1. Ընթացիկ կարգավիճակ ֆոտովոլտային (արևային էներգիայի) արդյունաբերության

1.1 Համաշխարհային ֆոտովոլտային շուկայի արագ աճը

Վերջին տարիներին համաշխարհային ֆոտովոլտային արդյունաբերությունը կտրուկ աճ է գրանցել: Միջազգային էներգետիկ գործակալության (ՄԷԳ) տվյալների համաձայն՝ 2023 թվականին ֆոտովոլտային էներգիայի համաշխարհային նոր տեղադրված հզորությունը գերազանցել է 350 ԳՎտ-ը, իսկ կուտակային տեղադրված հզորությունը՝ 1.5 ՏՎտ-ը: Ֆոտովոլտային շուկայի հիմնական շարժիչ ուժերը դարձել են այնպիսի երկրներ և տարածաշրջաններ, ինչպիսիք են Չինաստանը, ԱՄՆ-ն, Եվրոպան և Հնդկաստանը:

- Չինաստան. Որպես աշխարհի ամենամեծ արևային ֆոտովոլտային շուկա՝ Չինաստանը 2023 թվականին ավելացրել է ավելի քան 200 ԳՎտ արևային ֆոտովոլտային հզորություն, որը կազմում է համաշխարհային նոր տեղադրված հզորության ավելի քան 57%-ը: Կառավարության քաղաքականության աջակցությունը, տեխնոլոգիական առաջընթացը և ծախսերի կրճատումը Չինաստանի արևային ֆոտովոլտային արդյունաբերության զարգացմանը նպաստող հիմնական գործոններն են:

- Եվրոպա. Ռուսաստան-Ուկրաինա հակամարտությունից տուժած Եվրոպան արագացրեց իր էներգետիկ անցումը: 2023 թվականին արևային ֆոտովոլտային էներգիայի նոր տեղադրված հզորությունը գերազանցեց 60 ԳՎտ-ը, զգալի աճ գրանցելով այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Գերմանիան, Իսպանիան և Նիդեռլանդները:

- Միացյալ Նահանգներ. «Գնաճի նվազեցման մասին» օրենքի (IRA) խրախուսմամբ՝ ԱՄՆ արևային ֆոտովոլտային էներգիայի շուկան շարունակեց աճել՝ 2023 թվականին գրանցելով մոտ 40 ԳՎտ նոր տեղադրված հզորություն։

- Հնդկաստան. Հնդկաստանի կառավարությունը եռանդուն կերպով խթանում է վերականգնվող էներգիայի զարգացումը: 2023 թվականին արևային ֆոտովոլտային էներգիայի նոր տեղադրված հզորությունը գերազանցեց 20 ԳՎտ-ը՝ նպատակ ունենալով մինչև 2030 թվականը հասնել 500 ԳՎտ վերականգնվող էներգիայի տեղադրված հզորության:

1.2Ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի շարունակական առաջընթաց

Ֆոտովոլտային տեխնոլոգիաների շարունակական նորարարությունները հանգեցրել են արևային էներգիայի արտադրության արդյունավետության բարձրացմանը և ծախսերի կրճատմանը։

- Բարձր արդյունավետության մարտկոցային տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են PERC-ը, TOPCon-ը և HJT-ը. PERC (պասիվացված էմիտեր և հետին կոնտակտ) մարտկոցները մնում են հիմնականը, սակայն TOPCon (թունելի օքսիդային պասիվացված կոնտակտ) և HJT (հետերոհանգույց) տեխնոլոգիաները աստիճանաբար ընդլայնում են իրենց շուկայական մասնաբաժինը՝ իրենց ավելի բարձր փոխակերպման արդյունավետության (>24%) շնորհիվ։

- Պերովսկիտային արևային մարտկոցներ. Որպես հաջորդ սերնդի ֆոտովոլտային տեխնոլոգիա, պերովսկիտային մարտկոցները լաբորատոր պայմաններում հասել են ավելի քան 33% արդյունավետության և ակնկալվում է, որ ապագայում դրանք առևտրային առումով կենսունակ կլինեն։

- Երկերեսանի մոդուլներ և հետևող ամրակներ. Երկերեսանի մոդուլները կարող են մեծացնել էներգիայի արտադրությունը 10%-ից 20%-ով, մինչդեռ հետևող ամրակները օպտիմալացնում են արևի լույսի անկման անկյունը՝ էլ ավելի բարձրացնելով համակարգի արդյունավետությունը։

