接線盒在光伏中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

張　宇（陜西黃河集團(tuán)電訊工程分公司,西安 710043）

接線盒在光伏中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

張宇
（陜西黃河集團(tuán)電訊工程分公司,西安 710043）

文章主要闡述了接線盒的組成構(gòu)造、技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)規(guī)范、發(fā)展趨勢。

接線盒；功能特點(diǎn)；性能指標(biāo)；發(fā)展趨勢

1　光伏接線盒介紹

1.1光伏接線盒的定義及分類

光伏接線盒是介于太陽能電池組件構(gòu)成的太陽能電池方陣和太陽能充電控制裝置之間的連接器。是一門集電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)與材料科學(xué)相結(jié)合的跨領(lǐng)域的綜合性設(shè)計(jì)。太陽能電池組件接線盒在太陽能組件的組成中非常重要，主要作用是將太陽能電池產(chǎn)生的電力與外部線路連接。太陽能光伏接線盒分晶體硅接線盒、非晶硅接線盒、幕墻接線盒、防爆接線盒等。

1.2光伏接線盒的構(gòu)成

光伏接線盒由盒體、線纜及連接器三部分構(gòu)成。

盒體包括：盒底(含銅接線柱或塑料接線柱)、盒蓋、二極管；

線纜分為：1.5MM2、2.5MM2、4MM2及6MM2等這幾種常用的線纜；連接器分為兩種：MC3與MC4兩種；

二極管型號：10A10、10SQ050、12SQ045、PV1545、PV1645、SR20200等；

二極管封裝有兩種：R-6SR263

1.3光伏接線盒的技術(shù)指標(biāo)

最大工作電流16A

最大耐壓1000V

使用溫度-40～90℃

最大工作濕度5%～95%(無凝結(jié))

防水等級IP65

連接線規(guī)格4mm

1.4光伏接線盒的主要功能特點(diǎn)

光伏接線盒的功率是在標(biāo)準(zhǔn)條件：溫度25度，AM1.5,1000W/M2下測試出來的。一般用WP表示，也可以用W表示。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下測試出來的功率稱為標(biāo)稱功率。（1）外殼采用進(jìn)口高級原料生產(chǎn)，具有極高的抗老化，耐紫外線能力；（2）適用于室外產(chǎn)時(shí)間惡劣環(huán)境條件下的使用，使用實(shí)效長達(dá)25年以上；（3）根據(jù)需要可以任意內(nèi)置2～6個(gè)接線端子；（4）所有的連接方式采用快接插入式方式連接。

2　接線盒的應(yīng)用

（1）接線盒的性能。接線盒的選擇主要看的信息應(yīng)該是組件的電流大小，一個(gè)是工作的最大電流，一個(gè)是短路電流，當(dāng)然短路電流時(shí)組件能夠輸出的最大電流，按照短路電流核算接線盒的額定電流應(yīng)該是安全系數(shù)比較大的，按照最大工作電流算接線盒的話就是安全系數(shù)小一點(diǎn)。首先確立一個(gè)條件，不論是短路電流也好，還是最大工作電流也好，組件所標(biāo)稱的數(shù)據(jù)都是在標(biāo)準(zhǔn)的測試條件下的數(shù)值即環(huán)境溫度25℃，標(biāo)準(zhǔn)的光照強(qiáng)度1000W/m2，AM1.5條件下的測試數(shù)據(jù)。但是必須明確一點(diǎn)，組件發(fā)到不同地區(qū)，不同地區(qū)的光照強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生變化的，像西藏、寧夏及新疆等部分地區(qū)部分時(shí)間段的光照強(qiáng)度可能會(huì)達(dá)到1700W/m2左右，那么這個(gè)時(shí)候電池片的電流和電壓將會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而變化，當(dāng)光照強(qiáng)度1000-1300W/m2時(shí)，電流成線性上升的趨勢。晶體硅電池的發(fā)電原理是低電壓高電流。

光伏接線盒的選擇主要看的信息應(yīng)該是組件的電流大小，一個(gè)是工作的最大電流，一個(gè)是短路電流，當(dāng)然短路電流時(shí)組件能夠輸出的最大電流，按照短路電流核算接線盒的額定電流應(yīng)該是安全系數(shù)比較大的，按照最大工作電流算接線盒的話就是安全系數(shù)小一點(diǎn)。

最科學(xué)的選擇依據(jù)應(yīng)該根據(jù)應(yīng)該拿出電池片的電流電壓隨光照強(qiáng)度的變化規(guī)律，必須了解你所生產(chǎn)的組件用在那個(gè)地區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的光照最強(qiáng)的時(shí)候是多大，然后對照電池片的電流隨光照強(qiáng)度的變化曲線，查處可能的最大電流，然后選擇接線盒的額定電流，應(yīng)該比較科學(xué)。

