你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

大家关注光伏电站安全、系统效率时,更多关注在“光伏组件”、“逆变器”这些大件上,而忽视了小而多的连接设备。

光伏连接器4方面的技术风险,如表1所示:

你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

表1:连接器的技术风险

你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

这些技术风险究竟会给电站带来多大的损失呢?

欧盟Horizon 2020“Solar Bankability”项目对电站的各类风险进行了量化的评估。

一、光伏电站风险与损失的量化分析

“Solar Bankability”项目组发布的报告《Technical Risk in PV Projects》中,根据追踪的746座电站的各类失效数据。根据电站实际数据,通过理论建模分析,给每个风险都赋予了一个标准值CPN(即Cost Priority Number),单位为?/(kWp per year),即每一年每1kWp因各失效风险造成多少欧元的收益损失。这种损失包含风险导致的发电量收益损失以及相应的运维成本。电缆、组件相关的CPN值如图1、图2所示。CPN=发电量收益损失+运维成本
图1:Total cabling top 10 risks

图2:Modules top 10 risks

你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

从图1可以看出,“连接器损坏或烧毁”的 CPN 为 3.47,即每年因此风险将导致每 1kWp 损失 3.47 欧元。

而图2中,组件热斑引起的值为2.98,低于“连接器损坏或烧毁”造成的损失。
 
除此以外,考虑到布线涉及连接器安装(图2中的第一项)中连接器的影响值,则图1、图2中由连接器引起的CPN可与大家非常关注的、组件前3位(即PID、蜗牛纹、背板)造成的损失值相当。

“Solar Bankability”项目组于2016年7月发布的报告《Review and Gap Analyses of Technical Assumptions in PV Electricity Cost》中指出:在电站Top20风险中,由于“连接器损坏或烧毁”造成的发电量收益损失排在第2位。

你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

二、连接器接触电阻造成的电量损失

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。

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。

案例:1MW典型光伏电站

采用265Wp光伏组件,组件的Imp=8.44A,年满发小时数为1500h,则:

1MW项目将使用3784块光伏组件,即使用3784套连接器;考虑到每个并联支路还需要链接导线,按总计4000套考虑。

你不熟悉的光伏电量小偷:是时候重新认识MC4了

从上表可以看出,采用1MW电站在运行的头一年,MC4可以为业主多发(少损失)的电量为1071kWh,相当于系统效率提高了0.9‰。一个典型的50MW电站,25年运营期内MC4可为业主多发(少损失)的电量约为140万kWh。

当然,这些值是理论估算,即满发情况下,而实际上目前电站运行中仍存在许多“弃光限电”。

三、连接器的运维成本

前面探讨接触电阻对电站收益的影响,有一个前提即连接器正常工作。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。
 
来源: 智汇光伏
 

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