1.3The Ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության արժեքը շարունակում է նվազել

Վերջին տասնամյակի ընթացքում ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության արժեքը նվազել է ավելի քան 80%-ով։ IRENA-ի (Վերականգնվող էներգիայի միջազգային գործակալություն) տվյալներով՝ ֆոտովոլտային էներգիայի էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային մակարդակի վրա հիմնված արժեքը (LCOE) 2023 թվականին նվազել է մինչև 0.03-0.05 ԱՄՆ դոլար մեկ կՎտ/ժ-ի համար, ինչը ցածր է ածխի և բնական գազի էլեկտրաէներգիայի արտադրության արժեքից, ինչը այն դարձնում է ամենամրցունակ էներգիայի աղբյուրներից մեկը։

1.4 Էներգիայի կուտակման և ֆոտովոլտային էներգիայի համակարգված զարգացում

Ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության ընդհատվող բնույթի պատճառով էներգիայի կուտակման համակարգերի (օրինակ՝ լիթիումային մարտկոցներ, նատրիում-իոնային մարտկոցներ, հոսքային մարտկոցներ և այլն) համատեղ օգտագործումը դարձել է միտում։ 2023 թվականին համաշխարհային ֆոտովոլտային և էներգիայի կուտակման նախագծերի նոր տեղադրված հզորությունը գերազանցել է 30 ԳՎտ-ը, և կանխատեսվում է, որ այն կպահպանի բարձր աճի տեմպը հաջորդ տասնամյակում։

2. The կարևորություն ֆոտովոլտային արդյունաբերության

2.1 Կլիմայի լուծում փոփոխություն և ածխածնային չեզոքության նպատակների խթանում

Աշխարհի երկրները արագացնում են իրենց էներգետիկ անցումը՝ ջերմոցային գազերի արտանետումները կրճատելու համար: Արևային էներգիան, որպես մաքուր էներգիայի հիմնական բաղադրիչ, կարևոր դեր է խաղում «ածխածնային չեզոքության» նպատակին հասնելու գործում: Փարիզի համաձայնագրի համաձայն՝ մինչև 2030 թվականը վերականգնվող էներգիայի համաշխարհային մասնաբաժինը պետք է հասնի ավելի քան 40%-ի, և արևային էներգիան կդառնա հիմնական էներգիայի աղբյուրներից մեկը:

2.2 Էներգետիկ անվտանգություն և անկախություն

Ավանդական էներգիայի աղբյուրները (ինչպիսիք են նավթը և բնական գազը) մեծապես ազդվում են աշխարհաքաղաքականությունից, մինչդեռ արևային էներգիայի ռեսուրսները լայնորեն տարածված են և կարող են նվազեցնել ներմուծվող էներգիայից կախվածությունը: Օրինակ, Եվրոպան կրճատել է ռուսական բնական գազի պահանջարկը՝ տեղակայելով խոշորածավալ ֆոտովոլտային էլեկտրակայաններ, այդպիսով բարձրացնելով իր էներգետիկ ինքնավարությունը:

2.3 Տնտեսական աճի և զբաղվածության խթանում

Ֆոտովոլտային արդյունաբերության շղթան ներառում է բազմաթիվ օղակներ, ինչպիսիք են սիլիցիումային նյութերը, սիլիցիումային թիթեղները, մարտկոցները, մոդուլները, ինվերտորները, փակագծերը և էներգիայի կուտակիչները, որոնք ստեղծել են միլիոնավոր աշխատատեղեր ամբողջ աշխարհում: Չինաստանի ֆոտովոլտային արդյունաբերության անմիջական աշխատողների թիվը գերազանցում է 3 միլիոնը, և Եվրոպայի և Միացյալ Նահանգների ֆոտովոլտային արդյունաբերությունները նույնպես արագորեն ընդլայնվում են:

2.4 Գյուղական էլեկտրաֆիկացիա և աղքատության նվազեցում

Զարգացող երկրներում ֆոտովոլտային միկրոցանցերը և տնային արևային համակարգերը էլեկտրաէներգիա են մատակարարում հեռավոր շրջաններին և բարելավում բնակիչների կենսապայմանները: Օրինակ՝ Աֆրիկայում «Արևային տնային համակարգերը» օգնել են տասնյակ միլիոնավոր մարդկանց խուսափել էլեկտրաէներգիա չունենալու վիճակից:

3.Ֆոտովոլտային համակարգում լարման անկման պաշտպանության սարքի (SPD) անհրաժեշտությունը