1)根據(jù)光伏組件的功率，150w、180w，還是230w，310w？

2)組件的其他規(guī)格

3)二極管的參數(shù),10amp、12amp、15amp或者25amp？

4)最重要的一點(diǎn),短路電流是多大?對于這個(gè)測試,選擇二極管要看以下幾個(gè)量：電流（大的好），最大結(jié)溫（大的好），熱阻（小的好），壓降（小的好），反向擊穿電壓（一般40V就遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠了）(據(jù)energytrend)

（2）接線盒的選擇。由于接線盒對于組件的重要性，選擇一個(gè)合適的接線盒顯得尤為重要；對于一個(gè)優(yōu)秀的太陽能電池組件用接線盒必須要具備以下幾點(diǎn)性能要求：1）滿足于室外惡劣環(huán)境條件下的使用要求；2）外殼有強(qiáng)烈的抗老化、耐紫外線能力；3）優(yōu)秀的散熱模式和合理的內(nèi)腔容積來有效降低內(nèi)部溫度，以滿足電氣安全要求；4）良好的防水、防塵保護(hù)為用戶提供安全的連接方案；5）較低的體電阻，以盡可能的減小接線盒帶來的功率損耗；

（3）接線盒的性能測試。合格的接線盒要經(jīng)過多方測試（需要通過TUVUL認(rèn)證等）包括二極管結(jié)溫實(shí)驗(yàn)、熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)、濕熱實(shí)驗(yàn)、濕冷實(shí)驗(yàn)、放水試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、二極管檢驗(yàn)（正向壓降、反向漏電流、雪崩電壓）。

3　接線盒未來發(fā)現(xiàn)方向

（1）工藝方面。體積小巧：充分考慮到材料節(jié)省，包括接線盒本身材料的節(jié)省和用戶材料（密封硅膠）的節(jié)省。

高電流承載能力：目前接線盒的最大電流最高的可達(dá)到30A，常規(guī)的為16A、10A、8A……

更加優(yōu)良的散熱性：從最初的通過殼體空腔內(nèi)輻射及對流方式使空氣膨脹，由導(dǎo)氣閥導(dǎo)出的散熱方式，到后來的采用薄片狀金屬端子、增加散熱片、散熱突起……

更加優(yōu)良的結(jié)構(gòu)密封性：從盒體、盒蓋分體由密封圈密封，到盒體、盒蓋壓接一體式密封……

更加優(yōu)良的安全可靠性：從夾緊與螺釘?shù)摹半p保險(xiǎn)”到內(nèi)鼓形簧片接插的連接插頭式……

用戶安裝使用的更加靈活性：根據(jù)需要預(yù)留有擴(kuò)展連接座；裝配不同規(guī)格的二極管會(huì)改變接線盒的最大工作電流；根據(jù)需要選用封膠和不封膠兩種安裝方式……

（2）技術(shù)方面。另一方面，傳統(tǒng)的太陽能組件隨著年月而退化（一般來說組件的性能會(huì)以每年0.5%至1.0%的速度逐漸退化），導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的原因可能包括光伏組件之間的失配、旁路二極管的熱能耗散令組件性能加速退化、以及各種的環(huán)境因素如浮云、污垢及碎片等等；大大降低了單個(gè)組件以及整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量，人們?yōu)榱私鉀Q或盡可能減小這個(gè)問題，在接線盒內(nèi)部進(jìn)行改造，并對改造后的接接線盒稱為"SmartBox"，而應(yīng)用這種接線盒的組件則稱之為"SmartModule"。

而"SmartBox"通常利用的技術(shù)有MOS集成電路基礎(chǔ)的智能光伏組件、旁路電路集成無線發(fā)射接收數(shù)據(jù)系統(tǒng)、MPPT+DCtoDC/ DCtoAC轉(zhuǎn)換方式等其他新技術(shù)。下圖為采用新技術(shù)的接線盒。

4　總結(jié)

隨著太陽能光伏發(fā)電的不斷發(fā)展進(jìn)步，作為其中重要組件的接線盒也有了不多的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新，隨著時(shí)間的漂移，一些更為先進(jìn)、實(shí)用的接線盒會(huì)源源不斷的涌現(xiàn)出來。

[1]http://www.china-pv.net/[Z].

[2]www.solarzoom.com[Z].

[3]wenku.baidu.com[Z].