1. Aktualny status branży fotowoltaicznej (energii słonecznej)

1.1 Szybki wzrost globalnego rynku fotowoltaicznego

W ostatnich latach globalny przemysł fotowoltaiczny odnotował gwałtowny wzrost. Według danych Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), w 2023 roku globalna nowa zainstalowana moc fotowoltaiczna przekroczyła 350 GW, a skumulowana moc zainstalowana przekroczyła 1,5 TW. Kraje i regiony takie jak Chiny, Stany Zjednoczone, Europa i Indie stały się głównymi siłami napędowymi rynku fotowoltaicznego.

- Chiny: Jako największy na świecie rynek fotowoltaiki, Chiny dodały ponad 200 GW mocy fotowoltaicznej do 2023 roku, co stanowi ponad 57% globalnej nowej zainstalowanej mocy. Wsparcie polityki rządowej, postęp technologiczny i redukcja kosztów to kluczowe czynniki napędzające rozwój chińskiego przemysłu fotowoltaicznego.

- Europa: Dotknięta konfliktem rosyjsko-ukraińskim, Europa przyspieszyła transformację energetyczną. W 2023 roku nowa zainstalowana moc fotowoltaiczna przekroczyła 60 GW, ze znacznym wzrostem w takich krajach jak Niemcy, Hiszpania i Holandia.

- Stany Zjednoczone: Dzięki ustawie o redukcji inflacji (IRA) amerykański rynek fotowoltaiki nadal się rozwijał, a w 2023 r. zainstalowano około 40 GW nowej mocy.

- Indie: Rząd Indii energicznie promuje rozwój energii odnawialnej. W 2023 roku nowa zainstalowana moc fotowoltaiczna przekroczyła 20 GW, a celem jest osiągnięcie 500 GW zainstalowanej mocy energii odnawialnej do 2030 roku.

1.2Ciągły postęp w technologii fotowoltaicznej

Ciągłe innowacje w technologii fotowoltaicznej doprowadziły do ​​zwiększenia wydajności i obniżenia kosztów wytwarzania energii słonecznej:

- Wysokowydajne technologie akumulatorów, takie jak PERC, TOPCon i HJT: Ogniwa PERC (z pasywowanym emiterem i stykiem tylnym) pozostają najpowszechniejsze, ale technologie TOPCon (z pasywowanym kontaktem tunelowym tlenku) i HJT (z heterozłączem) stopniowo zwiększają swój udział w rynku ze względu na wyższą wydajność konwersji (>24%).

- Ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu: Jako technologia fotowoltaiczna nowej generacji, ogniwa perowskitowe osiągnęły sprawność laboratoryjną przekraczającą 33% i oczekuje się, że w przyszłości staną się opłacalne komercyjnie.

- Moduły dwustronne i mocowania śledzące: Moduły dwustronne mogą zwiększyć wytwarzanie energii o 10% do 20%, podczas gdy mocowania śledzące optymalizują kąt padania promieni słonecznych, co dodatkowo zwiększa wydajność systemu.

1.3Ten koszt wytwarzania energii fotowoltaicznej nadal spada

W ciągu ostatniej dekady koszt wytwarzania energii z fotowoltaiki spadł o ponad 80%. Według IRENA (Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej), globalny uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE) dla fotowoltaiki w 2023 roku spadł do 0,03-0,05 dolara amerykańskiego za kWh, czyli mniej niż w przypadku wytwarzania energii z węgla i gazu ziemnego, co czyni ją jednym z najbardziej konkurencyjnych źródeł energii.

1.4 Skoordynowany rozwój magazynowania energii i fotowoltaiki

Ze względu na nieregularny charakter wytwarzania energii fotowoltaicznej, trendem stało się łączne stosowanie systemów magazynowania energii (takich jak baterie litowe, baterie sodowo-jonowe, akumulatory przepływowe itp.). W 2023 roku nowo zainstalowana moc w globalnych projektach fotowoltaicznych i magazynowania energii przekroczyła 30 GW i oczekuje się, że utrzyma wysokie tempo wzrostu w następnej dekadzie.

2. Ten znaczenie branży fotowoltaicznej

2.1 Zajmowanie się klimatem zmiany i promowanie celów neutralności węglowej

Kraje na całym świecie przyspieszają transformację energetyczną, aby ograniczyć emisję gazów cieplarnianych. Energia słoneczna, jako podstawowy składnik czystej energii, odgrywa kluczową rolę w osiągnięciu celu „neutralności węglowej”. Zgodnie z Porozumieniem Paryskim, do 2030 roku globalny udział energii odnawialnej musi przekroczyć 40%, a energia słoneczna stanie się jednym z głównych źródeł energii.

