1. Actual estado da industria fotovoltaica (enerxía solar)

1.1 Rápido crecemento do mercado fotovoltaico global

Nos últimos anos, a industria fotovoltaica mundial experimentou un crecemento explosivo. Segundo datos da Axencia Internacional da Enerxía (AIE), en 2023, a nova capacidade instalada global de enerxía fotovoltaica superou os 350 GW, e a capacidade instalada acumulada superou os 1,5 TW. Países e rexións como China, Estados Unidos, Europa e a India convertéronse nos principais motores do mercado fotovoltaico.

- China: Como o maior mercado fotovoltaico solar do mundo, China engadiu máis de 200 GW de capacidade solar fotovoltaica en 2023, o que representa máis do 57 % da nova capacidade instalada a nivel mundial. O apoio ás políticas gobernamentais, o progreso tecnolóxico e a redución de custos son os factores clave que impulsan o desenvolvemento da industria solar fotovoltaica chinesa.

- Europa: Afectada polo conflito entre Rusia e Ucraína, Europa acelerou a súa transición enerxética. En 2023, a nova capacidade instalada de enerxía solar fotovoltaica superou os 60 GW, cun crecemento significativo en países como Alemaña, España e os Países Baixos.

- Estados Unidos: Impulsado pola Lei de Redución da Inflación (IRA), o mercado estadounidense da enerxía solar fotovoltaica continuou a crecer, cunha nova capacidade instalada de aproximadamente 40 GW en 2023.

- India: O goberno indio promove con vigor o desenvolvemento das enerxías renovables. En 2023, a nova capacidade instalada de enerxía solar fotovoltaica superou os 20 GW, co obxectivo de alcanzar os 500 GW de capacidade instalada de enerxía renovable para 2030.

1.2Progreso continuo na tecnoloxía fotovoltaica

A innovación continua na tecnoloxía fotovoltaica levou a un aumento da eficiencia e a unha redución dos custos na xeración de enerxía solar:

- Tecnoloxías de baterías de alta eficiencia como PERC, TOPCon e HJT: as celas PERC (emisor pasivado e contacto traseiro) seguen sendo as principais, pero as tecnoloxías TOPCon (contacto pasivado de óxido de túnel) e HJT (heterounión) están a ampliar gradualmente a súa cota de mercado debido á súa maior eficiencia de conversión (>24 %).

- Células solares de perovskita: como tecnoloxía fotovoltaica de próxima xeración, as células de perovskita acadaron eficiencias de laboratorio superiores ao 33 % e espérase que sexan comercialmente viables no futuro.

- Módulos bifaciais e soportes de seguimento: os módulos bifaciais poden aumentar a xeración de enerxía entre un 10 % e un 20 %, mentres que os soportes de seguimento optimizan o ángulo de incidencia da luz solar, o que mellora aínda máis a eficiencia do sistema.

1.3O/A O custo da xeración de enerxía fotovoltaica segue baixando

Durante a última década, o custo da xeración de enerxía fotovoltaica baixou máis do 80 %. Segundo a IRENA (Axencia Internacional de Enerxías Renovables), o custo global nivelado da electricidade (LCOE) para a enerxía fotovoltaica en 2023 caeu a 0,03-0,05 dólares estadounidenses por kWh, inferior ao da xeración de enerxía con carbón e gas natural, o que a converte nunha das fontes de enerxía máis competitivas.

1.4 Desenvolvemento coordinado do almacenamento de enerxía e da fotovoltaica

Debido á natureza intermitente da xeración de enerxía fotovoltaica, o uso conxunto de sistemas de almacenamento de enerxía (como baterías de litio, baterías de ións de sodio, baterías de fluxo, etc.) converteuse nunha tendencia. En 2023, a capacidade instalada de proxectos globais de enerxía fotovoltaica e almacenamento de enerxía superou os 30 GW, e espérase que manteña unha alta taxa de crecemento na próxima década.

