1. Atual status da indústria fotovoltaica (energia solar)

1.1 Crescimento acelerado do mercado global de energia fotovoltaica

Nos últimos anos, a indústria fotovoltaica global testemunhou um crescimento explosivo. De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (IEA), em 2023, a nova capacidade instalada global de energia fotovoltaica ultrapassou 350 GW, e a capacidade instalada acumulada ultrapassou 1,5 TW. Países e regiões como China, Estados Unidos, Europa e Índia tornaram-se as principais forças motrizes do mercado fotovoltaico.

- China: Sendo o maior mercado mundial de energia solar fotovoltaica, a China adicionou mais de 200 GW de capacidade instalada em 2023, representando mais de 57% da nova capacidade instalada global. O apoio de políticas governamentais, o progresso tecnológico e a redução de custos são os principais fatores que impulsionam o desenvolvimento da indústria de energia solar fotovoltaica na China.

- Europa: Afetada pelo conflito entre Rússia e Ucrânia, a Europa acelerou sua transição energética. Em 2023, a nova capacidade instalada de energia solar fotovoltaica ultrapassou 60 GW, com crescimento significativo em países como Alemanha, Espanha e Holanda.

- Estados Unidos: Incentivado pela Lei de Redução da Inflação (IRA), o mercado de energia solar fotovoltaica dos EUA continuou a crescer, com uma nova capacidade instalada de aproximadamente 40 GW em 2023.

- Índia: O governo indiano promove vigorosamente o desenvolvimento de energias renováveis. Em 2023, a nova capacidade instalada de energia solar fotovoltaica ultrapassou 20 GW, com a meta de atingir 500 GW de capacidade instalada de energia renovável até 2030.

1.2Progresso contínuo na tecnologia fotovoltaica

A inovação contínua na tecnologia fotovoltaica levou ao aumento da eficiência e à redução dos custos na geração de energia solar:

- Tecnologias de baterias de alta eficiência, como PERC, TOPCon e HJT: as células PERC (Emissor Passivado e Contato Traseiro) continuam sendo as principais, mas as tecnologias TOPCon (Contato Passivado por Óxido de Túnel) e HJT (Heterojunção) estão expandindo gradualmente sua participação de mercado devido à sua maior eficiência de conversão (>24%).

- Células solares de perovskita: Como tecnologia fotovoltaica de próxima geração, as células de perovskita atingiram eficiências de laboratório superiores a 33% e espera-se que sejam comercialmente viáveis ​​no futuro.

Módulos bifaciais e sistemas de rastreamento solar: Os módulos bifaciais podem aumentar a geração de energia em 10% a 20%, enquanto os sistemas de rastreamento solar otimizam o ângulo de incidência da luz solar, aumentando ainda mais a eficiência do sistema.

1.3O O custo da geração de energia fotovoltaica continua a diminuir.

Na última década, o custo da geração de energia fotovoltaica caiu mais de 80%. De acordo com a IRENA (Agência Internacional de Energia Renovável), o custo nivelado de energia (LCOE) global para energia fotovoltaica em 2023 caiu para 0,03 a 0,05 dólares americanos por kWh, inferior ao da geração de energia a carvão e gás natural, tornando-a uma das fontes de energia mais competitivas.

1.4 Desenvolvimento coordenado de armazenamento de energia e energia fotovoltaica

Devido à natureza intermitente da geração de energia fotovoltaica, o uso conjunto de sistemas de armazenamento de energia (como baterias de lítio, baterias de íon-sódio, baterias de fluxo, etc.) tornou-se uma tendência. Em 2023, a capacidade instalada de projetos globais de energia fotovoltaica com armazenamento ultrapassou 30 GW e espera-se que mantenha uma alta taxa de crescimento na próxima década.

2. O importância da indústria fotovoltaica

2.1 Abordando as mudanças climáticas mudança e promoção de metas de neutralidade de carbono

Países ao redor do mundo estão acelerando sua transição energética para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. A energia solar, como componente essencial da energia limpa, desempenha um papel crucial na conquista da meta de "neutralidade de carbono". De acordo com o Acordo de Paris, até 2030, a participação global de energias renováveis ​​precisa ultrapassar 40%, e a energia solar se tornará uma das principais fontes de energia.

2.2 Segurança e independência energética

As fontes de energia tradicionais (como petróleo e gás natural) são fortemente influenciadas pela geopolítica, enquanto os recursos de energia solar são amplamente distribuídos e podem reduzir a dependência de energia importada. Por exemplo, a Europa reduziu sua demanda por gás natural russo implantando usinas fotovoltaicas de grande escala, aumentando assim sua autonomia energética.

2.3 Promover o crescimento econômico e o emprego

A cadeia produtiva da indústria fotovoltaica abrange múltiplos elos, como materiais de silício, wafers de silício, baterias, módulos, inversores, suportes e armazenamento de energia, gerando milhões de empregos em todo o mundo. O setor fotovoltaico chinês emprega mais de 3 milhões de pessoas diretamente, e as indústrias fotovoltaicas na Europa e nos Estados Unidos também estão em rápida expansão.

2.4 Eletrificação rural e redução da pobreza

Nos países em desenvolvimento, as microrredes fotovoltaicas e os sistemas solares residenciais fornecem eletricidade a áreas remotas e melhoram as condições de vida dos moradores. Por exemplo, os "Sistemas Solares Residenciais" na África ajudaram dezenas de milhões de pessoas a saírem da situação de falta de eletricidade.

3.A necessidade de dispositivos de proteção contra surtos (DPS) em sistemas fotovoltaicos.

