1. Pašreizējais statuss fotoelektriskās (saules enerģijas) nozares

1.1 Globālā fotoelektriskā tirgus straujā izaugsme

Pēdējos gados globālā fotoelektriskā nozare ir piedzīvojusi strauju izaugsmi. Saskaņā ar Starptautiskās Enerģētikas aģentūras (IEA) datiem, 2023. gadā pasaulē uzstādītā jaunā fotoelektriskās enerģijas jauda pārsniedza 350 GW, un kopējā uzstādītā jauda pārsniedza 1,5 TW. Tādas valstis un reģioni kā Ķīna, Amerikas Savienotās Valstis, Eiropa un Indija ir kļuvuši par galvenajiem fotoelektriskās enerģijas tirgus virzītājspēkiem.

- Ķīna: Būdama pasaulē lielākais saules fotoelektrisko elementu tirgus, Ķīna 2023. gadā pievienoja vairāk nekā 200 GW saules fotoelektrisko elementu jaudas, kas veido vairāk nekā 57% no visas pasaulē jaunās uzstādītās jaudas. Valdības politikas atbalsts, tehnoloģiskais progress un izmaksu samazināšana ir galvenie faktori, kas veicina Ķīnas saules fotoelektrisko elementu nozares attīstību.

- Eiropa: Krievijas un Ukrainas konflikta ietekmē Eiropa paātrināja savu enerģētikas pāreju. 2023. gadā jaunā uzstādītā saules fotoelektrisko elementu jauda pārsniedza 60 GW, un ievērojams pieaugums bija vērojams tādās valstīs kā Vācija, Spānija un Nīderlande.

- Amerikas Savienotās Valstis: Ar Inflācijas samazināšanas likumu (IRA) iedvesmots, ASV saules fotoelektrisko iekārtu tirgus turpināja augt, 2023. gadā uzstādot jaunu jaudu aptuveni 40 GW apmērā.

- Indija: Indijas valdība enerģiski veicina atjaunojamās enerģijas attīstību. 2023. gadā jaunā uzstādītā saules fotoelektrisko elementu jauda pārsniedza 20 GW, un mērķis ir līdz 2030. gadam sasniegt 500 GW atjaunojamās enerģijas uzstādīto jaudu.

1.2Nepārtraukta attīstība fotoelektrisko tehnoloģiju jomā

Nepārtrauktas inovācijas fotoelektrisko tehnoloģiju jomā ir palielinājušas saules enerģijas ražošanas efektivitāti un samazinājušas izmaksas:

- Augstas efektivitātes akumulatoru tehnoloģijas, piemēram, PERC, TOPCon un HJT: PERC (pasivēta emitera un aizmugurējā kontakta) šūnas joprojām ir galvenās jomas, taču TOPCon (tuneļa oksīda pasivēts kontakts) un HJT (heterojunction) tehnoloģijas pakāpeniski paplašina savu tirgus daļu, pateicoties to augstākajai konversijas efektivitātei (>24%).

- Perovskīta saules baterijas: Kā nākamās paaudzes fotoelektriskā tehnoloģija, perovskīta šūnas ir sasniegušas laboratorijas efektivitāti virs 33%, un tiek sagaidīts, ka nākotnē tās būs komerciāli dzīvotspējīgas.

- Divpusēji moduļi un izsekošanas stiprinājumi: divpusīgi moduļi var palielināt enerģijas ražošanu par 10–20 %, savukārt izsekošanas stiprinājumi optimizē saules gaismas krišanas leņķi, vēl vairāk uzlabojot sistēmas efektivitāti.

1.3The Fotoelektriskās enerģijas ražošanas izmaksas turpina samazināties

Pēdējās desmitgades laikā fotoelektriskās enerģijas ražošanas izmaksas ir samazinājušās par vairāk nekā 80 %. Saskaņā ar IRENA (Starptautiskās Atjaunojamās enerģijas aģentūras) datiem, globālās izlīdzinātās elektroenerģijas izmaksas (LCOE) fotoelektriskajai enerģijai 2023. gadā ir samazinājušās līdz 0,03–0,05 ASV dolāriem par kWh, kas ir zemākas nekā ogļu un dabasgāzes enerģijas ražošanas izmaksas, padarot to par vienu no konkurētspējīgākajiem enerģijas avotiem.

1.4 Koordinēta enerģijas uzglabāšanas un fotoelektrisko elementu attīstība

Fotoelektriskās enerģijas ražošanas periodiskā rakstura dēļ par tendenci ir kļuvusi enerģijas uzkrāšanas sistēmu (piemēram, litija bateriju, nātrija jonu bateriju, plūsmas bateriju utt.) izmantošana kopā. 2023. gadā globālo fotoelektrisko un enerģijas uzkrāšanas projektu jaunizveidotā jauda pārsniedza 30 GW, un paredzams, ka nākamajā desmitgadē tā saglabās augstu izaugsmes tempu.

