我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但我國(guó)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(dá)國(guó)家。能源供需矛盾將進(jìn)一步加劇。同時(shí)我國(guó)又是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國(guó)能源消耗增長(zhǎng)速度居世界首位，加劇了我國(guó)能源替代形勢(shì)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(jiǎn)單，體積小且輕，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，清潔安全、無(wú)噪聲、可靠性高、壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性有比較優(yōu)勢(shì)。無(wú)論從能源安全的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(guó)能源安全的重要戰(zhàn)略措施之一。

　　近年來(lái)，在國(guó)家相關(guān)政策支持、引導(dǎo)下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，光伏電站裝機(jī)容量逐年遞增。但因國(guó)產(chǎn)光伏電站專用電纜的研發(fā)及其市場(chǎng)推廣工作相對(duì)滯后，在光伏電站建設(shè)及運(yùn)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(jì)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(wú)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(wú)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(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠滿足光伏電站的敷設(shè)、運(yùn)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(duì)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(guó)的各地均建有光伏電站，這就要求電纜的耐溫等級(jí)范圍較大，如在我國(guó)的西部及北部地區(qū)要求電纜能夠承受較低的溫度，個(gè)別地區(qū)極端低溫能夠達(dá)到零下-40℃左右，甚至更低的氣溫。

　　而在我國(guó)的東部及南部地區(qū)地表溫度很容易達(dá)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(shí)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(hù)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(jìn)行對(duì)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(hù)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(shí)，J70型絕緣會(huì)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(shí)，H70護(hù)層材料也會(huì)發(fā)生軟化、粘連現(xiàn)象，使產(chǎn)品的護(hù)層失去保護(hù)作用。另H70型護(hù)套料的沖擊脆化性能的試驗(yàn)溫度為-25℃，在上述溫度條件下通過沖擊脆化性能試驗(yàn)護(hù)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(shí)，電纜護(hù)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(hù)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(hù)套料，其最高工作溫度均為90℃，另HI-90型聚氯乙烯護(hù)套材料沖擊脆化性能的試驗(yàn)溫度為-20℃。當(dāng)環(huán)境溫度或?qū)w的工作溫度高于90℃時(shí)，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(shí)，電纜護(hù)層的保護(hù)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(hù)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(huì)發(fā)生絕緣性能降低或失效、護(hù)套保護(hù)作用降低或喪失的問題。另該類電纜的護(hù)套材料耐低溫限度為-40℃，能夠滿足我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的低溫環(huán)境要求。

　　濕熱特性要求

　　溫度和濕度的頻繁變化對(duì)材料的絕緣和護(hù)層老化有直接影響，特別是日溫差及年溫差較大地區(qū)及潮濕多雨地區(qū)對(duì)材料的絕緣和護(hù)層老化性能影響更大。我國(guó)的魚光互補(bǔ)項(xiàng)目中很多電站直接建立在魚塘或水面之上，要求電纜長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境下正常工作。

　　常規(guī)電纜的性能沒有考慮濕熱變化對(duì)材料老化性能的影響，而光伏專用電纜在設(shè)計(jì)上則考慮了濕熱環(huán)境對(duì)絕緣和護(hù)層材料老化性能的影響因素，其所選用的絕緣和護(hù)套材料在+90℃的溫度、85%濕度下，按照GB/T 2423.3-2006規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后絕緣及護(hù)套的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的降低率均不大于30%。因此，合格的光伏電纜能夠滿足光伏電站對(duì)溫度及濕度變化的要求。

　　耐日光、紫外線要求

　　光伏電站日照時(shí)間均較長(zhǎng)，其承受太陽(yáng)光輻照的強(qiáng)度較大，而太陽(yáng)光中含有多種射線，特別是紫外線能夠加速電纜的絕緣和護(hù)層的老化。光伏電站的電纜很多是裸露敷設(shè)的，太陽(yáng)能組件到匯流箱甚至到逆變器的電纜大部分情況下是直接裸露敷設(shè)的，這要求電纜必須能夠耐受日光及紫外線的輻射，能夠保證在日光及紫外線的垂直輻射下長(zhǎng)時(shí)間正常工作。

　　在我國(guó)青海、西藏、新疆等地紫外光照射更加強(qiáng)烈，特別是戈壁灘和沙漠地區(qū)，光伏電站使用的電纜必須考慮耐日光及紫外線性能。按中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)“CEEIA B218-2012 光伏發(fā)電系統(tǒng)用電纜”的規(guī)定，光伏電纜必須通過依據(jù) GB/T 12527-2008 附錄A規(guī)定進(jìn)行的人工氣候老化試驗(yàn)。

　　因此，合格的光伏電纜能夠在日光及紫外線輻射條件下長(zhǎng)時(shí)間正常工作，而常規(guī)電纜在日光及紫外線輻射條件下，其絕緣和護(hù)套均會(huì)加速老化，從而導(dǎo)致絕緣性能降低或失效、護(hù)套保護(hù)作用降低的問題。

　　耐酸堿、耐鹽霧要求

　　光伏電站有些是建立在海邊、灘涂等特殊地區(qū)的。這些地區(qū)空氣鹽霧含量較高。某些光伏電站(如中電投在河北滄州的光伏電站)選址在以前的鹽場(chǎng)，該地區(qū)土壤中鹽份含量高。在上述環(huán)境條件下使用的電纜必須有較強(qiáng)耐鹽霧和酸堿性能。

　　適用于此類環(huán)境的光伏電纜，其導(dǎo)體采用鍍錫銅導(dǎo)體，增強(qiáng)了導(dǎo)體的耐氧化和耐腐蝕性能，而其護(hù)層能夠通過按GB/T2423.17-2008規(guī)定進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)，和按GB/T 2951.12-2008規(guī)定進(jìn)行的酸堿試驗(yàn)。因此，合格的光伏電纜耐鹽霧和酸堿能力較強(qiáng)，而常規(guī)電力電纜執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12706-2008中，對(duì)產(chǎn)品的耐鹽霧和酸堿能力未作要求。

　　臭氧要求

　　某些光伏電站所在地區(qū)臭氧含量較高，而臭氧對(duì)電纜護(hù)層存在一定的腐蝕作用，即加快護(hù)層的老化，影響電纜的使用。常規(guī)電纜沒有考慮臭氧對(duì)電纜護(hù)層的影響，而光伏電纜設(shè)計(jì)時(shí)則考慮了這一影響。

　　合格的光伏電纜必須通過按GB/T2951.21-2008規(guī)定耐臭氧試驗(yàn)，即在0.025-0.030%的臭氧濃度環(huán)境下經(jīng)過24小時(shí)后，護(hù)層不開裂。因此，即使在臭氧含量較高的地區(qū)，光伏電纜也能長(zhǎng)時(shí)間正常工作。

　　結(jié)論

　　光伏電纜具備的上述特性，可適用于不同環(huán)境條件下的光伏電站，保證其能長(zhǎng)期安全運(yùn)行，而常規(guī)電纜則難以達(dá)到此目的。

　　因此，在光伏電站建設(shè)項(xiàng)目中，特別是某些環(huán)境特殊的光伏電站建設(shè)項(xiàng)目，選用光伏電纜替代常規(guī)電纜能有效保證電站長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行，從而保證了電站良好的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)效益。