【头条】四大问题深度解析:高辐照并不会影响大电流接线盒安全性适配
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近期坊间对于大电流接线盒的安全性问题引起了一些讨论,作者统计之后发现,主要讨论集中在夏季高辐照下的大电流接线盒安全疑虑。如有人指出当前双面组件IEC标准不足以保证高辐照下大电流接线盒的安全性,此外还有关于双芯片的压降差讨论,以及在182和210上的安全性适配问题。
对于这些讨论,此前业内其实已经有了不少专业解答。
一、夏季高辐照情况下是否需要更高标准?
近期有讨论指出,夏季经常出现1100、1200W/m2光强的情况,且特殊情况下会有更高辐照情况,因此需要更高的安全标准来保证接线盒的工作安全性。
实际上,IEC相关标准已经充分考虑了以上情况,并采用了1.25倍的安全系数来进行接线盒及零部件选型,这代表了高辐照情况下的全球整体水平,是合理且符合实际的。此外,组件工作时为工作电流Imp,还未达到短路电流Isc的水平,这相当于接线盒选型时有2个安全系数在保护组件安全。
对于偶发的更高辐照度情况,接线盒认证和测试时不仅会测试额定电流下结温,同时还会在1.25倍额定电流时评估接线盒高电流的耐热安全性,因此完全不必担心安全问题。据了解,组件厂也为客户准备了更高安全系数下的接线盒选择需求,比如额定电流为28A、30A的接线盒。
此外,有讨论称6月19日CPVT银川实证基地有高达1696.8W/㎡的辐照纪录,并质疑该辐照下的大电流接线盒安全性。实际上这一数据是在10°倾角状态下监测到的,且这一数据只持续了几秒钟,属于极个别案例。当地光伏项目组件的最佳倾角在40°左右,根据作者收集的银川实证基地数据来看,在组件正常安装方式和角度下,斜面辐照度的实时最大值远小于这个值。据统计,整个6月,CPVT银川实证基地辐照量为700-1000W/㎡占比51.64%,辐照量超过1000W/㎡仅占比3.98%。
二、当前双面组件IEC标准是否可靠?
第二个讨论较为激烈的问题是双面组件的大电流接线盒安全性问题。有声音认为,双面组件IEC标准中的公式Isc×(1+30%×ϕ)×1.25增加了双面系数,并指出大电流组件接线盒选型设计余量不足,无法保证安全性。
通过与认证部门确认,IEC新标准中虽然增加了双面发电的考量,但在零部件选型时候应采用何种背面辐照参数,认证机构方面还没有确切的零部件选型要求。目前来看,新标准按照叠加铭牌辐照度135W/m2来进行零部件选型,以及极端情况下的应力辐照度300W/m2进行可靠性测试是合理的,具体还要看IEC61730标准如何更新。针对不同认证规则要求,可以选择更高额定电流的接线盒来匹配,从而满足不同测试条件及特殊客户的需求。
三、25A接线盒是否满足210组件使用需求?
根据上述信息,按极端情况下的应力辐照度300 W/m2来考虑的话,此时210双面组件的最大输出短路电流为Isc×(1+30%×ϕ)=22.56A,选择25A接线盒完全可以满足使用需求。而且组件正常的工作电流Impp为17.3A而不是Isc 18.4A,以此计算,最终输出电流更低。
同时,根据笔者收集的实证基地数据来看,在6月19日所收集到的最大的双面组件输出电流为25.05A,仅维持几秒,此时组件处于正常工作状态。据了解,某组件厂使用的210组件25A接线盒,通过75℃下31.25A的耐热安全性和54A反向电流认证测试,完全可以保证在25.05A电流下的正常工作。除此之外,二极管及接线盒在设计和生产过程中还会进行正向浪涌(600A)、反向浪涌以及高温反偏、电流老化、通断、热循环等多项型式试验和制程测试,来保证产品质量的长期可靠和稳定。在3个月后的今天,实证基地的光伏组件仍然处于完好的工作状态,也验证了接线盒的选型是安全可靠的。
那么,当组件在高辐照度下,发生热斑效应时,接线盒是否能满足使用呢?
在已发表的《大电流接线盒已完全满足210高功率组件需求》(https://view.inews.qq.com/a/20200923A0KH0900)文中对组件结构做了分析。
文章指出,双面组件背面与正面为并联结构,除上下电路并联外,单个电池正背面也为并联。在正面电池发生热斑效应时,背面电池仍然可以正常工作并分流。实际发电过程中,除非人为故意遮挡,同一串电池正面和背面同时发生热斑效应几率极低;而同一个二极管并联的上下两串,再同时发生热斑效应的几率则更低。
记者也联系了接线盒厂商苏州同泰新能源科技有限公司,市场负责人姚莉鸿明确表示,“我们的大电流接线盒完全匹配超高功率组件,在设计之初与组件厂充分考虑其双面组件的特性。而且我们在额定电流的基础上还增加了1.25倍的冗余值。另外,如果需要,我们也可以提供32A、35A的接线盒。”
再次呼吁:接线盒额定电流并非越大越好,根据项目安装环境、组件产品类型等综合因素,选择最适合的零部件规格才是最合理的。过度的高配,只会将成本转移给业主和客户。
四、双芯片压降差真实情况如何?
对于双芯压降差问题,此前坊间传言双芯之间的差异达50毫伏,是明显不符合常理和实际制程水平的(最终发现是文章作者错误地标识图表,该图中列出VF1(20A)= VF2(10A)=0.5mV,而实际上曲线中的数据点指向了0.5V,两者相差1000倍)。此前已有数据指出,同一个晶圆上的2个芯片在封装之后VF不超过3mV,这一差值在整个二极管的压降中仅约1%,在测试误差范围之内。
这一数据为随机抽测的样品水平,基本可以代表真实情况,即使大批量生产数据有所下降,两个芯片之间的电流分流也最多达到零点几安,远没有坊间流传的数据夸张。
从实际量产经验看,部分182组件厂商和TOP10海外组件企业都有大量的双芯二极管接线盒使用历史,已经向广大业主证明:只要把握住关键工艺设计,做好质量管控,双芯工艺的二极管是安全和可靠的。一些不专业的从业者的无故担忧,只不过是自身的质量管控能力不自信而已。
总体而言,IEC标准采用了1.25倍安全系数进行接线盒及零部件选型,并且对接线盒进行了1.25倍额定电流下的安全性测试,综合评估了接线盒在更高的电流下的安全性,无需担忧;双面组件方面,新标准按照叠加铭牌辐照度135W/m2来进行零部件选型,以及极端情况下的应力辐照度300W/m2进行可靠性测试是合理的,但25A接线盒也是完全可以满足使用要求的。
考虑到更高的辐照度下,组件的输出电流会增加,但不管是理论分析上还是从实际组件电参数输出上来看,此时接线盒也是完全可以保证正常工作安全。
对于双芯片压降差3mV数据,通过随机抽测基本可以代表真实情况,从实际制程水平看,即使大批量生产也不会超过标准范围,并已有大量实际使用历史。
总结:
1. 《高辐照》文章的大前提不存在。
不存在组件正常安装角度下,1696.8W/㎡的辐照纪录。
2. 不论从理论计算还是从实证数据看,25A接线盒都可以满足210系列组件的使用要求。
3. 只要把握住关键工艺设计,做好制程质量管控,双芯工艺的二极管是安全和可靠的
4. 在极端辐照条件下可以根据业主要求提供更大电流的接线盒,从技术角度完全没有问题,同时也已经获得了相关的IEC认证。目前主流接线盒企业均已获得大电流接线盒的认证,可以根据客户需要采用。