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太陽能光伏連接器詳細解讀

2018-02-03

MC4對光伏從業者來說,并不陌生,它幾乎已經成為光伏連接器的代名詞。在組件、匯流箱和逆變器等光伏發電的重要部件上,都可以發現MC4的身影,它們承擔起電站成功連接的重任。

截至2015年底,中國光伏累計裝機容量43.18GW,位居全球第一。以1MW用量約4200套光伏連接器來計算,中國目前共有約1.8億套連接器被安裝。若以風險的角度看待,意味著有至少1.8億個風險點需要不同的電站業主去監控。

盡管如此,在電站設計、建設及運維的階段,這個小部件卻還是經常被忽視。究其原因,與大家對MC4的認識有很大關系。

也許是時候,一起重新認識MC4了!

 一、光伏連接器小史

對于光伏連接器來說,1996年和2002年是兩個十分重要的年份。這兩個時間點,也與光伏行業的關鍵發展節點相吻合。盡管光伏連接器并沒有與光伏行業相伴而生,但是它的出現對光伏安裝量的快速攀升起到了較大的促進作用。

1996年前 ,光伏電纜采用螺絲端子或者接合連接件(splice connection)進行連接。隨著光伏系統安裝量的增加,業內對快速、安全和易操作的連接方案需求愈發強烈。

因光伏系統長期暴露在風雨、烈日和極端的溫度變化中,連接器必須能夠適應這些惡劣環境。它們不僅要可以防水、耐高溫和對紫外線具有耐候性,而且要做到觸摸保護、高載流能力及高效。同時,低接觸電阻也是重要考量指標。所有這一切,還都必須貫穿于整個光伏系統生命周期,至少20年。

1996年,基于這些應用環境及市場需求,一種新型的插入式連接器(plug-in connector)應運而生,這就是全球第一款真正意義上的光伏連接器——MC3。它的發明者是瑞士公司Multi-Contact(2002年,并入史陶比爾集團,作為旗下電連接器品牌),MC即品牌縮寫,3則是金屬芯直徑的尺寸。MC3的主體采用TPE材料(熱塑性彈性體),并通過摩擦力配合以實現物理連接。MC3更為重要的是,其連接系統采用MULTILAM技術,以保障連接的持久穩定性。后來,眾多連接器廠商均是在模仿MULTILAM技術。

2002年,MC4的誕生再次重新定義光伏連接器,它真正實現了“即插即用”(plug and play)。絕緣材料使用硬質塑料(PC/PA),而且在設計上更易于組裝和現場安裝。MC4面市后,迅速得到市場認可,逐漸成為光伏連接器的標準。許多廠家將自家連接器稱為“××MC4”,如果在阿里巴巴搜索MC4,你可以得到約44000個相關產品,可見MC4強大的市場影響力。

MC4隨著市場需求變化,陸續推出了MC4-Evo2和MC4-Evo3系列。MC4系列連接器,已經完全能夠滿足客戶對1500V光伏系統的需求。

二、MC4與“類MC4”

MC4連接器分為線端和板端,通常意義上,大家所說的MC4指的是線端。MC4,由金屬件和絕緣件兩大部分組成。

如前所述,MC是Multi-Contact的縮寫,4則為金屬芯直徑的尺寸。因此,在光伏連接器市場,對于眾多所謂MC4需要重新做一個澄清,它們被稱為“類MC4”或許更為合適。

除了一些外觀上的差異(如形狀/logo等),MC4與“類MC4”核心的不同在于是否使用MULTILAM技術。MULTILAM技術具有長期的穩定性,能夠保障連接器在光伏系統整個壽命周期內,保持持續較低的接觸電阻。

“類MC4”出于市場原因,宣稱可與MC4互插。盡管外形上,看似完成了連接,但是隱形的安全風險已然發生。不同廠家連接器在規格、尺寸和公差等方面并不一致,所以根本無法100%匹配。倘若強行互插,會導致溫度升高、接觸電阻變化和IP等級無法保證的問題,進而嚴重影響電阻的發電效率和安全。

更為嚴重的是,若真得出現問題,則極有可能導致法律糾紛。由于相關法規并不健全,由互插導致的問題,責任很有可能由電站安裝商承擔。

因此無論T?V/UL,還是Multi-Contact,都已出具禁止不同廠家連接器互插的聲明。

三、連接器的技術風險

在光伏電站的評估、設計、采購、施工、建設及運維等各個階段,均存在不確定性的風險(政策/技術/自然環境/法律等),若控制不當,則會影響光伏系統收益。

單就光伏連接器來說,其技術風險體現在質量、應用、安裝以及運維各方面,如下圖所示。

需要指出的是,連接器失效進而引發火災的根本原因:通流情況下,連接器的接觸電阻增大導致溫升增加,并超出塑料外殼及金屬件所能承受的溫度范圍。

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