世紀新能源網專欄作家:馬金鵬(18602971297)
安徽凌宇電纜科技有限公司 - 余進 13905657829
通過前幾期光伏電站價值提升策略的分析,先后對逆變器選型、融資設計、運維部署、自清潔組件應用等進行了系統分析,同樣電纜的選型和設計也是需要我們予以關注和重視的一個環節。目前業界對于光伏直流端電纜還是主要以銅電纜為主。筆者通過與安徽凌宇電纜科技有限公司總工程師余進通過長期的交流,認為或許在未來電站電纜選型中鋁合金也會有一片天地。
我國對太陽能的利用具有天然的優勢。
首先,國土幅員廣袤,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價值的土地;
第二,我國產業制造的成本優勢。可以這樣說:如果沒有中國制造,這個世界應用平價太陽能電的時間,將會起碼延后10年以上的年限。我國太陽能光伏電站的建設熱潮已到來,并將在相當長時間里,越來越熱。下文將主要針對直流電纜的一些特性,并結合光伏電站的國內建設運營現狀,提出一種高安全且更據經濟性電纜選型方案。在整個光伏電站系統中,直流電纜占電纜的比重很高,對系統的穩定運行也起著相當重要的作用。光伏電站所處的環境大多比較惡劣,且多數情況下無人值守,產品需要達到25年以上的使用壽命。因此,產品的設計標準要求應該更高。太陽能光伏電站的直流傳輸用線,一般分兩個部分,即太陽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范,我國基本采用德國標準委員會的(TUV)萊茵認證PV型電纜,產品成熟且共識;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。這部分電纜占整個直流電纜的比重2/3以上,通常用一般交聯低壓電纜代替使用。但實際上直流電纜的使用特性和交流還是有很大的區別。下文中的直流電纜主要是指這部分電纜。
光伏系統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經匯流箱匯流后到逆變器的傳輸用線。如果說逆變器是整個方陣系統的心臟,那么直流干線系統就是一條條主動脈。由于,直流干線系統采用不接地方案,如果電纜發生接地故障,將會給系統甚至設備帶來相比交流大得多的危害,因此,光伏系統工程師對直流電纜的認識,要比其他行業電氣工程師更為謹慎。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,為非合格產品;第二,運行環境惡劣、自然老化、以及遭受外力破壞;第三,安裝不規范,接線粗糙。接地故障的根本原因卻只有一個---電纜的絕緣材料。光伏電站的直流干線運行環境比較惡劣。我國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,鼠害也比較嚴重,環境也會非常潮濕。電纜地埋敷設,電纜溝的填挖要求比較高;分布式電站電纜的運行環境也不比上述地面的要好,電纜會承受很高的溫度,有技術人員測控,屋頂溫度甚至能達到100-110℃的高溫,電纜的防火阻燃要求,以及高溫對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計要考慮以下幾點:
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、 電纜的敷設方式
5、 電纜的導體材料(銅芯、鋁合金芯、鋁芯)
6、 電纜的截面規格
目前,我國光伏電站的直流干線電纜,大多采用一般低壓交流電纜來代替,常用型號為ZR-YJV22 0.6/1kv、ZRYJY23 0.6/1kv,電纜大多數為銅芯電纜,也有些電站逐步開始采用鋁合金導體的電纜,但電纜的絕緣材料基本還是按1kv低壓電纜的標準生產。也就是說,我們的光伏系統工程師對直流電纜厲害關系有認識,但對電纜的技術方案并沒有過多重視。