2. The nozīme fotoelektriskās nozares

2.1 Klimata jautājumu risināšana pārmaiņas un oglekļa neitralitātes mērķu veicināšana

Valstis visā pasaulē paātrina enerģētikas pāreju, lai samazinātu siltumnīcefekta gāzu emisijas. Saules enerģijai kā tīras enerģijas pamatelementam ir izšķiroša nozīme "oglekļa neitralitātes" mērķa sasniegšanā. Saskaņā ar Parīzes nolīgumu līdz 2030. gadam atjaunojamo energoresursu īpatsvaram pasaulē ir jāpārsniedz 40%, un saules enerģija kļūs par vienu no galvenajiem enerģijas avotiem.

2.2 Enerģētiskā drošība un neatkarība

Tradicionālos enerģijas avotus (piemēram, naftu un dabasgāzi) lielā mērā ietekmē ģeopolitika, savukārt saules enerģijas resursi ir plaši izplatīti un var samazināt atkarību no importētās enerģijas. Piemēram, Eiropa ir samazinājusi pieprasījumu pēc Krievijas dabasgāzes, izvietojot liela mēroga fotoelektriskās spēkstacijas, tādējādi palielinot savu enerģētisko autonomiju.

2.3 Ekonomiskās izaugsmes un nodarbinātības veicināšana

Fotoelektriskās nozares ķēdē ietilpst vairāki posmi, piemēram, silīcija materiāli, silīcija plāksnes, baterijas, moduļi, invertori, kronšteini un enerģijas uzkrāšana, kas ir radījuši miljoniem darbavietu visā pasaulē. Ķīnas fotoelektriskās nozares tiešie darbinieki pārsniedz 3 miljonus, un arī fotoelektriskās nozares Eiropā un Amerikas Savienotajās Valstīs strauji paplašinās.

2.4 Lauku elektrifikācija un nabadzības mazināšana

Attīstības valstīs fotoelektriskie mikrotīkli un mājsaimniecību saules enerģijas sistēmas nodrošina elektrību attāliem apgabaliem un uzlabo iedzīvotāju dzīves apstākļus. Piemēram, "Saules māju sistēmas" Āfrikā ir palīdzējušas desmitiem miljonu cilvēku izkļūt no elektrības trūkuma.

3.Pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) nepieciešamība fotoelektriskajā sistēmā

3.1 Zibens spēriena un pārsprieguma riski, ar kuriem saskaras fotoelektriskās sistēmas

Fotoelektriskās elektrostacijas parasti tiek uzstādītas atklātās vietās (piemēram, tuksnešos, uz jumtiem un kalnos), un tās ir ļoti neaizsargātas pret zibens spērieniem un pārsprieguma ietekmi. Galvenie riski ir šādi:

- Tiešs zibens spēriens: tiešs trieciens fotoelektriskajiem moduļiem vai balstiem, kas bojā iekārtu.

- Inducēts zibens: Zibens elektromagnētiskais impulss izraisa augstu spriegumu kabeļos, bojājot elektroniskās ierīces, piemēram, invertorus un kontrollerus.

- Tīkla svārstības: Darbības pārspriegumi tīkla pusē (piemēram, slēdžu darbības, īsslēguma kļūmes) var tikt pārnesti uz fotoelektrisko sistēmu.

3.2 Pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) funkcija

Pārsprieguma aizsargi ir galvenais aprīkojums zibens aizsardzībai un pārsprieguma aizsardzībai fotoelektriskajās sistēmās. To galvenās funkcijas ietver:

- Pārejošu pārspriegumu ierobežošana: Zibens spērienu vai tīkla svārstību radītu augstsprieguma kontrole drošā diapazonā.

- Pārsprieguma strāvu novadīšana: Ātra pārmērīgu strāvu novadīšana zemē, lai aizsargātu lejupējās iekārtas.

- Sistēmas uzticamības uzlabošana: zibens spērienu vai pārsprieguma izraisītu iekārtu kļūmju un dīkstāves laika samazināšana.

3.3 SPD pielietojums fotoelektriskajās sistēmās

Fotoelektrisko sistēmu pārsprieguma aizsardzība jāprojektē vairākos līmeņos:

- Aizsardzība līdzstrāvas pusē (no fotoelektriskajiem moduļiem līdz invertoram):

- Lai novērstu inducētu zibeni un darbības pārspriegumus, uzstādiet II tipa SPD virknes ieejas galā.

- Invertora līdzstrāvas ieejas galā uzstādiet I + II tipa SPD, lai novērstu tiešas un inducētas zibens spēriena kopējo apdraudējumu.

- Aizsardzība maiņstrāvas pusē (no invertora līdz tīklam):

- Invertora izejas galā uzstādiet II tipa SPD, lai novērstu pārsprieguma iekļūšanu tīkla pusē.

