【光伏技術(shù)】光伏連接器MC4接頭

MC4對(duì)光伏從業(yè)者來(lái)說(shuō)，并不陌生，它幾乎已經(jīng)成為光伏連接器的代名詞。在組件、匯流箱和逆變器等光伏發(fā)電的重要部件上，都可以發(fā)現(xiàn)MC4的身影，它們承擔(dān)起電站成功連接的重任。

截至2021年3月底，中國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)容量259GW，位居全球第一。以1MW用量約3000套光伏連接器來(lái)計(jì)算，中國(guó)目前共有約7.77億套連接器被安裝。若以風(fēng)險(xiǎn)的角度看待，意味著有至少7.77億個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)需要不同的電站業(yè)主去監(jiān)控。

盡管如此，在電站設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)維的階段，這個(gè)小部件卻還是經(jīng)常被忽視。究其原因，與大家對(duì)MC4的認(rèn)識(shí)有很大關(guān)系。

也許是時(shí)候，一起重新認(rèn)識(shí)MC4了！

一、光伏連接器小史

對(duì)于光伏連接器來(lái)說(shuō)，1996年和2002年是兩個(gè)十分重要的年份。這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，也與光伏行業(yè)的關(guān)鍵發(fā)展節(jié)點(diǎn)相吻合。盡管光伏連接器并沒(méi)有與光伏行業(yè)相伴而生，但是它的出現(xiàn)對(duì)光伏安裝量的快速攀升起到了較大的促進(jìn)作用。

1996年前，光伏電纜采用螺絲端子或者接合連接件（spliceconnection）進(jìn)行連接。隨著光伏系統(tǒng)安裝量的增加，業(yè)內(nèi)對(duì)快速、安全和易操作的連接方案需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

因光伏系統(tǒng)長(zhǎng)期暴露在風(fēng)雨、烈日和極端的溫度變化中，連接器必須能夠適應(yīng)這些惡劣環(huán)境。它們不僅要可以防水、耐高溫和對(duì)紫外線具有耐候性，而且要做到觸摸保護(hù)、高載流能力及高效。同時(shí)，低接觸電阻也是重要考量指標(biāo)。所有這一切，還都必須貫穿于整個(gè)光伏系統(tǒng)生命周期，至少20年。

1996年，基于這些應(yīng)用環(huán)境及市場(chǎng)需求，一種新型的插入式連接器（plug-inconnector）應(yīng)運(yùn)而生，這就是全球第一款真正意義上的光伏連接器——MC3。它的發(fā)明者是瑞士公司Multi-Contact（2002年，并入史陶比爾集團(tuán)，作為旗下電連接器品牌），MC即品牌縮寫(xiě)，3則是金屬芯直徑的尺寸。MC3的主體采用TPE材料（熱塑性彈性體），并通過(guò)摩擦力配合以實(shí)現(xiàn)物理連接。MC3更為重要的是，其連接系統(tǒng)采用MULTILAM技術(shù)，以保障連接的持久穩(wěn)定性。后來(lái)，眾多連接器廠商均是在模仿MULTILAM技術(shù)。

2002年，MC4的誕生再次重新定義光伏連接器，它真正實(shí)現(xiàn)了“即插即用”（plugandplay）。絕緣材料使用硬質(zhì)塑料（PC/PA），而且在設(shè)計(jì)上更易于組裝和現(xiàn)場(chǎng)安裝。MC4面市后，迅速得到市場(chǎng)認(rèn)可，逐漸成為光伏連接器的標(biāo)準(zhǔn)。許多廠家將自家連接器稱為“××MC4”，如果在阿里巴巴搜索MC4，你可以得到約44000個(gè)相關(guān)產(chǎn)品，可見(jiàn)MC4強(qiáng)大的市場(chǎng)影響力。

MC4隨著市場(chǎng)需求變化，陸續(xù)推出了MC4-Evo2和MC4-Evo3系列。MC4系列連接器，已經(jīng)完全能夠滿足客戶對(duì)1500V光伏系統(tǒng)的需求。　

二、MC4與“類MC4”

MC4連接器分為線端和板端，通常意義上，大家所說(shuō)的MC4指的是線端。MC4，由金屬件和絕緣件兩大部分組成。

如前所述，MC是Multi-Contact的縮寫(xiě)，4則為金屬芯直徑的尺寸。因此，在光伏連接器市場(chǎng)，對(duì)于眾多所謂MC4需要重新做一個(gè)澄清，它們被稱為“類MC4”或許更為合適。

除了一些外觀上的差異（如形狀/logo等），MC4與“類MC4”核心的不同在于是否使用MULTILAM技術(shù)。MULTILAM技術(shù)具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，能夠保障連接器在光伏系統(tǒng)整個(gè)壽命周期內(nèi)，保持持續(xù)較低的接觸電阻。　

“類MC4”出于市場(chǎng)原因，宣稱可與MC4互插。盡管外形上，看似完成了連接，但是隱形的安全風(fēng)險(xiǎn)已然發(fā)生。不同廠家連接器在規(guī)格、尺寸和公差等方面并不一致，所以根本無(wú)法100%匹配。倘若強(qiáng)行互插，會(huì)導(dǎo)致溫度升高、接觸電阻變化和IP等級(jí)無(wú)法保證的問(wèn)題，進(jìn)而嚴(yán)重影響電阻的發(fā)電效率和安全。

更為嚴(yán)重的是，若真得出現(xiàn)問(wèn)題，則極有可能導(dǎo)致法律糾紛。由于相關(guān)法規(guī)并不健全，由互插導(dǎo)致的問(wèn)題，責(zé)任很有可能由電站安裝商承擔(dān)。

因此無(wú)論TUV/UL，還是Multi-Contact，都已出具禁止不同廠家連接器互插的聲明。　　

三、連接器的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

在光伏電站的評(píng)估、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、建設(shè)及運(yùn)維等各個(gè)階段，均存在不確定性的風(fēng)險(xiǎn)（政策/技術(shù)/自然環(huán)境/法律等），若控制不當(dāng)，則會(huì)影響光伏系統(tǒng)收益。

單就光伏連接器來(lái)說(shuō)，其技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)體現(xiàn)在質(zhì)量、應(yīng)用、安裝以及運(yùn)維各方面，如下圖所示。

需要指出的是，連接器失效進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)的根本原因：通流情況下，連接器的接觸電阻增大導(dǎo)致溫升增加，并超出塑料外殼及金屬件所能承受的溫度范圍。