1. Бягучы статус фотаэлектрычнай (сонечнай) энергетычнай прамысловасці

1.1 Хуткі рост сусветнага рынку фотаэлектрычных элементаў

У апошнія гады сусветная фотаэлектрычная прамысловасць перажыла імклівы рост. Паводле дадзеных Міжнароднага энергетычнага агенцтва (МЭА), у 2023 годзе новая ўсталяваная магутнасць фотаэлектрычных электрастанцый у свеце перавысіла 350 ГВт, а сукупная ўсталяваная магутнасць — 1,5 ТВт. Такія краіны і рэгіёны, як Кітай, ЗША, Еўропа і Індыя, сталі асноўнымі рухаючымі сіламі на рынку фотаэлектрычнай энергетыкі.

- Кітай: Кітай, які з'яўляецца найбуйнейшым у свеце рынкам сонечнай фотаэлектрычнай энергетыкі, у 2023 годзе дадаў больш за 200 ГВт магутнасці сонечнай фотаэлектрыкі, што складае больш за 57% ад агульнасусветнай новай усталяванай магутнасці. Падтрымка ўрадавай палітыкі, тэхналагічны прагрэс і зніжэнне выдаткаў з'яўляюцца ключавымі фактарамі, якія стымулююць развіццё сонечнай фотаэлектрычнай прамысловасці Кітая.

- Еўропа: Пацярпелая ад канфлікту паміж Расіяй і Украінай, Еўропа паскорыла свой энергетычны пераход. У 2023 годзе новая ўсталяваная магутнасць сонечных фотаэлектрычных элементаў перавысіла 60 ГВт, прычым значны рост назіраўся ў такіх краінах, як Германія, Іспанія і Нідэрланды.

- Злучаныя Штаты: Пад уплывам Закона аб скарачэнні інфляцыі (IRA) рынак сонечнай фотаэлектрычнай энергіі ў ЗША працягваў расці, і ў 2023 годзе ўсталяваная магутнасць склала прыблізна 40 ГВт.

- Індыя: Урад Індыі актыўна спрыяе развіццю аднаўляльных крыніц энергіі. У 2023 годзе новая ўсталяваная магутнасць сонечных фотаэлектрычных элементаў перавысіла 20 ГВт, з мэтай дасягнення 500 ГВт усталяванай магутнасці аднаўляльных крыніц энергіі да 2030 года.

1.2Пастаянны прагрэс у фотаэлектрычных тэхналогіях

Пастаянныя інавацыі ў галіне фотаэлектрычных тэхналогій прывялі да павышэння эфектыўнасці і зніжэння выдаткаў на вытворчасць сонечнай энергіі:

- Высокаэфектыўныя тэхналогіі акумулятараў, такія як PERC, TOPCon і HJT: элементы PERC (пасіваваны эмітар і задні кантакт) застаюцца асноўнымі, але тэхналогіі TOPCon (пасіваваны кантакт з тунэльным аксідам) і HJT (гетэрапераход) паступова пашыраюць сваю долю рынку дзякуючы больш высокай эфектыўнасці пераўтварэння (>24%).

- Пероўскітныя сонечныя элементы: як фотаэлектрычная тэхналогія наступнага пакалення, пероўскітныя элементы дасягнулі лабараторнай эфектыўнасці больш за 33% і, як чакаецца, будуць камерцыйна жыццяздольнымі ў будучыні.

- Двухбаковыя модулі і мацаванні для адсочвання: двухбаковыя модулі могуць павялічыць выпрацоўку энергіі на 10–20 %, у той час як мацаванні для адсочвання аптымізуюць вугал падзення сонечных прамянёў, што яшчэ больш павышае эфектыўнасць сістэмы.

1.3Гэты Кошт вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі працягвае зніжацца

За апошняе дзесяцігоддзе кошт вытворчасці электраэнергіі з дапамогай фотаэлектрычных элементаў знізіўся больш чым на 80%. Паводле звестак IRENA (Міжнароднага агенцтва па аднаўляльных крыніцах энергіі), глабальны прыведзены ў норму кошт электраэнергіі (LCOE) для фотаэлектрычных элементаў у 2023 годзе ўпаў да 0,03–0,05 долараў ЗША за кВт·г, што ніжэй, чым у вытворчасці электраэнергіі з дапамогай вугалю і прыроднага газу, што робіць іх адной з найбольш канкурэнтаздольных крыніц энергіі.

1.4 Скаардынаванае развіццё назапашвання энергіі і фотаэлектрыкі

З-за перыядычнага характару вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі выкарыстанне сістэм назапашвання энергіі (такіх як літыевыя батарэі, натрыева-іённыя батарэі, праточныя батарэі і г.д.) разам стала тэндэнцыяй. У 2023 годзе новая ўсталяваная магутнасць глабальных праектаў па назапашванні фотаэлектрычнай энергіі і назапашванні энергіі перавысіла 30 ГВт, і чакаецца, што яна захавае высокія тэмпы росту ў наступным дзесяцігоддзі.