- Uzstādiet III tipa SPD sadales skapī, lai nodrošinātu precīzu aizsardzību jutīgām iekārtām.

3.4 Galvenie punkti pārsprieguma aizsargu izvēlei

- Sprieguma līmeņa saskaņošana: SPD maksimālajam nepārtrauktajam darba spriegumam (Uc) jābūt augstākam par sistēmas spriegumu (piemēram, 1000 V līdzstrāvas fotoelektriskajai sistēmai ir nepieciešams SPD ar Uc ≥ 1200 V).

- Strāvas kapacitāte: Līdzstrāvas puses SPD nominālajai izlādes strāvai (In) jābūt ≥ 20 kA, un maksimālajai izlādes strāvai (Imax) jābūt ≥ 40 kA.

- Aizsardzības līmenis: Āra uzstādīšanai jāatbilst IP65 vai augstākam aizsardzības līmenim, kas ir piemērots skarbajai videi.

- Sertifikācijas standarti: atbilst IEC 61643-31 (standarts fotoelektriskajiem SPD) un UL 1449 un citiem starptautiskiem sertifikātiem.

3.5 Iespējamie riski, ja netiek uzstādīts SPD

- Iekārtu bojājumi: Precīzas elektroniskās ierīces, piemēram, invertori un uzraudzības sistēmas, ir pakļautas pārsprieguma triecieniem, un remonta izmaksas ir augstas.

- Elektroenerģijas ražošanas zudumi: zibens spērieni izraisa sistēmas darbības pārtraukumus, ietekmējot elektroenerģijas ražošanas peļņu.

- Ugunsbīstamība: Pārspriegums var izraisīt elektrības aizdegšanos, apdraudot elektrostacijas drošību.

4. Globāls PV pārsprieguma aizsargu tirgus tendences

4.1 Tirgus pieprasījuma pieaugums

Līdz ar straujo fotoelektrisko iekārtu uzstādīšanas jaudas pieaugumu vienlaikus ir paplašinājies arī pārsprieguma aizsargu tirgus. Tiek prognozēts, ka globālais fotoelektrisko pārsprieguma aizsargu tirgus līdz 2025. gadam pārsniegs 2 miljardus ASV dolāru ar salikto gada pieauguma tempu (CAGR) 15 %.

4.2 Tehnoloģiju inovāciju virziens

- Inteliģentais SPD: Aprīkots ar strāvas uzraudzības un kļūmju trauksmes funkcijām, kā arī atbalsta tālvadības darbību.

- Augstāki sprieguma līmeņi: Pārsprieguma slēdži (SPD) ar augstākiem sprieguma rādītājiem (piemēram, 1500 V) ir kļuvuši par plaši izplatītiem.

- Ilgāks kalpošanas laiks: Izmantojot jaunus, jutīgus materiālus (piemēram, cinka oksīda kompozītmateriālu tehnoloģiju), tiek uzlabota SPD izturība.

4.3 Politika un standarta reklāmas akcijas

- Starptautiskie standarti, piemēram, IEC 62305 (zibensaizsardzības standarts) un IEC 61643-31 (fotoelektrisko SPD standarts), nosaka, ka fotoelektriskajām sistēmām jābūt aprīkotām ar pārsprieguma aizsardzību.

- Ķīnas "Fotoelektrisko elektrostaciju zibens aizsardzības tehniskajās specifikācijās" (GB/T 32512-2016) ir skaidri noteiktas SPD izvēles un uzstādīšanas prasības.

5.Secinājums: Fotoelektriskā nozare nevar iztikt bez pārsprieguma aizsargiem

Fotoelektriskās nozares straujā attīstība ir devusi spēcīgu impulsu globālajai enerģijas pārejai. Tomēr nevar ignorēt zibens spērienus un pārsprieguma riskus. Pārsprieguma aizsargi kā galvenā garantija fotoelektrisko sistēmu drošai darbībai var efektīvi samazināt iekārtu bojājumu risku, uzlabot enerģijas ražošanas efektivitāti un pagarināt sistēmas kalpošanas laiku. Nākotnē, nepārtraukti pieaugot fotoelektrisko iekārtu skaitam un attīstoties viedajiem tīkliem, augstas veiktspējas un ļoti uzticami pārsprieguma slēdži (SPD) kļūs par būtiskām fotoelektrisko elektrostaciju sastāvdaļām.

Fotoelektrisko elementu investoriem, EPC uzņēmumiem un ekspluatācijas un apkopes komandām augstas kvalitātes pārsprieguma aizsargu izvēle, kas atbilst starptautiskajiem standartiem, ir izšķirošs pasākums, lai nodrošinātu elektrostacijas ilgtermiņa stabilu darbību un palielinātu ieguldījumu atdevi.