【導讀】光伏連接器在光伏系統成本中的占比很小，但它卻是設備之間成功連接的關(guān)鍵零部件。連接器失效不僅會(huì )導致發(fā)電量收益損失，還會(huì )增加各種運維成本。本文著(zhù)重討論連接器失效的3大原因：質(zhì)量差、連接器互插及連接器不規范安裝，以期通過(guò)對小部件的關(guān)注和重視，為電站運維帶來(lái)更多收益。
引言
隨著(zhù)光伏“531 新政”的實(shí)施，我國光伏市場(chǎng)由“增量市場(chǎng)”轉向“存量市場(chǎng)”的趨勢不容忽視。這就意味著(zhù)，已并網(wǎng)光伏電站的效率和收益將成為業(yè)主關(guān)注的焦點(diǎn)。光伏電站成功并網(wǎng)后，運維隨即成為業(yè)主的重要工作，運維的好壞，不僅影響電站的長(cháng)期穩定運行，同時(shí)關(guān)系到電站投資者的最終收益。提前預防電站運維中的各項風(fēng)險至關(guān)重要。
1 光伏連接器與電站收益
通常，光伏組件、逆變器和匯流箱是光伏電站日常維護的主要關(guān)注對象，而一些小部件的故障風(fēng)險卻容易被忽視，光伏連接器就是其中最具代表性的案例。
光伏連接器在系統初始投資成本中的占比不足0.5%，但卻是光伏系統的關(guān)鍵零部件，它確保著(zhù)系統所發(fā)電量能夠從組件穩定傳輸到逆變器和用戶(hù)端。若無(wú)可靠的電連接或連接器失效，電站發(fā)電量受到影響，業(yè)主就無(wú)法獲得穩定的補貼，同時(shí)也會(huì )導致電站盈利能力下降和回報減少。歐盟Hor izon 2020“SolarBankability”項目組根據746 座電站的實(shí)際運維數據，給出了電站運維TOP20 技術(shù)失效的列表，若只考慮失效風(fēng)險所造成的發(fā)電量收益損失，“光伏連接器損壞和燒毀”在失效列表中排在第2 位。
電站的盈利能力與選擇高質(zhì)量的部件息息相關(guān)。業(yè)主在光伏連接器上節省資金，并不是一種明智的做法。因為，不注重質(zhì)量，通常意味著(zhù)后續的高損失和風(fēng)險，而這些本可避免。光伏連接器的低接觸電阻及長(cháng)期可靠性，能夠保障電站高效和安全運行。而持續升高的接觸電阻會(huì )導致光伏項目的安全風(fēng)險大幅提高，降低電站運行效率。需要指出的是，各種不同的風(fēng)險因素是密切相關(guān)的，如圖1 所示。
圖1：光伏連接器的風(fēng)險因素
2 光伏連接器失效原因分析
下文對引起光伏連接器失效的3 種原因——質(zhì)量差、光伏連接器互插及不規范安裝進(jìn)行了分析。
2.1 質(zhì)量差
從光伏連接器的外觀(guān)和質(zhì)感可大致了解該產(chǎn)品的外形設計及絕緣材料的選擇。但是，評價(jià)光伏連接器好壞的核心指標是公母連接器對插之后的接觸電阻。一個(gè)高質(zhì)量的連接器須具有很低的接觸電阻，并能夠長(cháng)期維持這種低接觸電阻狀態(tài)。根據光伏連接器最新國際標準IEC 62852，公母對插后的接觸電阻在TC200+DH1000 測試后，增量不能大于5 mΩ或者電阻終值小于初始值的150%。而這僅是最低要求，不同廠(chǎng)商連接器的接觸電阻值取決于制造商的技術(shù)水平。對于如何評判接觸電阻，TC400(2×TC200)和DH1000 實(shí)驗提供了一個(gè)解讀方向。圖2 為實(shí)驗比較后的結果，由圖2 可知，高質(zhì)量的光伏連接器的接觸電阻非常穩定，這主要得益于其所使用的電連接技術(shù)。因此，客戶(hù)在選擇光伏連接器時(shí)，須對其所使用的核心技術(shù)進(jìn)行全面的了解。
