1. Nåværende status av solcelleindustrien (fotovoltaisk energi)

1.1 Rask vekst i det globale solcellemarkedet

De siste årene har den globale solcelleindustrien opplevd eksplosiv vekst. Ifølge data fra Det internasjonale energibyrået (IEA) oversteg den globale nye installerte kapasiteten for solcellekraft 350 GW i 2023, og den kumulative installerte kapasiteten oversteg 1,5 TW. Land og regioner som Kina, USA, Europa og India har blitt de viktigste drivkreftene i det solcellemarkedet.

- Kina: Som verdens største marked for solcellepaneler økte Kina med over 200 GW solcellepanelkapasitet i 2023, noe som utgjør mer enn 57 % av den globale nye installerte kapasiteten. Myndighetspolitisk støtte, teknologiske fremskritt og kostnadsreduksjon er nøkkelfaktorene som driver utviklingen av Kinas solcellepanelindustri.

- Europa: Europa akselererte energiomstillingen etter å ha blitt påvirket av konflikten mellom Russland og Ukraina. I 2023 oversteg den nye installerte kapasiteten for solcellepaneler 60 GW, med betydelig vekst i land som Tyskland, Spania og Nederland.

- USA: Oppmuntret av Inflation Reduction Act (IRA) fortsatte det amerikanske markedet for solcellepaneler å vokse, med en ny installert kapasitet på omtrent 40 GW i 2023.

- India: Den indiske regjeringen fremmer kraftig utviklingen av fornybar energi. I 2023 oversteg den nye installerte kapasiteten for solcellepaneler 20 GW, med mål om å oppnå 500 GW installert kapasitet for fornybar energi innen 2030.

1.2Kontinuerlig fremgang innen solcelleteknologi

Kontinuerlig innovasjon innen solcelleteknologi har ført til økt effektivitet og reduserte kostnader innen solenergiproduksjon:

– Høyeffektive batteriteknologier som PERC, TOPCon og HJT: PERC-celler (passiverte emitter- og bakkontaktceller) er fortsatt vanlige, men TOPCon- og HJT-teknologier (tunneloksidpassiverte kontaktceller) utvider gradvis markedsandelen sin på grunn av høyere konverteringseffektivitet (>24 %).

- Perovskitt-solceller: Som neste generasjons solcelleteknologi har perovskittceller oppnådd laboratorieeffektivitet på over 33 % og forventes å være kommersielt levedyktige i fremtiden.

- Bifaciale moduler og sporingsfester: Bifaciale moduler kan øke strømproduksjonen med 10 % til 20 %, mens sporingsfester optimaliserer sollysinnfallsvinkelen, noe som ytterligere forbedrer systemeffektiviteten.

1.3De Kostnaden for solcelleproduksjon fortsetter å synke

I løpet av det siste tiåret har kostnaden for solcellebasert kraftproduksjon falt med mer enn 80 %. Ifølge IRENA (Det internasjonale byrået for fornybar energi) har den globale, leveliserte elektrisitetskostnaden (LCOE) for solcellebasert kraftproduksjon i 2023 falt til 0,03–0,05 amerikanske dollar per kWh, noe som er lavere enn for kraftproduksjon fra kull og naturgass, noe som gjør den til en av de mest konkurransedyktige energikildene.

1.4 Koordinert utvikling av energilagring og solcelleanlegg

På grunn av den intermitterende naturen til solcellebasert kraftproduksjon har bruken av energilagringssystemer (som litiumbatterier, natriumionbatterier, strømningsbatterier osv.) blitt en trend. I 2023 oversteg den nyinstallerte kapasiteten til globale solcelle- og energilagringsprosjekter 30 GW, og det forventes at den vil opprettholde en høy vekstrate i det neste tiåret.

2. De betydning av den solcelleindustrien

2.1 Håndtering av klima endring og fremme mål om karbonnøytralitet

Land over hele verden akselererer energiomstillingen sin for å redusere klimagassutslipp. Solenergi, som en kjernekomponent i ren energi, spiller en avgjørende rolle i å nå målet om «karbonnøytralitet». I følge Parisavtalen må den globale andelen fornybar energi nå over 40 % innen 2030, og solenergi vil bli en av de viktigste energikildene.

2.2 Energisikkerhet og uavhengighet

Tradisjonelle energikilder (som olje og naturgass) er sterkt påvirket av geopolitikk, mens solenergiressurser er vidt distribuert og kan redusere avhengigheten av importert energi. For eksempel har Europa redusert etterspørselen etter russisk naturgass ved å utplassere storskala solcellekraftverk, og dermed styrket sin energiautonomi.

2.3 Fremme økonomisk vekst og sysselsetting

Den fotovoltaiske industrikjeden omfatter flere ledd som silisiummaterialer, silisiumskiver, batterier, moduler, omformere, braketter og energilagring, som har skapt millioner av arbeidsplasser over hele verden. De direkte ansatte i Kinas fotovoltaiske industri overstiger 3 millioner, og den fotovoltaiske industrien i Europa og USA vokser også raskt.

2.4 Elektrifisering av landsbygda og fattigdomsbekjempelse

I utviklingsland forsyner solcelleanlegg med mikronett og solcelleanlegg for husholdninger avsidesliggende områder med strøm og forbedrer levekårene til innbyggerne. For eksempel har «solcelleanlegg for hjemmet» i Afrika hjulpet titalls millioner mennesker med å komme seg ut av en strømløs tilstand.