2. O/A importancia da industria fotovoltaica

2.1 Abordando o clima cambio e promoción de obxectivos de neutralidade de carbono

Os países de todo o mundo están a acelerar a súa transición enerxética para reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro. A enerxía solar, como compoñente fundamental da enerxía limpa, xoga un papel crucial para acadar o obxectivo da "neutralidade de carbono". Segundo o Acordo de París, para 2030, a cota mundial de enerxías renovables debe superar o 40 %, e a enerxía solar converterase nunha das principais fontes de enerxía.

2.2 Seguridade e independencia enerxéticas

As fontes de enerxía tradicionais (como o petróleo e o gas natural) están moi influenciadas pola xeopolítica, mentres que os recursos de enerxía solar están amplamente distribuídos e poden reducir a dependencia da enerxía importada. Por exemplo, Europa reduciu a súa demanda de gas natural ruso mediante o despregamento de grandes centrais fotovoltaicas, mellorando así a súa autonomía enerxética.

2.3 Promoción do crecemento económico e o emprego

A cadea da industria fotovoltaica inclúe múltiples elos como materiais de silicio, obleas de silicio, baterías, módulos, inversores, soportes e almacenamento de enerxía, que crearon millóns de empregos en todo o mundo. Os empregados directos na industria fotovoltaica chinesa superan os 3 millóns, e as industrias fotovoltaicas en Europa e Estados Unidos tamén se están expandindo rapidamente.

2.4 Electrificación rural e alivio da pobreza

Nos países en desenvolvemento, as microrredes fotovoltaicas e os sistemas solares domésticos fornecen electricidade a zonas remotas e melloran as condicións de vida dos residentes. Por exemplo, os "Sistemas solares domésticos" en África axudaron a decenas de millóns de persoas a saír da situación sen electricidade.

3.Necesidade dun dispositivo de protección contra sobretensións (SPD) nun sistema fotovoltaico

3.1 Riscos de caída de raios e sobretensións aos que se enfrontan os sistemas fotovoltaicos

As centrais fotovoltaicas adoitan instalarse en zonas abertas (como desertos, tellados e montañas) e son moi vulnerables a raios e sobretensións. Os principais riscos inclúen:

- Impacto directo dun raio: Impacto directo sobre módulos ou soportes fotovoltaicos que provoca danos no equipo.

- Lóstregos inducidos: os pulsos electromagnéticos dos lóstregos inducen altas voltaxes nos cables, o que pode danar os dispositivos electrónicos como os inversores e os controladores.

- Flutuacións da rede: as sobretensións operacionais no lado da rede (como accións de interruptores, fallos de curtocircuíto) poden transmitirse ao sistema fotovoltaico.

3.2 Función do dispositivo de protección contra sobretensións (SPD)

Os protectores de sobretensións son o equipo clave para a protección contra raios e a protección contra sobretensións nos sistemas fotovoltaicos. As súas principais funcións inclúen:

- Limitación das sobretensións transitorias: Control das altas tensións xeradas por raios ou flutuacións da rede eléctrica dentro dun rango seguro.

- Descarga de correntes de sobrecorrentes: Dirixir rapidamente as correntes excesivas ao chan para protexer os equipos augas abaixo.

- Mellora da fiabilidade do sistema: redución das avarías dos equipos e do tempo de inactividade causado por raios ou sobretensións.

3.3 Aplicación do SPD en sistemas fotovoltaicos

A protección contra sobretensións para sistemas fotovoltaicos debe deseñarse en varios niveis:

- Protección no lado de CC (desde os módulos fotovoltaicos ata o inversor):

- Instalar un SPD de tipo II no extremo de entrada da cadea para evitar raios inducidos e sobretensións operacionais.

- Instale un SPD de tipo I + II no extremo de entrada de CC do inversor para facer fronte á ameaza combinada dos raios directos e inducidos.

- Protección no lado de CA (do inversor á rede):

- Instale un SPD de tipo II no extremo de saída do inversor para evitar a intrusión de sobretensións no lado da rede.