2. Гэты важнасць фотаэлектрычнай прамысловасці

2.1 Рашэнне праблем клімату змены і прасоўванне мэтаў вугляроднай нейтральнасці

Краіны па ўсім свеце паскараюць пераход на новыя крыніцы энергіі, каб скараціць выкіды парніковых газаў. Сонечная энергія, як асноўны кампанент чыстай энергіі, адыгрывае вырашальную ролю ў дасягненні мэты «вугляроднай нейтральнасці». Згодна з Парыжскім пагадненнем, да 2030 года сусветная доля аднаўляльных крыніц энергіі павінна перавысіць 40%, і сонечная энергія стане адной з асноўных крыніц энергіі.

2.2 Энергетычная бяспека і незалежнасць

Традыцыйныя крыніцы энергіі (напрыклад, нафта і прыродны газ) значна залежаць ад геапалітыкі, у той час як рэсурсы сонечнай энергіі шырока распаўсюджаныя і могуць знізіць залежнасць ад імпарту энергіі. Напрыклад, Еўропа знізіла попыт на расійскі прыродны газ, размясціўшы буйныя фотаэлектрычныя электрастанцыі, тым самым павялічыўшы сваю энергетычную аўтаномію.

2.3 Садзейнічанне эканамічнаму росту і занятасці

Ланцужок фотаэлектрычнай прамысловасці ўключае ў сябе мноства звёнаў, такіх як крэмніевыя матэрыялы, крэмніевыя пласціны, акумулятары, модулі, інвертары, кранштэйны і назапашвальнікі энергіі, якія стварылі мільёны працоўных месцаў па ўсім свеце. Колькасць непасрэдных супрацоўнікаў у фотаэлектрычнай прамысловасці Кітая перавышае 3 мільёны чалавек, і фотаэлектрычная прамысловасць у Еўропе і ЗША таксама хутка развіваецца.

2.4 Электрыфікацыя сельскіх раёнаў і барацьба з беднасцю

У краінах, якія развіваюцца, фотаэлектрычныя мікрасеткі і бытавыя сонечныя сістэмы забяспечваюць электрычнасцю аддаленыя раёны і паляпшаюць умовы жыцця жыхароў. Напрыклад, «сонечныя хатнія сістэмы» ў Афрыцы дапамаглі дзясяткам мільёнаў людзей пазбавіцца ад адсутнасці электрычнасці.

3.Неабходнасць прылады абароны ад перанапружання (SPD) у фотаэлектрычнай сістэме

3.1 Рызыкі ўдару маланкі і перанапружання, з якімі сутыкаюцца фотаэлектрычныя сістэмы

Фотаэлектрычныя электрастанцыі звычайна ўсталёўваюцца на адкрытых прасторах (напрыклад, у пустынях, на дахах і ў гарах) і вельмі ўразлівыя да ўдараў маланкі і перанапружання. Асноўныя рызыкі ўключаюць:

- Прамое ўдар маланкі: прамое трапленне маланкі ў фотаэлектрычныя модулі або апоры, якое прыводзіць да пашкоджання абсталявання.

- Індукаваная маланка: электрамагнітны імпульс ад маланкі індукуе высокае напружанне ў кабелях, пашкоджваючы электронныя прылады, такія як інвертары і кантролеры.

- Ваганні сеткі: эксплуатацыйныя перанапружанні з боку сеткі (напрыклад, пераключэнні, кароткія замыканні) могуць перадавацца на фотаэлектрычную сістэму.

3.2 Функцыя прылады абароны ад перанапружання (SPD)

Засцерагальнікі ад перанапружання з'яўляюцца ключавым абсталяваннем для абароны ад маланак і перанапружання ў фотаэлектрычных сістэмах. Іх асноўныя функцыі ўключаюць:

- Абмежаванне пераходных перанапружанняў: кантроль высокіх напружанняў, якія ўзнікаюць пры ўдарах маланкі або ваганнях сеткі, у межах бяспечнага дыяпазону.

- Адвод імпульсных токаў: Хуткае накіраванне празмерных токаў у зямлю для абароны абсталявання, размешчанага ніжэй па плыні.

- Павышэнне надзейнасці сістэмы: скарачэнне колькасці паломак абсталявання і прастояў, выкліканых ударамі маланкі або перанапружаннямі.

3.3 Ужыванне SPD у фотаэлектрычных сістэмах

Абарона ад перанапружання для фотаэлектрычных сістэм павінна быць распрацавана на некалькіх узроўнях:

- Абарона з боку пастаяннага току (ад фотаэлектрычных модуляў да інвертара):

- Усталюйце SPD тыпу II на ўваходным канцы ланцуга, каб прадухіліць індукаваныя маланкі і эксплуатацыйныя перанапружанні.

- Усталюйце SPD тыпу I + II на ўваходзе пастаяннага току інвертара, каб вырашыць праблему камбінаванай пагрозы прамой і індукаванай маланкі.

