度电成本下降,灵活的上网模式,稳定的补贴政策是户用式光伏作为消费品+投资品进入寻常百姓家的重要保证。

        而随着近年来国内外光伏市场装机量的迅猛增长,质量隐患无处不在。如何保障户用光伏系统安全、性能可靠正在成为光伏行业最为关注的热点之一。

        据昱能科技有限公司CEO凌志敏透露:“2016年和2017年的户用产品爆发来得很猛、来得很快,这是中国分布式光伏第一波的粗犷式发展。随着装机量越来越多,火灾、用户投诉、贷款违约等一大堆问题会慢慢出来。接下来,分布式光伏将进入以安全、智能为诉求的第二阶段。”

        调查显示,在所有电站故障和事故中,由接线盒和连接器引发的事故占比达30%以上,接线盒二极管击穿更是占到接线盒和连接器事故的65%以上,可谓故障高发区。

        据行业专家介绍,以太阳能连接器为例,由于其体积小,且成本占光伏系统总成本不足1%,因此往往受到开发与使用者的忽视。

        德国TÜV莱茵上海太阳能零部件智能接线盒业务负责人程子煜表示,在大家将目光聚焦于电池技术,组件转换效率提升等热点的同时,往往忽视了一些虽小但是却不可或缺的太阳能用零部件,造成了好的电池技术、好的组件无法最优利用,更甚者造成了在使用过程中引起危害。

        另外,国内连接器生产厂家大多缺乏独立研发能力,同时电站投资商又对其缺乏足够的重视与有效的检验手段,导致目前连接器在使用的过程中暴露出种种问题,如:接触电阻变大、外壳变形、连接处拉弧起火甚至熔断烧毁等。轻则影响光伏电站的运行,重则带来不可弥补的灾害与损失。 

 

Tyco Solar Connectors

 

        据凌志敏博士介绍:“在传统的串型系统中,组件串串联排成阵列具有600V-1000V的直流高压。系统长年运行,电线绝缘层腐蚀后裸露,非常容易产生直流电弧,引发火灾。火灾发生时,在直流侧,只要有光照就会有高压,消防队员无法直接灭火。”

 

solar power station

 

劣质产品 危害深远

        由于光伏系统长期暴露在风雨、烈日和极端的温度变化中,连接器必须能够适应这些恶劣环境,所以它们不仅要可以防水、耐高温和对紫外线具有耐候性,而且要做到触摸保护、高载流能力及高效。

        光伏产品均要求至少25年寿命,而光伏接线盒是光伏组件的重要部件之一,对于组件能否长期、安全、高效发电起到了至关重要的作用。

         深圳市瑞和祥科技有限公司董事长骆九伟也表达了同样的观点,并呼吁行业提升产品品质。“我们以质量来引领市场,因为光伏要用到20年,所以产品质量是非常重要的。但是市场上产品价格有高有低,有的厂家贪图便宜,忽视了质量,这样肯定是走不下去的,我们要以质量求生存。”

        光伏连接器是能量传输的节点,能量通过时这些节点都会发热,这是正常的能量消耗。光伏连接器品质好坏的核心评价指标是“公母连接器对插之后的接触电阻”。优质的连接器必须具有很低的接触电阻,将此部分损耗降到最低,并且能够在整个寿命周期稳定维持在低的接触电阻,即接触电阻平均值低。

        据介绍,高质量的光伏连接器的接触电阻非常稳定,这主要得益于其所使用的电连接技术。而劣质连接器由于内部粗糙不平,接触点较少,使电阻过高引燃接线盒,进而烧毁组件背板引起组件碎裂。连接器的初始接触电阻值取决于材料选择、结构设计以及是否拥有电连接核心技术。史陶比尔MC4标称的初始接触电阻为0.35mΩ,这是一个最大值。仅凭这一项, MC4每年每兆瓦就为业主带来上千元的收入增加。

        根据光伏连接器最新国际标准IEC 62852,公母对插后的接触电阻在TC200+DH1000 测试后,增量不能大于5 mΩ或者电阻终值小于初始值的150%。而这仅是最低要求,不同厂商连接器的接触电阻值取决于制造商的技术水平。

        光伏连接器市场的高质量发展,需全行业共同努力,尽快将质量低劣产品驱逐出去,维护市场健康发展的环境。

        目前很多做光伏连接器的厂家存在的关键问题还是出在质量上,而如果任由其发展,一些厂商的劣质产品可能会影响整个中国光伏连接器行业的声誉,从而导致客户对国产光伏连接器形成不可靠的刻板印象。

        中国质量认证中心曾呼吁,为了确保我国光伏系统用交流连接器的质量,扫除目前国内市场上产品良莠不齐的现象,进一步提高逆变器、光伏系统和光伏电站的安全性能,规范连接器企业的生产,推动光伏行业的健康发展,需要制订出相应的国家标准或技术规范。

 

连接器混插——光伏电站安全性的隐形杀手

        不同品牌之间的连接器互插也是光伏连接器在应用中存在的一个十分严重的问题。据国外一份调研报告,连接器互插和连接器不规范安装排在火灾原因第1和第3位。

        光伏连接器市场始终存在一个问题,即各种连接器产品混淆使用,不同品牌之间的连接器互插,这种现象在海内外市场上都很普遍,大部分业主及EPC公司对连接器的匹配问题知之甚少。

 

Solar MC4 Connectors

 

