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高功率组件的设计原则和约束条件

2020-11-13|来自:鉴衡认证|发布:

2020年11月12日,在上海举办的“182组件与系统技术论坛”上,鉴衡认证中心纪振双做了题为“高功率组件的设计原则和约束条件”的演讲。

(以下为发言实录,并经演讲者进一步整理。)


一、高功率伴随的组件结构和电学参数变化

在电池效率提高、尺寸放大,以及组件封装损失降低、串并接电池数量增加等多重因素作用下,光伏组件最大功率已迈入500+时代。有的组件,Fuse电流已逼近30A,Voc已突破50V,重量已接近40Kg。

高效率、大功率无疑是组件的技术方向之一,但未来一段时间,
  • 对组件制造端,仍需以提高电池效率,降低封装损失为主攻方向,尺寸放大宜适度;
  • 对应用端,更为关心的是系统的安全性和可靠性,以及单位可用土地面积的能量密度;

  • 宜均衡考虑制造端、应用端不同诉求,协同、联动,全方位提高光伏应用质量。

涉及组件尺寸,需要考虑以下问题:

  • 组件尺寸过于散乱,给应用端造成困扰,如何有效规范?

  • 尺寸(含重量)变大及频繁变化对上游辅材及组件的运输、搬运、安装、使用和维护带来哪些影响?

  • 从满足应用需求角度,现有安装和使用条件下,合理的尺寸上限是多少?

涉及组件电学参数,需要考虑以下问题:

  • 电学参数过于散乱,如何有效规范?

  • 电学参数变化对系统设计会带来哪些影响?

  • 涉及系统和人身安全,现有安装和使用条件下,需要考虑哪些因素?合理的上限是多少?

二、组件结构和电学参数变化对产业上、下游显在和潜在影响及需要考虑的问题

总体看,对适合高功率、大尺寸组件应用的场景(如:大型、平坦地面电站),高功率、大尺寸组件的应用有助于降低系统初始建设成本。但需要全方位考虑大组件应用所带来的影响,特别是组件的安全性、可靠性及安装和使用的便利性、可维修性


对大组件的应用,宜围绕上图所示条件逐项剖析应用过程中显在和潜在影响,包括:

  • 给组件本身及系统带来的变化和影响?

  • 什么条件或情况下,大组件的应用会带来新的风险?有效规避风险的设计约束条件是什么?

针对组件尺寸变大、电学参数变高、重量增加,需要考虑:

  • 对组件和电站寿命期各环节的影响和变化?如支架载荷、安装方式、能量转输和转换设备及过流保护装置的选择?

  • 现有系统设计和应用不做大的调整的情况下,会带来哪些新增风险?有效规避风险的设计约束条件?


三、高功率组件设计原则和底线

高功率、大尺寸组件的设计,宜遵偱以下原则:

  • 守住安全“底线”;

  • 不能以牺牲系统设计、安装、使用、维护过程的便利性、可靠性为代价,也不能过多地寄希望于应用端适应大组件的使用,对现有设计和作业方式做变革性调整;

  • 功率“增大”仍需以提效为主要手段,不能过多地把着眼点放在“尺寸放大”上,特别是与功率同或近似比例放大。

结 语

  • 适合于大组件的应用场景,高功率组件的应用有益于提高系统的能量密度,降低系统成本,但需要守住安全和可靠性底线;上游配套及下游设计要跟上,谨防“单一环节过渡超前”、辅材跟不上及批量性质量问题的发生。

  • 组件技术仍处于快速更叠期,采用“渐近式”调整为宜,尽量避免“突变”。

  • 从便于应用和有利于行业健康发展角度,序列化、标准化才是正道。




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