3.1 Ֆոտովոլտային համակարգերի առջև ծառացած կայծակի հարվածի և լարման ալիքացման ռիսկերը

Ֆոտովոլտային էլեկտրակայանները սովորաբար տեղադրվում են բաց տարածքներում (օրինակ՝ անապատներում, տանիքներում և լեռներում) և խիստ խոցելի են կայծակի հարվածների և գերլարման ազդեցությունների նկատմամբ։ Հիմնական ռիսկերն են՝

- Կայծակի ուղիղ հարված. ֆոտովոլտային մոդուլների կամ հենարանների վրա ուղիղ հարված, որը վնաս է հասցնում սարքավորումներին։

- Ինդուկցված կայծակ. Կայծակի էլեկտրամագնիսական իմպուլսը բարձր լարումներ է առաջացնում մալուխներում, վնասելով էլեկտրոնային սարքերը, ինչպիսիք են ինվերտորները և կարգավորիչները:

- Ցանցի տատանումներ. Ցանցի կողմից շահագործման գերլարումները (օրինակ՝ անջատիչների գործողությունները, կարճ միացման խափանումները) կարող են փոխանցվել ֆոտովոլտային համակարգին։

3.2 Լարվածությունից պաշտպանող սարքի (SPD) գործառույթը

Ֆոտովոլտային համակարգերում կայծակնային և գերլարումներից պաշտպանության հիմնական սարքավորումներն են լարման պաշտպանիչները։ Դրանց հիմնական գործառույթներն են՝

- Անցումային գերլարումների սահմանափակում. կայծակի հարվածներից կամ ցանցի տատանումներից առաջացած բարձր լարումների վերահսկում անվտանգ միջակայքում։

- Աճող հոսանքների լիցքաթափում. ավելորդ հոսանքները արագ ուղղորդում են գետնին՝ հոսանքն ի վար սարքավորումները պաշտպանելու համար։

- Համակարգի հուսալիության բարձրացում. կայծակի կամ լարման կտրուկ տատանումների պատճառով սարքավորումների խափանումների և անսարքությունների նվազեցում։

3.3 SPD-ի կիրառումը ֆոտովոլտային համակարգերում

Ֆոտովոլտային համակարգերի էլեկտրաէներգիայի լարման լարումից պաշտպանությունը պետք է նախագծված լինի մի քանի մակարդակներով՝

- Պաշտպանություն հաստատուն հոսանքի կողմից (ֆոտովոլտային մոդուլներից մինչև ինվերտոր):

- Տեղադրեք II տիպի SPD լարի մուտքային ծայրում՝ կայծակի առաջացման և շահագործման գերլարումներից խուսափելու համար։

- Տեղադրեք I + II տիպի SPD ինվերտորի հաստատուն լարման մուտքի ծայրում՝ ուղղակի և ինդուկցված կայծակի համակցված սպառնալիքը կանխելու համար։

- Պաշտպանություն փոփոխական հոսանքի կողմից (ինվերտորից մինչև ցանց):

- Տեղադրեք II տիպի SPD ինվերտորի ելքային ծայրում՝ ցանցային կողմի գերլարման ներթափանցումը կանխելու համար։

- Տեղադրեք III տիպի SPD բաշխիչ պահարանում՝ զգայուն սարքավորումների ճշգրիտ պաշտպանությունն ապահովելու համար:

3.4 Հոսանքի լարման պաշտպանիչներ ընտրելու հիմնական կետերը

- Լարման մակարդակի համապատասխանեցում. SPD-ի առավելագույն անընդհատ աշխատանքային լարումը (Uc) պետք է ավելի բարձր լինի, քան համակարգի լարումը (օրինակ՝ 1000V dc ֆոտովոլտային համակարգը պահանջում է SPD՝ Uc ≥ 1200V լարմամբ):

- Հոսանքի հզորություն. Հաստատուն հոսանքի կողմի SPD-ի անվանական լիցքաթափման հոսանքը (In) պետք է լինի ≥ 20 կԱ, իսկ առավելագույն լիցքաթափման հոսանքը (Imax)՝ ≥ 40 կԱ:

- Պաշտպանության մակարդակ. Արտաքին տեղադրումը պետք է համապատասխանի IP65 կամ ավելի բարձր պաշտպանությանը, հարմար է կոշտ միջավայրերի համար:

- Հավաստագրման ստանդարտներ. Համապատասխանում է IEC 61643-31 (ֆոտովոլտային հատուկ SPD-ների ստանդարտ) և UL 1449 և այլ միջազգային հավաստագրերի:

3.5 SPD չտեղադրելու հնարավոր ռիսկերը

- Սարքավորումների վնասում. ճշգրիտ էլեկտրոնային սարքերը, ինչպիսիք են ինվերտորները և մոնիտորինգի համակարգերը, խոցելի են լարման ալիքների ազդեցության նկատմամբ, և վերանորոգման ծախսերը բարձր են։

- Էլեկտրաէներգիայի արտադրության կորուստ. Կայծակի հարվածները առաջացնում են համակարգի անջատումներ, որոնք ազդում են էլեկտրաէներգիայի արտադրության շահույթի վրա։

- Հրդեհի վտանգ. գերլարումը կարող է էլեկտրական հրդեհներ առաջացնել՝ սպառնալիք ստեղծելով էլեկտրակայանի անվտանգության համար։

4. Գլոբալ PV ալիքային պաշտպանիչների շուկայի միտումները

4.1 Շուկայի պահանջարկի աճ

Ֆոտովոլտային տեղադրման հզորությունների արագ աճի հետ մեկտեղ, միաժամանակ ընդլայնվել է նաև լարման պաշտպանիչների շուկան։ Կանխատեսվում է, որ մինչև 2025 թվականը համաշխարհային ֆոտովոլտային SPD շուկայի չափը կգերազանցի 2 միլիարդ ԱՄՆ դոլարը՝ 15% բարդ տարեկան աճի տեմպով (CAGR):

4.2 Տեխնոլոգիական նորարարության ուղղություն

- Խելացի SPD. Հագեցած է հոսանքի մոնիթորինգի և խափանումների մասին ահազանգման գործառույթներով և աջակցում է հեռակառավարմանը։

- Ավելի բարձր լարման մակարդակներ. Ավելի բարձր լարման վարկանիշ ունեցող SPD-ները (օրինակ՝ 1500 Վ) դարձել են հիմնական միտում:

- Ավելի երկար ծառայության ժամկետ. նոր զգայուն նյութերի (օրինակ՝ ցինկի օքսիդի կոմպոզիտային տեխնոլոգիայի) կիրառումը բարձրացնում է SPD-ների դիմացկունությունը։

4.3 Քաղաքականություն և ստանդարտների առաջխաղացում

- Միջազգային ստանդարտները, ինչպիսիք են IEC 62305-ը (կայծակից պաշտպանության ստանդարտ) և IEC 61643-31-ը (ֆոտովոլտային SPD ստանդարտ), պահանջում են, որ ֆոտովոլտային համակարգերը հագեցած լինեն ալիքային լարման պաշտպանությունով։

- Չինաստանում «Ֆոտովոլտային էլեկտրակայանների կայծակնային պաշտպանության տեխնիկական բնութագրերը» (GB/T 32512-2016) հստակ սահմանում են SPD-ի ընտրության և տեղադրման պահանջները:

5.Եզրակացություն. ֆոտովոլտային արդյունաբերությունը չի կարող առանց լարման պաշտպանիչների

Ֆոտովոլտային արդյունաբերության արագ զարգացումը մեծ խթան է հաղորդել համաշխարհային էներգետիկ անցմանը: Այնուամենայնիվ, կայծակի հարվածները և լարման տատանումների ռիսկերը չեն կարող անտեսվել: Ֆոտովոլտային համակարգերի անվտանգ շահագործման հիմնական երաշխիքը հանդիսացող լարման տատանումների պաշտպանիչները կարող են արդյունավետորեն նվազեցնել սարքավորումների վնասման ռիսկը, բարելավել էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը և երկարացնել համակարգի կյանքի տևողությունը: Ապագայում, ֆոտովոլտային կայանքների շարունակական աճի և խելացի ցանցերի զարգացման շնորհիվ, բարձր արդյունավետությամբ և բարձր հուսալիությամբ SPD-ները կդառնան ֆոտովոլտային էլեկտրակայանների էական բաղադրիչներ:

Ֆոտովոլտային ներդրողների, EPC ընկերությունների և շահագործման ու սպասարկման թիմերի համար միջազգային չափանիշներին համապատասխանող բարձրորակ լարման պաշտպանիչների ընտրությունը կարևորագույն միջոց է՝ էլեկտրակայանի երկարաժամկետ կայուն գործունեությունն ապահովելու և ներդրումների եկամտաբերությունը մեծացնելու համար։