3.1 Riscos de descargas atmosféricas e sobretensões enfrentados por sistemas fotovoltaicos

As centrais fotovoltaicas são geralmente instaladas em áreas abertas (como desertos, telhados e montanhas) e são altamente vulneráveis ​​a descargas atmosféricas e sobretensões. Os principais riscos incluem:

- Descarga atmosférica direta: Um impacto direto nos módulos ou suportes fotovoltaicos, causando danos ao equipamento.

- Descargas atmosféricas induzidas: O pulso eletromagnético de um raio induz altas tensões nos cabos, danificando dispositivos eletrônicos como inversores e controladores.

- Flutuações na rede: Sobretensões operacionais na rede (como ações de chaveamento, curtos-circuitos) podem ser transmitidas para o sistema fotovoltaico.

3.2 Função do Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)

Os protetores contra surtos são equipamentos essenciais para a proteção contra raios e sobretensão em sistemas fotovoltaicos. Suas principais funções incluem:

- Limitação de sobretensões transitórias: Controle de altas tensões geradas por descargas atmosféricas ou flutuações na rede elétrica, mantendo-as dentro de uma faixa segura.

- Descarregamento de correntes de surto: Direcionamento rápido de correntes excessivas para o solo, a fim de proteger os equipamentos a jusante.

- Aprimoramento da confiabilidade do sistema: Redução de falhas de equipamentos e tempo de inatividade causados ​​por descargas atmosféricas ou surtos de energia.

3.3 Aplicação de SPD em sistemas fotovoltaicos

A proteção contra surtos para sistemas fotovoltaicos deve ser projetada em múltiplos níveis:

- Proteção no lado CC (dos módulos fotovoltaicos ao inversor):

- Instale um DPS tipo II na extremidade de entrada da string para evitar descargas atmosféricas induzidas e sobretensões operacionais.

- Instale um DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos) Tipo I + II na entrada CC do inversor para lidar com a ameaça combinada de raios diretos e induzidos.

- Proteção no lado CA (do inversor para a rede):

- Instale um DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos) do tipo II na saída do inversor para evitar a intrusão de sobretensão na rede elétrica.

- Instale um DPS Tipo III no painel de distribuição para fornecer proteção precisa aos equipamentos sensíveis.

3.4 Pontos-chave para selecionar protetores contra surtos

- Correspondência de nível de tensão: A tensão máxima de operação contínua (Uc) do DPS deve ser maior que a tensão do sistema (por exemplo, um sistema fotovoltaico de 1000 Vcc requer um DPS com Uc ≥ 1200 V).

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

- Nível de proteção: A instalação externa deve atender ao nível de proteção IP65 ou superior, sendo adequada para ambientes agressivos.

- Normas de certificação: Em conformidade com a norma IEC 61643-31 (norma para DPS específicos para sistemas fotovoltaicos), UL 1449 e outras certificações internacionais.

3.5 Riscos potenciais da não instalação de DPS

- Danos aos equipamentos: Dispositivos eletrônicos de precisão, como inversores e sistemas de monitoramento, são vulneráveis ​​a impactos de surtos de tensão e os custos de reparo são elevados.

- Perda na geração de energia: Descargas atmosféricas causam desligamentos do sistema, afetando os lucros da geração de energia.

- Risco de incêndio: A sobretensão pode provocar incêndios elétricos, representando uma ameaça à segurança da central elétrica.

4. Global Tendências do mercado de protetores contra surtos fotovoltaicos

4.1 Crescimento da demanda de mercado

Com o rápido aumento da capacidade de instalação de sistemas fotovoltaicos, o mercado de protetores contra surtos (DPS) também se expandiu simultaneamente. Projeta-se que o mercado global de DPS para sistemas fotovoltaicos ultrapasse 2 bilhões de dólares americanos até 2025, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 15%.

4.2 Direção da inovação tecnológica

- DPS Inteligente: Equipado com funções de monitoramento de corrente e alarme de falhas, e com suporte para operação remota.

- Níveis de tensão mais elevados: os DPS com classificações de tensão mais altas (como 1500 V) tornaram-se a norma.

- Maior vida útil: Utilização de novos materiais sensíveis (como a tecnologia de compósitos de óxido de zinco), aumentando a durabilidade dos DPS (Dispositivos de Proteção Individual).

4.3 Política e Promoção de Padrões

Normas internacionais como a IEC 62305 (Norma de Proteção contra Raios) e a IEC 61643-31 (Norma de DPS Fotovoltaico) exigem que os sistemas fotovoltaicos sejam equipados com proteção contra surtos.

- As "Especificações Técnicas para Proteção contra Raios de Usinas Fotovoltaicas" (GB/T 32512-2016) na China estipulam claramente os requisitos de seleção e instalação para DPS (Dispositivo de Proteção contra Raios).

5.Conclusão: A indústria fotovoltaica não pode prescindir de protetores contra surtos.

O rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica impulsionou fortemente a transição energética global. No entanto, os riscos de descargas atmosféricas e sobretensões não podem ser ignorados. Os protetores contra surtos (DPS), como garantia fundamental para a operação segura de sistemas fotovoltaicos, podem reduzir eficazmente o risco de danos aos equipamentos, melhorar a eficiência da geração de energia e prolongar a vida útil do sistema. No futuro, com o crescimento contínuo das instalações fotovoltaicas e o desenvolvimento de redes inteligentes, os DPS de alto desempenho e alta confiabilidade se tornarão componentes essenciais das usinas fotovoltaicas.

Para investidores em energia fotovoltaica, empresas de EPC (Engenharia, Aquisição e Construção) e equipes de operação e manutenção, escolher protetores contra surtos de alta qualidade que atendam aos padrões internacionais é uma medida crucial para garantir a operação estável da usina a longo prazo e maximizar o retorno do investimento.