光伏系统电弧保护(AFCI)解决方案白皮书.pdf

前言
在全球范围内,能源危机、气候变化与碳中和目标的紧迫感推动了新一轮能源革命。各国依托“3060目标”(2030年碳达峰,2060年碳中和》制定了新能源战略,光伏发电作为清洁、高效、易于部署且技术成熟的能源形式迅速崛起,成为新能源发展的主力。根据国际能源署(IEA)的预测,到2050年,全球75%的能源消耗将来自清洁能源,而光伏发电占比将超过30%。
光伏行业的快速发展无疑加速了能源转型的步伐,但同时也对光伏系统的安全性提出了新挑战。其中,光伏系统的直流电弧问题成为影响系统稳定运行的关键技术难题针对直流电弧问题的复杂性和紧迫性,本白皮书的编制旨在全面梳理并介绍光伏直流电弧检测与保护技术的现状、发展趋势以及实践解决方案,其目标在于推动行业广泛认知,促进技术进步,为光伏产业的高质量发展提供专业支撑。
本白皮书还进一步阐述了直流电弧检测与保护技术在实现光伏电站长期可靠运行和保障系统整体安全性中的重要作用,并助力推动行业标准体系的建立,为未来光伏产业的可持续和规范化发展提供支持。在“双碳”目标下,这不仅是提高光伏发电系统技术水准的必然要求,也是支撑全球绿色能源发展的一项基础性保障。白皮书的发布将为全行业的光伏开发和安全运行提供指导,同时为实现安全、可靠、高效的清洁能源发展奠定技术基础,对中国乃至全球能源绿色转型具有重要意义。
1.1能源危机,光伏渗透率趋高,直流高压危险与电弧危害
在“双碳”目标的有力驱动下,全球能源结构向低碳转型的进程持续加速,光伏发电作为清洁能源的中流砥柱,正迎来前所未有的爆发式增长。近年来,全球光伏装机容量呈现出稳步攀升的态势。据统计,2024年全球光伏市场新增装机容量高达495GW,同比增长14%,且在未来五年内,全球光伏新增装机容量的年均增长率预计将继续保持在20%以上。在地区分布上,欧盟在2024年新增光伏装机容量66GW,成为当地发电量增长最为迅猛的能源领域,较2023年增长了22%。而中国作为全球光伏产业链的领军者,其光伏产业的发展更是势不可挡,不仅在生产端占据主导地位,在应用端同样逼逼领先。2024年,中国新增光伏装机容量约277GW,占全球新增装机总量的半数以上,集中式和分布式光伏齐头并进,共同推动着中国光伏产业的蓬勃发展。
然而,光伏装机规模的快速扩张也带来了一系列安全挑战,尤其是直流电弧问题,正日益突出。与交流系统不同,光伏直流系统因采用高压直流结构,具备非零穿越特性,即电弧一旦形成,难以自然熄灭。在接线松动、设备老化、施工不当或绝缘故障等情况下,直流电弧故障极易发生。一旦电弧故障出现,可能引发持续局部高温,严重时甚至导致火灾。更为棘手的是,直流电弧往往隐蔽性强,传统的保险装置难以及时检测与阻断,给光伏系统的能效提升和运维安全带来了巨大的挑战。

 

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