1. Strøm status af solcelleindustrien (fotovoltaisk energi)

1.1 Hurtig vækst på det globale solcellemarked

I de senere år har den globale solcelleindustri oplevet eksplosiv vækst. Ifølge data fra Det Internationale Energiagentur (IEA) oversteg den globale nye installerede kapacitet af solcelleenergi i 2023 350 GW, og den samlede installerede kapacitet oversteg 1,5 TW. Lande og regioner som Kina, USA, Europa og Indien er blevet de vigtigste drivkræfter på markedet for solceller.

- Kina: Som verdens største marked for solcelleanlæg tilføjede Kina over 200 GW solcellekapacitet i 2023, hvilket tegner sig for mere end 57 % af den globale nye installerede kapacitet. Statslig politisk støtte, teknologiske fremskridt og omkostningsreduktion er de vigtigste faktorer, der driver udviklingen af ​​Kinas solcelleanlægsindustri.

- Europa: Europa, der var påvirket af konflikten mellem Rusland og Ukraine, accelererede sin energiomstilling. I 2023 oversteg den nye installerede kapacitet af solceller 60 GW, med betydelig vækst i lande som Tyskland, Spanien og Holland.

- USA: Opmuntret af Inflation Reduction Act (IRA) fortsatte det amerikanske marked for solcelleanlæg med at vokse med en ny installeret kapacitet på cirka 40 GW i 2023.

- Indien: Den indiske regering fremmer kraftigt udviklingen af ​​vedvarende energi. I 2023 oversteg den nye installerede kapacitet af solceller 20 GW, med målet om at opnå 500 GW installeret kapacitet af vedvarende energi inden 2030.

1.2Kontinuerlige fremskridt inden for solcelleteknologi

Kontinuerlig innovation inden for solcelleteknologi har ført til øget effektivitet og reducerede omkostninger i forbindelse med solenergiproduktion:

- Højeffektive batteriteknologier som PERC, TOPCon og HJT: PERC-celler (passiverede emitter- og bagkontaktceller) er fortsat mainstream-celler, men TOPCon-teknologier (tunneloxidpassiverede kontaktceller) og HJT-teknologier (heterojunctionceller) udvider gradvist deres markedsandel på grund af deres højere konverteringseffektivitet (>24%).

- Perovskit-solceller: Som næste generations fotovoltaiske teknologi har perovskitceller opnået en laboratorieeffektivitet på over 33 % og forventes at være kommercielt levedygtige i fremtiden.

- Bifaciale moduler og sporingsbeslag: Bifaciale moduler kan øge strømproduktionen med 10 % til 20 %, mens sporingsbeslag optimerer sollysindfaldsvinklen, hvilket yderligere forbedrer systemets effektivitet.

1.3De Prisen på solcelleproduktion fortsætter med at falde

I løbet af det seneste årti er omkostningerne ved solcelleproduktion faldet med mere end 80 %. Ifølge IRENA (International Renewable Energy Agency) er de globale, leveliserede elomkostninger (LCOE) for solcelleproduktion i 2023 faldet til 0,03-0,05 amerikanske dollars pr. kWh, hvilket er lavere end omkostningerne ved kul- og naturgasproduktion, hvilket gør den til en af ​​de mest konkurrencedygtige energikilder.

1.4 Koordineret udvikling af energilagring og solceller

På grund af den intermitterende karakter af solcelleproduktion er brugen af ​​energilagringssystemer (såsom lithiumbatterier, natrium-ion-batterier, flowbatterier osv.) blevet en trend. I 2023 oversteg den nyinstallerede kapacitet af globale solcelle- plus energilagringsprojekter 30 GW, og det forventes at opretholde en høj vækstrate i det næste årti.

2. De betydning af den solcelleindustrien

2.1 Håndtering af klimaet forandring og fremme af mål for CO2-neutralitet

Lande verden over accelererer deres energiomstilling for at reducere udledningen af ​​drivhusgasser. Solenergi, som en kernekomponent i ren energi, spiller en afgørende rolle i at nå målet om "kulstofneutralitet". Ifølge Parisaftalen skal den globale andel af vedvarende energi nå over 40 % inden 2030, og solenergi vil blive en af ​​de vigtigste energikilder.

2.2 Energisikkerhed og uafhængighed

Traditionelle energikilder (såsom olie og naturgas) er i høj grad påvirket af geopolitik, mens solenergiressourcer er vidt fordelt og kan reducere afhængigheden af ​​importeret energi. For eksempel har Europa reduceret sin efterspørgsel efter russisk naturgas ved at implementere store solcelleanlæg og dermed forbedret sin energiautonomi.

2.3 Fremme af økonomisk vækst og beskæftigelse

Den fotovoltaiske industrikæde omfatter flere led såsom siliciummaterialer, siliciumwafere, batterier, moduler, invertere, beslag og energilagring, som har skabt millioner af job verden over. De direkte ansatte i Kinas fotovoltaiske industri overstiger 3 millioner, og de fotovoltaiske industrier i Europa og USA vokser også hurtigt.

2.4 Elektrificering af landdistrikter og fattigdomsbekæmpelse

I udviklingslande leverer solcelle-mikronet og solcelleanlæg til husholdninger elektricitet til fjerntliggende områder og forbedrer beboernes levevilkår. For eksempel har "solcelleanlæg til hjemmet" i Afrika hjulpet millioner af mennesker med at undslippe en tilstand af elektricitetsmangel.

3.Nødvendigheden af ​​overspændingsbeskyttelse (SPD) i solcelleanlæg

3.1 Risici ved lynnedslag og overspænding i forbindelse med solcelleanlæg

Fotovoltaiske kraftværker installeres normalt i åbne områder (såsom ørkener, hustage og bjerge) og er meget sårbare over for lynnedslag og overspændingspåvirkninger. De vigtigste risici omfatter:

- Direkte lynnedslag: Et direkte slag på solcellemoduler eller -understøtninger, der forårsager skade på udstyret.

