世紀(jì)新能源網(wǎng)專欄作家:馬金鵬(18602971297)
安徽凌宇電纜科技有限公司 - 余進(jìn) 13905657829
通過(guò)前幾期光伏電站價(jià)值提升策略的分析,先后對(duì)逆變器選型、融資設(shè)計(jì)、運(yùn)維部署、自清潔組件應(yīng)用等進(jìn)行了系統(tǒng)分析,同樣電纜的選型和設(shè)計(jì)也是需要我們予以關(guān)注和重視的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前業(yè)界對(duì)于光伏直流端電纜還是主要以銅電纜為主。筆者通過(guò)與安徽凌宇電纜科技有限公司總工程師余進(jìn)通過(guò)長(zhǎng)期的交流,認(rèn)為或許在未來(lái)電站電纜選型中鋁合金也會(huì)有一片天地。
我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的利用具有天然的優(yōu)勢(shì)。
首先,國(guó)土幅員廣袤,在西部光熱資源豐富的地方,分布的大多是荒漠、戈壁灘等不利于其他開發(fā)價(jià)值的土地;
第二,我國(guó)產(chǎn)業(yè)制造的成本優(yōu)勢(shì)??梢赃@樣說(shuō):如果沒有中國(guó)制造,這個(gè)世界應(yīng)用平價(jià)太陽(yáng)能電的時(shí)間,將會(huì)起碼延后10年以上的年限。我國(guó)太陽(yáng)能光伏電站的建設(shè)熱潮已到來(lái),并將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里,越來(lái)越熱。下文將主要針對(duì)直流電纜的一些特性,并結(jié)合光伏電站的國(guó)內(nèi)建設(shè)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀,提出一種高安全且更據(jù)經(jīng)濟(jì)性電纜選型方案。在整個(gè)光伏電站系統(tǒng)中,直流電纜占電纜的比重很高,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也起著相當(dāng)重要的作用。光伏電站所處的環(huán)境大多比較惡劣,且多數(shù)情況下無(wú)人值守,產(chǎn)品需要達(dá)到25年以上的使用壽命。因此,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)該更高。太陽(yáng)能光伏電站的直流傳輸用線,一般分兩個(gè)部分,即太陽(yáng)能組件之間以及到匯流箱的連接用線,這部分電纜有專門的要求及規(guī)范,我國(guó)基本采用德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的(TUV)萊茵認(rèn)證PV型電纜,產(chǎn)品成熟且共識(shí);另一部分是直流匯流箱到逆變器之間的直流干線傳輸用線。這部分電纜占整個(gè)直流電纜的比重2/3以上,通常用一般交聯(lián)低壓電纜代替使用。但實(shí)際上直流電纜的使用特性和交流還是有很大的區(qū)別。下文中的直流電纜主要是指這部分電纜。
光伏系統(tǒng)直流干線電纜的使用特性及要求
直流干線是光伏組件系統(tǒng)經(jīng)匯流箱匯流后到逆變器的傳輸用線。如果說(shuō)逆變器是整個(gè)方陣系統(tǒng)的心臟,那么直流干線系統(tǒng)就是一條條主動(dòng)脈。由于,直流干線系統(tǒng)采用不接地方案,如果電纜發(fā)生接地故障,將會(huì)給系統(tǒng)甚至設(shè)備帶來(lái)相比交流大得多的危害,因此,光伏系統(tǒng)工程師對(duì)直流電纜的認(rèn)識(shí),要比其他行業(yè)電氣工程師更為謹(jǐn)慎。綜合各種電纜事故分析,我們得出電纜的接地故障占整個(gè)電纜故障的90-95%。
接地故障的主要原因有三種。第一,電纜制造缺陷,為非合格產(chǎn)品;第二,運(yùn)行環(huán)境惡劣、自然老化、以及遭受外力破壞;第三,安裝不規(guī)范,接線粗糙。接地故障的根本原因卻只有一個(gè)---電纜的絕緣材料。光伏電站的直流干線運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。我國(guó)大型地面電站一般都在西部,這些地方一般都是荒漠、鹽堿地以及晝間溫差大,鼠害也比較嚴(yán)重,環(huán)境也會(huì)非常潮濕。電纜地埋敷設(shè),電纜溝的填挖要求比較高;分布式電站電纜的運(yùn)行環(huán)境也不比上述地面的要好,電纜會(huì)承受很高的溫度,有技術(shù)人員測(cè)控,屋頂溫度甚至能達(dá)到100-110℃的高溫,電纜的防火阻燃要求,以及高溫對(duì)電纜的絕緣擊穿電壓影響很大。因此,光伏電站直流干線電纜的選型設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn):
1、 電纜的絕緣性能
2、 電纜的防潮、防寒以及耐候性
3、 電纜的耐熱阻燃性能
4、 電纜的敷設(shè)方式
5、 電纜的導(dǎo)體材料(銅芯、鋁合金芯、鋁芯)
6、 電纜的截面規(guī)格
目前,我國(guó)光伏電站的直流干線電纜,大多采用一般低壓交流電纜來(lái)代替,常用型號(hào)為ZR-YJV22 0.6/1kv、ZRYJY23 0.6/1kv,電纜大多數(shù)為銅芯電纜,也有些電站逐步開始采用鋁合金導(dǎo)體的電纜,但電纜的絕緣材料基本還是按1kv低壓電纜的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。也就是說(shuō),我們的光伏系統(tǒng)工程師對(duì)直流電纜厲害關(guān)系有認(rèn)識(shí),但對(duì)電纜的技術(shù)方案并沒有過(guò)多重視。