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科普 | 关于光伏组件级快速关断,你需要知道的几件事

日期:2021-08-25    来源:昱能科技

国际太阳能光伏网

2021
08/25
11:42
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关键词: 光伏电站 光伏组件级快速关断 逆变器

6月11日,苏州园区内,宝时得机械(中国)有限公司屋顶光伏着火,组件持续燃烧4、5个小时;就在同一天,美国亚马逊同样发生一起由屋顶上的光伏电站引起的火灾事故,该场大火造成了约50万美元的损失。光伏电站火灾频发,已经对业主的生命及财产安全造成了较大的威胁。在此背景下,光伏组件级快速关断受到越来越多人的了解和重视……

什么是光伏组件级快速关断?

光伏系统的快速关断,顾名思义就是快速关断每一块光伏组件之间的连接,这一概念是美国国家电工规范(National Electrical Code,简称NEC)提出的。早在2014年,NEC2014 690.12《组件级自我关断解决方案》标准发布,即对光伏系统的快速关断作出了要求。2017版的NEC690.12中,对此快速关断又做了严格的要求——以距离到光伏矩阵305mm为界限,在快速关断装置启动后30S内,界限范围外电压降低到30V以下,界线范围内电压降低到80V以下,也就是要求实现“组件级关断”。在最新2020版的标准中,将“快速关断”的说法进一步修改扩大,提出了“光伏危险控制系统”(PV hazard control systems)。新标准要求光伏系统中具有“光伏危险控制系统”,使光伏系统在危急情况时是一个可控制的状态,也就是说可以利用“光伏危险控制系统”,实现组件级别的关断,在快速关断启动后30S内,界线范围内电压降低到80V以下。

截至2021年8月1日,2020版NEC在美国13个州生效,2017版NEC在24个州生效,2014版NEC在7个州生效,2008版NEC在2个州生效。

为什么光伏组件级快速关断这么重要?

光伏电站发生火灾有多方面原因,火灾危险性较大的设备有逆变器、汇流箱、电缆、组件,只要是电气系统,就有因为电流而起火的风险。另外,随着光伏技术的进步,光伏产品的功率等级和电流电压不断提高,光伏系统从最初的600V设计提高至1000V,最近又逐渐向1500V升级,更高的电压更容易导致起火。光伏电站起火向消防队提出了很大的挑战。系统发生火灾后,仍然会产生几百乃至上千伏的高电压,如果消防员贸然施救,会对消防员的生命造成威胁。有了组件级快速关断功能,消防人员可以迅速切断组件之间的连接,对电站实施救援。

所有的逆变器都具备组件级快速关断功能吗?

逆变器主要分为集中式逆变器、组串式逆变器以及微型逆变器。在这三种类型的逆变器中,只有微型逆变器具备此功能,其他两种类型的逆变器不具备组件级快速关断功能。微型逆变器系统采用全并联电路设计,可将每块组件的直流电逆变为交流电后并入电网,仅存在60V左右的直流电压,具有天然无直流高压的优势,彻底解决了由于高压直流拉弧引起火灾的风险,同时也解决了当房屋起火时,因光伏电站而阻碍了施救的问题。然而,微型逆变器在光伏逆变器市场中只占据了很小一部分,大多数的系统还是采用了常规的集中式或组串式逆变器,那么此类逆变器就需要加装特定装置才可以实现组件级快速关断功能。组件级快速关断设备的使用是目前最简单、成熟且可以实现这一要求的方式。

目前国内对于光伏直流安全有哪些规范?

尽管国内对于快速关断还没有出台强制性的标准法规,但各级也逐步出台了相关的安全标准,助推光伏电站安全有序发展。

中国建筑装饰协会标准《光电建筑技术应用规程》:高压直流电弧是产生光伏系统火灾的主要原因,在发电系统设计时应尽量减少使用直流线路。直流系统电压不宜高于80伏。

浙江省市场监督管理局发布的?家庭屋顶光伏电源接入电网技术规范?:根据GB/T3805和GB/T 18379相关规定,光伏电源应具备技术措施,在施工、维护和检修等情况下能够控制人体可能接触的直流部分电压在120V安全限值范围内。

中国建材检验认证集团股份有限公司最新发布实施的《户用并网光伏系统检测及评价》安装在屋顶上的户用并网光伏系统,当直流电压大于120V时,单块光伏组件或组串宜采用快速关断的方式控制危险直流电压,宜采用电弧故障检测、报警及处理系统。

什么是组件级关断器?

组件级关断器是一种可实现组件级快关断的装置。在危急情况下,通过该装置,可以远程或者手动快速关断每一块光伏组件之间的连接,从而消除光伏系统阵列中存在的直流高压,降低触电风险、解决施救风险。昱能科技组件级关断器具有安全可靠、安装灵活、高效率、低噪声等诸多优势。双通道直流输入,大幅降低安装成本;符合美国NEC 2017&2020(690.12)要求,符合美国SunSpec认证要求;体积小、质量轻,可直接卡在组件边框或黏贴在组件背板上;采用由昱能科技自主研发的ASIC芯片,功能更强大,集成度更高,元器件更少;更低的电能损耗,更低的最小运行电压(8V),更长的组件运行时间;RSD产品噪声远低于电弧噪声,不会误触发电弧检测(AFCI)。

小结

尽管对于国内来说,出于成本等一系列因素的考虑,全面推广安装组件级快速关断器仍然有一定困难,但不得不说组件级快速关断对光伏电站安全来说是一个非常重要的功能。相信随着技术的不断进步、安规的普及落实、安全意识的逐渐加强,该技术将被越来越多的应用,为更多电站保驾护航。


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