我國是一個能源生產(chǎn)和消費大國，但我國能源開采和利用技術(shù)落后，傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)比重大，單位GDP能耗落后于發(fā)達國家。能源供需矛盾將進一步加劇。同時我國又是世界上最大的發(fā)展中國家，經(jīng)濟高速發(fā)展，我國能源消耗增長速度居世界首位，加劇了我國能源替代形勢的嚴(yán)重性和緊迫性。
光伏發(fā)電資源普遍，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小且輕，運行維護簡單，清潔安全、無噪聲、可靠性高、壽命長，經(jīng)濟性有比較優(yōu)勢。無論從能源安全的長遠戰(zhàn)略角度出發(fā)，還是從調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求考慮，大力發(fā)展光伏發(fā)電都是保障我國能源安全的重要戰(zhàn)略措施之一。
近年來，在國家相關(guān)政策支持、引導(dǎo)下，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，光伏電站裝機容量逐年遞增。但因國產(chǎn)光伏電站專用電纜的研發(fā)及其市場推廣工作相對滯后，在光伏電站建設(shè)及運行過程中，光伏電站設(shè)備連接電纜仍采用常規(guī)電纜。
因常規(guī)電纜在設(shè)計及制造過程中沒有考慮復(fù)雜多變的光伏電站使用和敷設(shè)環(huán)境等因素而無法滿足使用要求，導(dǎo)致光伏電站質(zhì)量問題頻發(fā)。特別是常規(guī)電纜本身的性能無法滿足電站使用環(huán)境的要求而導(dǎo)致的質(zhì)量問題尤為明顯。
專用的光伏電纜按照復(fù)雜多變的光伏電站使用環(huán)境進行設(shè)計，能夠滿足光伏電站的敷設(shè)、運行要求。在光伏電站特別是直流側(cè)使用專用光伏電纜能夠有效減少質(zhì)量問題的發(fā)生。
本文根據(jù)不同地區(qū)光伏電站所處環(huán)境，明確了作為光伏電站設(shè)備連接用電纜必須具備的相應(yīng)技術(shù)特性，并通過對比常規(guī)電纜與光伏電纜在性能上的差異，闡述了光伏電站使用專用電纜(即“光伏電纜”)的必要性。
高低溫特性的要求
在我國的各地均建有光伏電站，這就要求電纜的耐溫等級范圍較大，如在我國的西部及北部地區(qū)要求電纜能夠承受較低的溫度，個別地區(qū)極端低溫能夠達到零下-40℃左右，甚至更低的氣溫。
而在我國的東部及南部地區(qū)地表溫度很容易達到+70℃以上，考慮導(dǎo)體工作溫度高于環(huán)境溫度并產(chǎn)生熱量揮發(fā)，同時考慮在屋頂不通風(fēng)及橋架的散熱效果不佳的區(qū)域極端溫度很可能超過+90℃以上，這就要求電纜的材料溫度能夠滿足電站在極端氣溫下工作的要求。
電纜因絕緣、護層選用的材料不同，其耐溫性能也不同。下面以“VV-0.6/1”型和“YJV-0.6/1”型電力電纜和“GF-WDZEER-125 0.6/1kV”型光伏專用電纜為例進行對比說明。
“VV-0.6/1”型電纜通常選用J70型聚氯乙烯絕緣料和H70型聚氯乙烯護套料。其中J70型和H70型的聚氯乙烯材料的最高工作溫度均為70℃。當(dāng)環(huán)境溫度或?qū)w的工作溫度高于70℃時，J70型絕緣會發(fā)生軟化、粘連現(xiàn)象，造成電纜絕緣性能下降，并有可能導(dǎo)致絕緣失效，造成電纜短路放炮的后果。
另在溫度高于70℃時，H70護層材料也會發(fā)生軟化、粘連現(xiàn)象，使產(chǎn)品的護層失去保護作用。另H70型護套料的沖擊脆化性能的試驗溫度為-25℃，在上述溫度條件下通過沖擊脆化性能試驗護套料的耐低溫性能就算合格。這也意味著，當(dāng)環(huán)境溫度分別低于-25℃時，電纜護層很有可能發(fā)生脆化、龜裂現(xiàn)象，降低或喪失其應(yīng)有的保護作用。
“YJV-0.6/1”型電纜使用的材料是交聯(lián)聚乙烯絕緣料和HI-90型聚氯乙烯護套料，其最高工作溫度均為90℃，另HI-90型聚氯乙烯護套材料沖擊脆化性能的試驗溫度為-20℃。當(dāng)環(huán)境溫度或?qū)w的工作溫度高于90℃時，仍將導(dǎo)致絕緣性能下降或失效問題;另當(dāng)環(huán)境溫度低于-20℃時，電纜護層的保護作用將降低或喪失。
而“GF-WDZEER-125 0.6/1kV”型光伏專用電纜分別采用了125℃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣料和護套料，只要其所處的環(huán)境溫度及電纜導(dǎo)體的最高工作溫度不高于125℃，該類電纜均不會發(fā)生絕緣性能降低或失效、護套保護作用降低或喪失的問題。另該類電纜的護套材料耐低溫限度為-40℃，能夠滿足我國絕大多數(shù)地區(qū)的低溫環(huán)境要求。