3.Nødvendigheten av overspenningsvern (SPD) i solcelleanlegg

3.1 Risiko for lynnedslag og overspenninger i solcelleanlegg

Fotovoltaiske kraftverk installeres vanligvis i åpne områder (som ørkener, hustak og fjell), og er svært sårbare for lynnedslag og overspenningspåvirkninger. De viktigste risikoene inkluderer:

- Direkte lynnedslag: Et direkte treff på solcellemoduler eller -støtter, som forårsaker skade på utstyret.

- Indusert lyn: Den elektromagnetiske pulsen fra lynet induserer høye spenninger i kabler, noe som skader elektroniske enheter som omformere og kontrollere.

- Nettsvingninger: Driftsmessige overspenninger på nettsiden (som bryterhandlinger, kortslutningsfeil) kan overføres til solcelleanlegget.

3.2 Funksjon til overspenningsvern (SPD)

Overspenningsvern er nøkkelutstyret for lynvern og overspenningsvern i solcelleanlegg. Hovedfunksjonene deres inkluderer:

- Begrensning av transiente overspenninger: Kontroll av høye spenninger generert av lynnedslag eller nettsvingninger innenfor et trygt område.

- Avledning av overspenningsstrømmer: Rask styring av overspenningsstrømmer ned i bakken for å beskytte nedstrøms utstyr.

- Forbedring av systempålitelighet: Redusere utstyrsfeil og nedetid forårsaket av lynnedslag eller overspenninger.

3.3 Bruk av SPD i solcelleanlegg

Overspenningsvernet for solcelleanlegg bør utformes på flere nivåer:

- Beskyttelse på likestrømssiden (fra solcellemoduler til omformer):

- Installer type II SPD på inngangsenden av strengen for å forhindre indusert lynnedslag og driftsmessige overspenninger.

- Installer type I + II SPD på DC-inngangsenden av omformeren for å håndtere den kombinerte trusselen fra direkte og indusert lynnedslag.

- Beskyttelse på AC-siden (fra omformer til strømnett):

- Installer type II SPD på utgangsenden av omformeren for å forhindre overspenningsinnbrudd på nettsiden.

- Installer type III SPD i fordelingsskapet for å gi presis beskyttelse for sensitivt utstyr.

3.4 Viktige punkter for valg av overspenningsvern

- Spenningsnivåtilpasning: Maksimal kontinuerlig driftsspenning (Uc) til SPD-en må være høyere enn systemspenningen (for eksempel krever et 1000 V likestrøms solcelleanlegg en SPD med Uc ≥ 1200 V).

- Strømkapasitet: Den nominelle utladningsstrømmen (In) til DC-side SPD-en skal være ≥ 20 kA, og den maksimale utladningsstrømmen (Imax) skal være ≥ 40 kA.

- Beskyttelsesnivå: Utendørs installasjon må oppfylle IP65 eller høyere, egnet for tøffe miljøer.

– Sertifiseringsstandarder: Samsvarer med IEC 61643-31 (standard for solcellespesifikke SPD-er) og UL 1449 og andre internasjonale sertifiseringer.

3.5 Potensielle risikoer ved ikke å installere SPD

- Utstyrsskader: Presisjonselektroniske enheter som omformere og overvåkingssystemer er sårbare for overspenninger, og reparasjonskostnadene er høye.

- Tap av kraftproduksjon: Lynnedslag forårsaker systemstans, noe som påvirker fortjenesten fra kraftproduksjonen.

- Brannfare: Overspenning kan utløse elektriske branner, noe som utgjør en trussel mot kraftverkets sikkerhet.

4. Global Markedstrender for PV-overspenningsvern

4.1 Vekst i markedets etterspørsel

Med den raske økningen i installasjonskapasiteten for solcelleanlegg har markedet for overspenningsvern også økt samtidig. Det er anslått at det globale markedet for solcelleanlegg med overspenningsvern vil overstige 2 milliarder amerikanske dollar innen 2025, med en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 15 %.

4.2 Retning for teknologisk innovasjon

- Intelligent SPD: Utstyrt med strømovervåking og feilalarmfunksjoner, og støtter fjernbetjening.

- Høyere spenningsnivåer: SPD-er med høyere spenningsklassifisering (som 1500 V) har blitt vanlige.

- Lengre levetid: Bruk av nye sensitive materialer (som sinkoksidkomposittteknologi), noe som forbedrer holdbarheten til SPD-er.

4.3 Retningslinjer og standard markedsføring

- Internasjonale standarder som IEC 62305 (Lynbeskyttelsesstandard) og IEC 61643-31 (Fotovoltaisk SPD-standard) krever at fotovoltaiske systemer skal være utstyrt med overspenningsvern.

- De "Tekniske spesifikasjonene for lynbeskyttelse av fotovoltaiske kraftverk" (GB/T 32512-2016) i Kina angir tydelig kravene til valg og installasjon av SPD.

5.Konklusjon: Solcelleindustrien kan ikke klare seg uten overspenningsvern

Den raske utviklingen av solcelleindustrien har gitt den globale energiomstillingen et sterkt løft. Imidlertid kan ikke lynnedslag og risiko for overspenning ignoreres. Overspenningsvern, som den viktigste garantien for sikker drift av solcelleanlegg, kan effektivt redusere risikoen for skade på utstyr, forbedre effektiviteten i kraftproduksjonen og forlenge systemets levetid. I fremtiden, med den kontinuerlige veksten av solcelleanlegg og utviklingen av smarte nett, vil høypresterende og svært pålitelige overspenningsvern bli viktige komponenter i solcelleanlegg.

For investorer i solcelleanlegg, EPC-selskaper og drifts- og vedlikeholdsteam er det viktig å velge overspenningsvern av høy kvalitet som oppfyller internasjonale standarder for å sikre langsiktig stabil drift av kraftverket og maksimere investeringsavkastningen.