2.2 Bezpieczeństwo energetyczne i niezależność

Tradycyjne źródła energii (takie jak ropa naftowa i gaz ziemny) są w dużym stopniu uzależnione od geopolityki, podczas gdy zasoby energii słonecznej są szeroko rozproszone i mogą zmniejszyć zależność od importowanej energii. Na przykład Europa zmniejszyła swoje zapotrzebowanie na rosyjski gaz ziemny, budując duże elektrownie fotowoltaiczne, zwiększając w ten sposób swoją autonomię energetyczną.

2.3 Wspieranie wzrostu gospodarczego i zatrudnienia

Łańcuch dostaw branży fotowoltaicznej obejmuje wiele ogniw, takich jak materiały krzemowe, płytki krzemowe, baterie, moduły, falowniki, wsporniki i magazyny energii, które stworzyły miliony miejsc pracy na całym świecie. Liczba pracowników zatrudnionych bezpośrednio w chińskim przemyśle fotowoltaicznym przekracza 3 miliony, a branża fotowoltaiczna w Europie i Stanach Zjednoczonych również dynamicznie się rozwija.

2.4 Elektryfikacja obszarów wiejskich i łagodzenie ubóstwa

W krajach rozwijających się mikrosieci fotowoltaiczne i domowe systemy solarne dostarczają energię elektryczną do odległych obszarów i poprawiają warunki życia mieszkańców. Na przykład „domowe systemy solarne” w Afryce pomogły dziesiątkom milionów ludzi uwolnić się od braku prądu.

3.Konieczność stosowania urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) w instalacji fotowoltaicznej

3.1 Ryzyko uderzenia pioruna i przepięcia w systemach fotowoltaicznych

Elektrownie fotowoltaiczne są zazwyczaj instalowane na terenach otwartych (takich jak pustynie, dachy i góry) i są bardzo narażone na uderzenia piorunów i przepięcia. Główne zagrożenia obejmują:

- Bezpośrednie uderzenie pioruna: Bezpośrednie uderzenie w moduły fotowoltaiczne lub wsporniki powodujące uszkodzenie sprzętu.

- Wyładowanie atmosferyczne: Impuls elektromagnetyczny wywołany wyładowaniem atmosferycznym indukuje wysokie napięcie w kablach, uszkadzając urządzenia elektroniczne, takie jak inwertery i sterowniki.

- Wahania sieciowe: Przepięcia eksploatacyjne po stronie sieci (np. spowodowane zadziałaniem przełączników, zwarciami) mogą być przenoszone na system fotowoltaiczny.

3.2 Funkcja urządzenia przeciwprzepięciowego (SPD)

Ograniczniki przepięć to kluczowe urządzenia do ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej w systemach fotowoltaicznych. Ich główne funkcje obejmują:

- Ograniczanie przejściowych przepięć: Kontrolowanie wysokich napięć powstających na skutek uderzeń piorunów lub wahań napięcia w sieci elektroenergetycznej w bezpiecznym zakresie.

- Rozładowywanie prądów udarowych: szybkie odprowadzanie nadmiernych prądów do ziemi w celu ochrony urządzeń znajdujących się dalej w dół rzeki.

- Zwiększanie niezawodności systemu: Zmniejszanie awarii sprzętu i przestojów spowodowanych uderzeniami piorunów lub przepięciami.

3.3 Zastosowanie SPD w systemach fotowoltaicznych

Ochronę przeciwprzepięciową systemów fotowoltaicznych należy projektować wielopoziomowo:

- Zabezpieczenie po stronie DC (od modułów fotowoltaicznych do falownika):

- Zainstaluj SPD typu II na końcu wejściowym ciągu, aby zapobiec indukowanym wyładowaniom atmosferycznym i przepięciom roboczym.

- Zainstaluj SPD typu I + II na wejściu prądu stałego falownika, aby zapobiec połączonemu zagrożeniu spowodowanemu przez wyładowania atmosferyczne bezpośrednie i indukowane.

- Zabezpieczenie po stronie prądu przemiennego (od falownika do sieci):

- Zainstaluj SPD typu II na wyjściu falownika, aby zapobiec przepięciom w sieci.

