論光伏連接器失效三大原因

隨著光伏“531 新政”的實(shí)施，我國光伏市場由“增量市場”轉(zhuǎn)向“存量市場”的趨勢不容忽視。這就意味著，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(yùn)維隨即成為業(yè)主的重要工作，運(yùn)維的好壞，不僅影響電站的長期穩(wěn)定運(yùn)行，同時關(guān)系到電站投資者的最終收益。提前預(yù)防電站運(yùn)維中的各項(xiàng)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(hù)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(tǒng)初始投資成本中的占比不足0.5%，但卻是光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，它確保著系統(tǒng)所發(fā)電量能夠從組件穩(wěn)定傳輸?shù)侥孀兤骱陀脩舳?。若無可靠的電連接或連接器失效，電站發(fā)電量受到影響，業(yè)主就無法獲得穩(wěn)定的補(bǔ)貼，同時也會導(dǎo)致電站盈利能力下降和回報減少。歐盟Hor izon 2020“SolarBankability”項(xiàng)目組根據(jù)746 座電站的實(shí)際運(yùn)維數(shù)據(jù)，給出了電站運(yùn)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(jié)省資金，并不是一種明智的做法。因?yàn)椋蛔⒅刭|(zhì)量，通常意味著后續(xù)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期可靠性，能夠保障電站高效和安全運(yùn)行。而持續(xù)升高的接觸電阻會導(dǎo)致光伏項(xiàng)目的安全風(fēng)險大幅提高，降低電站運(yùn)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。

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(guī)范安裝進(jìn)行了分析。

2.1 質(zhì)量差

從光伏連接器的外觀和質(zhì)感可大致了解該產(chǎn)品的外形設(shè)計及絕緣材料的選擇。但是，評價光伏連接器好壞的核心指標(biāo)是公母連接器對插之后的接觸電阻。一個高質(zhì)量的連接器須具有很低的接觸電阻，并能夠長期維持這種低接觸電阻狀態(tài)。根據(jù)光伏連接器最新國際標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)提供了一個解讀方向。圖2 為實(shí)驗(yàn)比較后的結(jié)果，由圖2 可知，高質(zhì)量的光伏連接器的接觸電阻非常穩(wěn)定，這主要得益于其所使用的電連接技術(shù)。因此，客戶在選擇光伏連接器時，須對其所使用的核心技術(shù)進(jìn)行全面的了解。

2.2 光伏連接器互插

在光伏電站建設(shè)過程中，不同品牌的光伏連接器互插現(xiàn)象普遍。有些電站中，組件、逆變器和匯流箱均使用不同廠家的連接器。EPC 公司有時也會單獨(dú)采購光伏連接器，這都可能涉及互插問題。之所以存在互插現(xiàn)象，一是因?yàn)榭蛻舨涣私饣ゲ宓娘L(fēng)險，另一個原因是部分廠商宣稱諸如“MC4 兼容”或“MC4 互配”。此處需要說明的是，大家都將連接器稱為“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，因其得到市場的廣泛認(rèn)可且應(yīng)用量大，已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。如此，市場才會出現(xiàn)所謂的兼容或互配概念。

UL 與IEC 皆明確規(guī)定，不同廠商的光伏連接器不允許互插。同時，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場數(shù)據(jù)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)過程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)存在差異、公差不一致和原材料不同等問題。另外，還需要指出的是，光伏連接器互插會導(dǎo)致IEC 62852 產(chǎn)品認(rèn)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(zāi)，進(jìn)而對簿公堂，其費(fèi)用將十分昂貴，而且費(fèi)時費(fèi)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，會導(dǎo)致溫升、接觸電阻變化及IP 防護(hù)等級無法保證的問題，嚴(yán)重時還會引發(fā)火災(zāi)，進(jìn)而影響電站的發(fā)電效率和安全。

2.3 不規(guī)范安裝

不規(guī)范安裝是影響光伏電站整體功能和盈利能力的另一個風(fēng)險。此處的不規(guī)范安裝通常是指不規(guī)范壓接，尤其是光伏電纜與光伏連接器金屬芯的壓接問題?，F(xiàn)場工人有時直接使用劣質(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(guī)范安裝和壓接不良可能導(dǎo)致以下情況：不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、不穩(wěn)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業(yè)的壓接工具，并依據(jù)廠商的安裝說明進(jìn)行操作，以確保安全和規(guī)范的安裝。

3 結(jié)語

對光伏系統(tǒng)而言，光伏連接器雖小，卻是一個“牽一發(fā)而動全身”的關(guān)鍵零部件。若一個光伏連接器失效，則整串組件不能繼續(xù)工作。更重要的是，錯誤的連接器選型會導(dǎo)致更高的運(yùn)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給予足夠重視，了解不同廠家連接器的互插風(fēng)險，現(xiàn)場安裝時使用專業(yè)工具且嚴(yán)格按照操作規(guī)范安裝，那么后期運(yùn)維會節(jié)省很多人力、物力和財力，系統(tǒng)效益也會更高。