         然而,不同厂家的连接器在规格、尺寸和公差等方面并不一致,无法完全匹配,使得两连接器在插接完成后,两个连接器之间用于进行电性连接的导体接触不良,导致出现连接失效的现象。

        史陶比尔(杭州)精密机械电子有限公司电连接器光伏产品部经理洪卫刚介绍道:“不同厂家的连接器在制造工艺、制作标准、原材料上都有很大差别。由于连接器互插而引发的相关问题有接触电阻变大,连接器发热,接头起火,连接器烧断,组串的组件断电,接线盒失效,组件漏电等,可造成系统无法正常操作,电站的经济效益由此受到损害。如果用同一生厂商的产品,则会将这个风险控制在可控范围内。”

        德国莱茵TÜV太阳能服务光伏电站与系统商务经理安超强调,太阳能连接器需要注意兼容问题,这个问题第三方检测机构已经提了很多年,因此在光伏电站的安装过程中,连接器一定不要混用。

        对此,权威检测机构TUV和UL都出过书面声明,不支持不同品牌的连接器互插应用。在澳大利亚,政府将电站建设要求使用同一生厂商的连接器写进法规中,以规避风险。但在我国,行业内还没有相关标准的出台。

        2013年,中国质量认证中心就提到,随着未来微型逆变器在光伏系统中的广泛应用,越来越多的光伏交流连接器将会被投入到市场中。交流连接器的质量直接关系到逆变器和整个光伏系统的安全。迄今为止,由于中国还没有相关的国家标准和行业标准,缺少必要的技术门槛,使得逆变器厂商在出口时选用昂贵的符合国外光伏产品要求的交流连接器,但在国内却使用质量参差不齐的,要求一般的交流连接器,这导致国内的逆变器、单个光伏系统、乃至整个光伏电站都存在安全隐患。

        洪卫刚说:“国内的组件厂商很多,他们背后有庞大且固定的原材料、接线盒、连接器、电缆等供应商。由于行业内缺乏技术交流、缺乏对连接器性能的对比、缺乏对其标准的认识,造成了企业对连接器功能的认知存在一定误区。另外企业对安装工人的培训也不够,在安装中品牌是混乱的。”

        倘若连接器失效,则会带来一系列运维成本,包括发电量损失、备品备件、人力成本以及安全风险。

        目前分布式光伏市场异常火热,相信此后会有非常多的居民或工商业屋顶装上光伏系统。而如果这些系统上连接器出现故障,其排查及更换对运维人员来说会是一个较大的挑战:一是难度高,二是人身安全风险随之增加。极端情况,如发生火灾,会给业主带来经济和声誉损失。这些都是大家不愿意看到的情况。

        《韩非子·喻老》有一段话,“千丈之堤,以蝼蚁之穴溃;百尺之室,以突隙之烟焚”。光伏连接器虽小,但若选型得当,仍可做到“小而美”,为业主带来大收益。反之,则会成为电站运行中的一个棘手问题,会在无形中慢慢地偷走业主许多收益。

 

全力以赴 以保质量

        如今,光伏系统厂商已经意识到连接器的重要性。洪卫刚认为:“光伏产业在我国已经发展了很多年,通过3-5年的应用,电站逐步反应出大量的问题。客户能从多种渠道了解到产品信息,从而渐渐意识到连接器的重要性。”

        为了保证光伏连接器的出厂质量,连接器厂家都对自己生产的连接器提供相应的安全保障。

        深圳市瑞和祥科技有限公司将重点放在原材料的把控上。他们说:“太阳能连接器采用黑色塑料,这个材料是非常关键的。由于要达到户外使用25年,一般的材料满足不了要求,我们主要是从材料上来把关。第二个关键是就是生产工艺。然后就是安装人员的培训。”

        化川则强调了产品认证和测试:“泽润开发的所有光伏产品都通过TÜV莱茵认证,我们在公司内部也进行了严格的管控,比如我们产品的老化测试要求至少2倍IEC的标准,很多甚至是3倍或更高。”

        东莞市思普太阳能科技有限公司负责人则强调了在研发生产的经验和投入:“第一,我们从2008年到现在一直都在做光伏连接器,有着十多年的研发和生产经验。第二,我们自己有一个光伏连接器的实验室,以保障产品质量,每个产品在出厂前都会进行产品检测并多次测试性能,为连接器提供安全保障。而且,我们的所有光伏产品都有证书保障,通过了TUV认证CE认证和最高防水等级IP68等认证。”

        据洪卫刚介绍,史陶比尔在品质保障方面已经形成了自己的核心技术。“这个核心技术即表带触指(MULTILAM技术)。该项技术在连接器的公母头之间加入了形似表带的特殊金属弹片,替代原有不规则的接触面,大大增加了有效接触面积,形成典型的并联电路,具备载流能力高、功率损耗和接触电阻最小、抗冲击、抗腐蚀耐高温等特点,并且能够长期保持这样的性能。”

 

MC4 Solar Connectors

技术参数

额定电流: 50A
额定电压: 1000V/1500V DC
荣获证书: TUV , CE , ISO
绝缘材料: PPO
导体材料: 纯铜,镀锡
防水等级: IP68
接触电阻: <0.5mΩ
耐温范围: -40℃~+85℃
阻燃等级: UL94-V0
适配线径: 2.5-6mm2 (14-10AWG)
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东莞市思普太阳能科技有限公司

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