- Абарона з боку пераменнага току (ад інвертара да сеткі):

- Усталюйце SPD тыпу II на выхадным канцы інвертара, каб прадухіліць пранікненне перанапружання з боку сеткі.

- Усталюйце SPD тыпу III у размеркавальнай шафе, каб забяспечыць дакладную абарону адчувальнага абсталявання.

3.4 Ключавыя моманты выбару сеткавых фільтраў

- Узгадненне ўзроўню напружання: максімальнае бесперапыннае працоўнае напружанне (Uc) SPD павінна быць вышэйшым за напружанне сістэмы (напрыклад, для фотаэлектрычнай сістэмы пастаяннага току 1000 В патрабуецца SPD з Uc ≥ 1200 В).

- Намінальны ток разраду (In) прыстасавання пастаяннага току SPD павінен быць ≥ 20 кА, а максімальны ток разраду (Imax) — ≥ 40 кА.

- Узровень абароны: вонкавая ўстаноўка павінна адпавядаць класу абароны IP65 або вышэй, падыходзіць для суровых умоў эксплуатацыі.

- Стандарты сертыфікацыі: адпавядае стандартам IEC 61643-31 (стандарт для фотаэлектрычных SPD) і UL 1449, а таксама іншым міжнародным сертыфікатам.

3.5 Патэнцыйныя рызыкі неўстаноўкі SPD

- Пашкоджанне абсталявання: дакладныя электронныя прылады, такія як інвертары і сістэмы маніторынгу, уразлівыя да перанапружання, і выдаткі на рамонт высокія.

- Страты вытворчасці электраэнергіі: удары маланкі выклікаюць адключэнне сістэмы, што ўплывае на прыбытак вытворчасці электраэнергіі.

- Пажарная небяспека: перанапружанне можа выклікаць узгаранне электраправодкі, што стварае пагрозу бяспецы электрастанцыі.

4. Глабальны Тэндэнцыі рынку фотаэлектрычных сеткавых фільтраў

4.1 Рост попыту на рынку

З хуткім ростам магутнасцей фотаэлектрычных установак адначасова пашырыўся і рынак сеткавых фільтраў. Прагназуецца, што да 2025 года сусветны рынак фотаэлектрычных фільтраў перавысіць 2 мільярды долараў ЗША, а сукупны гадавы тэмп росту (CAGR) складзе 15%.

4.2 Кірунак тэхналагічных інавацый

- Інтэлектуальны SPD: абсталяваны функцыямі маніторынгу току і сігналізацыі аб няспраўнасці, а таксама падтрымлівае дыстанцыйнае кіраванне.

- Больш высокія ўзроўні напружання: SPD з больш высокім намінальным напружаннем (напрыклад, 1500 В) сталі распаўсюджанымі.

- Павялічаны тэрмін службы: выкарыстанне новых адчувальных матэрыялаў (напрыклад, кампазітнай тэхналогіі на аснове аксіду цынку) павышае даўгавечнасць SPD.

4.3 Палітыка і стандартнае прасоўванне

- Міжнародныя стандарты, такія як IEC 62305 (стандарт абароны ад маланак) і IEC 61643-31 (стандарт фотаэлектрычных SPD), патрабуюць, каб фотаэлектрычныя сістэмы былі абсталяваны абаронай ад перанапружання.

- «Тэхнічныя ўмовы маланкааховы фотаэлектрычных электрастанцый» (GB/T 32512-2016) у Кітаі выразна вызначаюць патрабаванні да выбару і ўстаноўкі SPD.

5.Выснова: фотаэлектрычная прамысловасць не можа абысціся без сеткавых фільтраў

Хуткае развіццё фотаэлектрычнай прамысловасці надало магутны імпульс глабальнаму энергатычнаму пераходу. Аднак нельга ігнараваць рызыкі ўдараў маланкі і перанапружання. Прылады абароны ад перанапружання, як ключавая гарантыя бяспечнай працы фотаэлектрычных сістэм, могуць эфектыўна знізіць рызыку пашкоджання абсталявання, павысіць эфектыўнасць выпрацоўкі энергіі і падоўжыць тэрмін службы сістэмы. У будучыні, з пастаянным ростам фотаэлектрычных установак і развіццём разумных сетак, высокапрадукцыйныя і высоканадзейныя прылады абароны ад перанапружання стануць неабходнымі кампанентамі фотаэлектрычных электрастанцый.

Для інвестараў у фотаэлектрычныя сістэмы, кампаній па праектаванні, будаўніцтве і абслугоўванні, а таксама для эксплуатацыйных і рамонтных каманд выбар высакаякасных прылад абароны ад перанапружання, якія адпавядаюць міжнародным стандартам, з'яўляецца вырашальнай мерай для забеспячэння доўгатэрміновай стабільнай працы электрастанцыі і максімальнай прыбытковасці інвестыцый.