- Instale un SPD de tipo III no armario de distribución para proporcionar unha protección precisa aos equipos sensibles.

3.4 Puntos clave para a selección de protectores de sobretensións

- Adaptación do nivel de tensión: A tensión máxima de funcionamento continuo (Uc) do SPD debe ser superior á tensión do sistema (por exemplo, un sistema fotovoltaico de 1000 V CC require un SPD con Uc ≥ 1200 V).

- Capacidade de corrente: A corrente de descarga nominal (In) do SPD do lado de CC debe ser ≥ 20 kA e a corrente de descarga máxima (Imax) debe ser ≥ 40 kA.

- Nivel de protección: A instalación no exterior debe cumprir co grao de protección IP65 ou superior, axeitado para ambientes agresivos.

- Normas de certificación: Conforme á norma IEC 61643-31 (norma para SPD específicos para fotovoltaica) e á norma UL 1449 e outras certificacións internacionais.

3.5 Riscos potenciais de non instalar un SPD

- Danos nos equipos: os dispositivos electrónicos de precisión, como os inversores e os sistemas de monitorización, son vulnerables a sobretensións e os custos de reparación son elevados.

- Perda na xeración de enerxía: os raios provocan apagamentos do sistema, o que afecta aos beneficios da xeración de enerxía.

- Perigo de incendio: A sobretensión pode provocar incendios eléctricos, o que supón unha ameaza para a seguridade da central eléctrica.

4. Global Tendencias do mercado de protectores de sobretensións fotovoltaicas

4.1 Crecemento da demanda do mercado

Co rápido aumento da capacidade de instalación fotovoltaica, o mercado dos protectores contra sobretensións tamén se expandiu simultaneamente. Proxéctase que o tamaño do mercado global de SPD fotovoltaicos superará os 2.000 millóns de dólares estadounidenses en 2025, cunha taxa de crecemento anual composta (CAGR) do 15 %.

4.2 Dirección da innovación tecnolóxica

- SPD intelixente: equipado con funcións de monitorización de corrente e alarma de fallo, e compatible coa operación remota.

- Niveis de tensión máis altos: os SPD con clasificacións de tensión máis altas (como 1500 V) convertéronse na corrente principal.

- Maior vida útil: Utilización de novos materiais sensibles (como a tecnoloxía composta de óxido de zinc), o que mellora a durabilidade dos SPD.

4.3 Política e promoción estándar

- As normas internacionais como a IEC 62305 (Norma de protección contra raios) e a IEC 61643-31 (Norma de protección contra sobretensións fotovoltaicas) esixen que os sistemas fotovoltaicos estean equipados con protección contra sobretensións.

- As "Especificacións técnicas para a protección contra raios de centrais fotovoltaicas" (GB/T 32512-2016) da China estipulan claramente os requisitos de selección e instalación dos SPD.

5.Conclusión: A industria fotovoltaica non pode prescindir dos protectores de sobretensións

O rápido desenvolvemento da industria fotovoltaica deu un forte impulso á transición enerxética global. Non obstante, non se poden ignorar os riscos de raios e sobretensións. Os protectores contra sobretensións, como garantía fundamental para o funcionamento seguro dos sistemas fotovoltaicos, poden reducir eficazmente o risco de danos nos equipos, mellorar a eficiencia da xeración de enerxía e prolongar a vida útil do sistema. No futuro, co crecemento continuo das instalacións fotovoltaicas e o desenvolvemento de redes intelixentes, os protectores contra sobretensións de alto rendemento e alta fiabilidade converteranse en compoñentes esenciais das centrais eléctricas fotovoltaicas.

Para os investidores en fotovoltaica, as empresas de EPC e os equipos de operación e mantemento, a elección de protectores de sobretensións de alta calidade que cumpran os estándares internacionais é unha medida crucial para garantir o funcionamento estable a longo prazo da central eléctrica e maximizar o retorno do investimento.