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技术沙龙 | 光伏水上漂,连接很重

来源: 时间:2020-09-25

新冠疫情仍在全球肆虐,世界经济出现了大规模的萎缩。随着交通和工业用途的能源需求暴跌,化石能源受到沉重打击,但是可再生能源的发展势头却十分强劲。据EMBER的最新报告《Renewables Beat Fossil Fuels》,2020年上半年,欧盟27国的可再生能源发电量首次超过化石能源,占比总发电量的40%,较上年增长11%,而化石能源则下降18%,仅占比34%。其中,总发电量的21%来自光伏和风电。

 

在很多国家,光伏发电已成为最具竞争力的电力产品。正如国际可再生能源署(IRENA)在《The Post-COVID Recovery》报告中所说,可再生能源市场同全球经济一起经历疫情考验,但比其他板块更加具有韧性。在经济困难时期,企业尤其关注生产中的能源成本,光伏可以在短期内快速产出,灵活应对不断变化的需求。IRENA指出,在能源转型情境下,2030年,可再生能源在全球发电量中的占比将达到57%,其中1/3将来自光伏和风电。

 

光伏技术不断发展,在未来将更具吸引力。过去几年,在未开发使用的水域或人工水体上建造的漂浮光伏电站,已成为另一个高效利用太阳能的有趣应用。

 

什么是漂浮光伏电站

 

据中国光伏行业协会发布的《水上光伏发电系统设计规范 T/CPIA 0017-2019》,水上光伏系统主要分为两种:桩柱一体结构式和漂浮式(采用浮体安装光伏方阵)。

 

桩柱一体式

 

漂浮式

 

漂浮光伏电站的优势之一就是,即使在土地资源稀缺的情况下,也能够利用其他场地来生产能源。由于采用水冷,再加上阳光在水面上的反射,漂浮电站比传统电站更加高效。如果与水力发电或抽水蓄能电站搭配使用,该应用可以获得进一步的优势。这种水光互补电站,一方面发挥了光伏发电的运行灵活性(如缺水情况),另一方面水电可以有效调节光伏发电的间歇性和波动性。

 

2008年,首个商业性质的漂浮电站在加利福尼亚建造,装机容量175kWp。截至今年8月底,全球漂浮光伏电站的累计装机量超过2.6GWp,其中大部分应用在中国。

 

来源:报告《Where Sun Meets Water》/IHS(2019)/Apricum(2020)

 

在漂浮光伏电站中,对于连接器的使用,应当注意哪些方面呢?

 

应用要求及挑战

当电气系统不断暴露在潮湿甚至高盐雾(近海或近岸)环境下,如果质量不过关,它们的长期可靠性就会存在风险。而且,相比传统光伏电站(地面及屋顶形式),漂浮光伏电站的运维更加困难,通常需要借助船只进行。因此,工人的人身安全必须得到充分保护。此外,因浮体一直处在运动之中,系统部件需要定期加固甚至更换,以确保系统能够长期可靠和安全运行。

水面电站的电气相关要求,摘自T/CPIA 0017-2019

4.3 水上光伏发电系统设计应考虑风速、水位升降、盐雾、冰雪等自然气象的影响。

8.3.6 水上光伏方阵的所有设备防护等级要求不得低于IP54,汇流箱、组串式逆变器防护等级要求宜不低于IP65。

8.7.9 在方阵之间、方阵与岸之间采用浮体作为漂浮的电缆通道时,电缆敷设时应留足够的裕量,在方阵之间、方阵与岸间距离最远时,水中漂浮的电缆不应绷紧而承受拉力,电缆皮应不开裂,线芯应不折断。

作为光伏系统直流侧连接的关键部件,连接器在漂浮光伏电站的应用中,需要适应更加苛刻的标准。因极其恶劣的应用环境,连接器应具备耐盐雾和耐氨能力;浮体的恒定运动及导致的电缆拉力,对于连接器插合的持久性和稳定性提出考验;应用于水面,防护等级应达到IP68;浮体材质多为高密度聚乙烯,低质量连接器引起的火灾风险更加严峻。

 

史陶比尔MC4的技术优势 

 

史陶比尔MC4于2002年面市,迄今已经过18年的实际光伏电站运行使用检验。得益于久经考验的MULTILAM核心电连接技术,史陶比尔MC4能够在整个生命周期内始终保持较低功率损耗,较低的温升和火灾风险。环境温度范围为-40℃到85℃,阻燃等级UL94-V0,防护等级IP68(1h/1m)。史陶比尔MC4具有耐氨性(符合DLG技术规定,1500h,70℃/70%相对湿度,750ppm)和耐盐雾(IEC 60068-2-52,严酷等级6)。嵌入式锁紧系统,连接更加可靠。

 

 

史陶比尔MC4@漂浮电站应用案例

 

作为光伏连接器的市场领导者,史陶比尔的产品早已出现在漂浮电站应用之中。近期在海拔1810米的瑞士图勒湖上安装的一套光伏系统中,就用到了史陶比尔光伏连接器。如果瓦莱州阿尔卑斯山的这个试点项目成功,那么将产生足够的电力为6000多户家庭供电。

 

该项目的有趣之处在于其独一无二的山区地理位置。在这个高度,由于山上空气更稀薄,紫外线辐射更强,因此可以多产生50%的太阳能。此外,在冬季,阳光还会通过冰雪形成反射。史陶比尔光伏连接器坚固耐用,可确保在图勒湖的恶劣条件下( -30℃和最高120 km/h的风速)安全和可靠地传输电能。

 

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