- Zainstaluj SPD typu III w szafie rozdzielczej, aby zapewnić precyzyjną ochronę wrażliwego sprzętu.

3.4 Kluczowe punkty przy wyborze ograniczników przepięć

- Dopasowanie poziomu napięcia: Maksymalne ciągłe napięcie robocze (Uc) urządzenia SPD musi być wyższe niż napięcie systemu (na przykład system fotowoltaiczny o napięciu 1000 V DC wymaga urządzenia SPD o Uc ≥ 1200 V).

- Pojemność prądowa: Nominalny prąd rozładowania (In) SPD po stronie prądu stałego powinien wynosić ≥ 20 kA, a maksymalny prąd rozładowania (Imax) powinien wynosić ≥ 40 kA.

- Poziom ochrony: Instalacja na zewnątrz musi spełniać wymagania stopnia ochrony IP65 lub wyższego, odpowiedniego do trudnych warunków środowiskowych.

- Normy certyfikacyjne: Zgodność z normą IEC 61643-31 (norma dotycząca urządzeń SPD przeznaczonych do zastosowań fotowoltaicznych) oraz UL 1449 i innymi międzynarodowymi certyfikatami.

3.5 Potencjalne zagrożenia wynikające z niezainstalowania SPD

- Uszkodzenia sprzętu: Precyzyjne urządzenia elektroniczne, takie jak inwertery i systemy monitorujące, są wrażliwe na przepięcia, a koszty napraw są wysokie.

- Straty w wytwarzaniu energii: Uderzenia piorunów powodują przerwy w działaniu systemów, co wpływa na zyski z wytwarzania energii.

- Zagrożenie pożarem: Przepięcie może spowodować pożar instalacji elektrycznej, co zagraża bezpieczeństwu elektrowni.

4. Światowy Trendy na rynku ograniczników przepięć PV

4.1 Wzrost popytu rynkowego

Wraz z gwałtownym wzrostem mocy instalacji fotowoltaicznych, rynek ograniczników przepięć również się rozrósł. Przewiduje się, że globalny rynek fotowoltaicznych ograniczników przepięć (SPD) przekroczy 2 miliardy dolarów do 2025 roku, przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) na poziomie 15%.

4.2 Kierunek innowacji technologicznych

- Inteligentny SPD: wyposażony w funkcje monitorowania prądu i alarmowania o błędach, obsługujący zdalną obsługę.

- Wyższe poziomy napięcia: SPD o wyższych napięciach znamionowych (takich jak 1500 V) stały się powszechne.

- Dłuższa żywotność: Wykorzystanie nowych, czułych materiałów (takich jak technologia kompozytów z tlenku cynku) zwiększa trwałość urządzeń SPD.

4.3 Polityka i promocja standardów

- Normy międzynarodowe, takie jak IEC 62305 (Norma dotycząca ochrony odgromowej) i IEC 61643-31 (Norma dotycząca ograniczników przepięć dla fotowoltaiki), nakazują, aby systemy fotowoltaiczne były wyposażone w zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.

- W chińskich „Specyfikacjach technicznych dotyczących ochrony odgromowej elektrowni fotowoltaicznych” (GB/T 32512-2016) wyraźnie określono wymagania dotyczące wyboru i instalacji urządzeń SPD.

5.Wniosek: Branża fotowoltaiczna nie może obejść się bez ograniczników przepięć

Szybki rozwój branży fotowoltaicznej nadał silny impuls globalnej transformacji energetycznej. Nie można jednak ignorować ryzyka uderzeń piorunów i przepięć. Ochronniki przeciwprzepięciowe, jako kluczowa gwarancja bezpieczeństwa pracy systemów fotowoltaicznych, mogą skutecznie zmniejszyć ryzyko uszkodzenia urządzeń, poprawić efektywność wytwarzania energii i wydłużyć żywotność systemu. W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem instalacji fotowoltaicznych i inteligentnych sieci energetycznych, wydajne i niezawodne ograniczniki przepięć (SPD) staną się niezbędnymi elementami elektrowni fotowoltaicznych.

Dla inwestorów w instalacje fotowoltaiczne, firm EPC oraz zespołów zajmujących się eksploatacją i konserwacją, wybór wysokiej jakości ograniczników przepięć spełniających międzynarodowe standardy jest kluczowym środkiem zapewniającym długoterminową, stabilną pracę elektrowni i maksymalizującym zwrot z inwestycji.