圖2：質(zhì)量差引起的接觸電阻和溫升變化
2.2 光伏連接器互插
在光伏電站建設過(guò)程中，不同品牌的光伏連接器互插現象普遍。有些電站中，組件、逆變器和匯流箱均使用不同廠(chǎng)家的連接器。EPC 公司有時(shí)也會(huì )單獨采購光伏連接器，這都可能涉及互插問(wèn)題。之所以存在互插現象，一是因為客戶(hù)不了解互插的風(fēng)險，另一個(gè)原因是部分廠(chǎng)商宣稱(chēng)諸如“MC4 兼容”或“MC4 互配”。此處需要說(shuō)明的是，大家都將連接器稱(chēng)為“MC4”，但其實(shí)MC4 是史陶比爾公司于2002 年推出的一款連接器產(chǎn)品，因其得到市場(chǎng)的廣泛認可且應用量大，已成為行業(yè)標準或規范。如此，市場(chǎng)才會(huì )出現所謂的兼容或互配概念。
UL 與IEC 皆明確規定，不同廠(chǎng)商的光伏連接器不允許互插。同時(shí)，實(shí)驗室和現場(chǎng)數據也不支持互插。不建議互插的原因包括：技術(shù)和產(chǎn)品材料存在差異、生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量標準存在差異、公差不一致和原材料不同等問(wèn)題。另外，還需要指出的是，光伏連接器互插會(huì )導致IEC 62852 產(chǎn)品認證失效，從而產(chǎn)生技術(shù)和法律風(fēng)險。若因光伏連接器互插引發(fā)火災，進(jìn)而對簿公堂，其費用將十分昂貴，而且費時(shí)費力。
光伏連接器互插后，盡管從表面上看完成了連接，但互插的隱患已然存在。光伏連接器互插，會(huì )導致溫升、接觸電阻變化及IP 防護等級無(wú)法保證的問(wèn)題，嚴重時(shí)還會(huì )引發(fā)火災，進(jìn)而影響電站的發(fā)電效率和安全。
圖3：互插引起的溫升及接觸電阻變化
2.3 不規范安裝
不規范安裝是影響光伏電站整體功能和盈利能力的另一個(gè)風(fēng)險。此處的不規范安裝通常是指不規范壓接，尤其是光伏電纜與光伏連接器金屬芯的壓接問(wèn)題?，F場(chǎng)工人有時(shí)直接使用劣質(zhì)甚至是通用工具進(jìn)行壓接，這樣很難保證壓接品質(zhì)，易造成壓接不良，如接合部位電纜銅絲彎折、部分銅絲未壓接進(jìn)去或誤壓電纜絕緣層。
不規范安裝和壓接不良可能導致以下情況：不符合規范標準、不穩定的接觸電阻及密封性失效。壓接不良的剖面圖如圖4 所示。因此，史陶比爾公司建議使用專(zhuān)業(yè)的壓接工具，并依據廠(chǎng)商的安裝說(shuō)明進(jìn)行操作，以確保安全和規范的安裝。
圖4：不良的壓接狀況
3 結語(yǔ)
對光伏系統而言，光伏連接器雖小，卻是一個(gè)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的關(guān)鍵零部件。若一個(gè)光伏連接器失效，則整串組件不能繼續工作。更重要的是，錯誤的連接器選型會(huì )導致更高的運維成本( 包括發(fā)電量損失、人力成本及安全風(fēng)險)。若能在最初選擇光伏連接器時(shí)給予足夠重視，了解不同廠(chǎng)家連接器的互插風(fēng)險，現場(chǎng)安裝時(shí)使用專(zhuān)業(yè)工具且嚴格按照操作規范安裝，那么后期運維會(huì )節省很多人力、物力和財力，系統效益也會(huì )更高。
來(lái)源：太陽(yáng)能雜志