- Induceret lyn: Den elektromagnetiske puls fra lynet inducerer høje spændinger i kabler, hvilket beskadiger elektroniske enheder såsom invertere og controllere.

- Netudsving: Driftsmæssige overspændinger på netsiden (såsom kontakthandlinger, kortslutningsfejl) kan overføres til solcelleanlægget.

3.2 Funktion af overspændingsbeskyttelsesenhed (SPD)

Overspændingsbeskyttere er nøgleudstyret til lynbeskyttelse og overspændingsbeskyttelse i solcelleanlæg. Deres hovedfunktioner omfatter:

- Begrænsning af transiente overspændinger: Styring af høje spændinger genereret af lynnedslag eller netudsving inden for et sikkert område.

- Afledning af overspændingsstrømme: Hurtig styring af overspændingsstrømme ned i jorden for at beskytte downstream-udstyr.

- Forbedring af systempålidelighed: Reduktion af udstyrsfejl og nedetid forårsaget af lynnedslag eller overspænding.

3.3 Anvendelse af SPD i solcelleanlæg

Overspændingsbeskyttelsen til solcelleanlæg bør designes i flere niveauer:

- Beskyttelse på DC-siden (fra solcellemoduler til inverter):

- Installer type II SPD ved indgangsenden af ​​strengen for at forhindre induceret lynnedslag og driftsmæssige overspændinger.

- Installer type I + II SPD på inverterens DC-indgangsende for at imødegå den kombinerede trussel fra direkte og induceret lynnedslag.

- Beskyttelse på AC-siden (fra inverter til net):

- Installer type II SPD på inverterens udgangsende for at forhindre overspænding på netsiden.

- Installer type III SPD i fordelerskabet for at yde præcis beskyttelse til følsomt udstyr.

3.4 Vigtige punkter ved valg af overspændingsbeskyttere

- Spændingsniveautilpasning: Den maksimale kontinuerlige driftsspænding (Uc) for SPD'en skal være højere end systemspændingen (for eksempel kræver et 1000Vdc solcelleanlæg en SPD med Uc ≥ 1200V).

- Strømkapacitet: Den nominelle afladningsstrøm (In) for DC-side SPD'en skal være ≥ 20 kA, og den maksimale afladningsstrøm (Imax) skal være ≥ 40 kA.

- Beskyttelsesniveau: Udendørs installation skal opfylde IP65 eller højere beskyttelsesniveau, egnet til barske miljøer.

- Certificeringsstandarder: Overholder IEC 61643-31 (standard for solcellespecifikke SPD'er) og UL 1449 og andre internationale certificeringer.

3.5 Potentielle risici ved ikke at installere SPD

- Udstyrsskader: Præcisionselektroniske enheder såsom invertere og overvågningssystemer er sårbare over for overspændinger, og reparationsomkostningerne er høje.

- Tab af strømproduktion: Lynnedslag forårsager systemnedbrud, hvilket påvirker elproduktionens overskud.

- Brandfare: Overspænding kan udløse elektriske brande og dermed udgøre en trussel mod kraftværkets sikkerhed.

4. Global Markedstendenser for PV-overspændingsbeskyttere

4.1 Vækst i markedsefterspørgslen

Med den hurtige stigning i kapaciteten for fotovoltaiske installationer er markedet for overspændingsbeskyttere også vokset samtidig. Det forventes, at det globale marked for fotovoltaiske overspændingsbeskyttere vil overstige 2 milliarder amerikanske dollars i 2025 med en gennemsnitlig årlig vækstrate (CAGR) på 15 %.

4.2 Teknologisk innovationsretning

- Intelligent SPD: Udstyret med strømovervågning og fejlalarmfunktioner og understøtter fjernbetjening.

- Højere spændingsniveauer: SPD'er med højere spændingsklassificeringer (f.eks. 1500V) er blevet mainstream.

- Længere levetid: Brug af nye følsomme materialer (såsom zinkoxidkompositteknologi), hvilket forbedrer SPD'ernes holdbarhed.

4.3 Politik og standardfremme

- Internationale standarder som IEC 62305 (Lynbeskyttelsesstandard) og IEC 61643-31 (Fotovoltaisk SPD-standard) kræver, at fotovoltaiske systemer skal være udstyret med overspændingsbeskyttelse.

- De "Tekniske specifikationer for lynbeskyttelse af fotovoltaiske kraftværker" (GB/T 32512-2016) i Kina fastlægger tydeligt kravene til udvælgelse og installation af SPD.

5.Konklusion: Solcelleindustrien kan ikke undvære overspændingsbeskyttere

Den hurtige udvikling af den fotovoltaiske industri har givet den globale energiomstilling et stærkt skub. Imidlertid kan risikoen for lynnedslag og overspænding ikke ignoreres. Overspændingsbeskyttere, som den vigtigste garanti for sikker drift af fotovoltaiske systemer, kan effektivt reducere risikoen for skader på udstyr, forbedre effektiviteten af ​​energiproduktionen og forlænge systemets levetid. I fremtiden, med den fortsatte vækst af fotovoltaiske installationer og udviklingen af ​​smart grids, vil højtydende og yderst pålidelige overspændingsbeskyttere blive essentielle komponenter i fotovoltaiske kraftværker.

For investorer i solcelleanlæg, EPC-virksomheder og drifts- og vedligeholdelsesteams er valg af overspændingsbeskyttere af høj kvalitet, der opfylder internationale standarder, en afgørende foranstaltning for at sikre kraftværkets langsigtede stabile drift og maksimere investeringsafkastet.