前言INTRODUCTION
當(dāng)下，光伏組件的價格大幅上漲近20%，國際銅價近一年來大漲35%，在人力成本也逐年增加的情況下，國家光伏補(bǔ)貼卻逐步下降，所以光伏電站的投資成本壓力劇增。而在項目中使用鋁合金電纜，能大幅降低投資方的成本壓力，具有比較大的成本優(yōu)勢，可有效助力光伏平價上網(wǎng)。
本節(jié)小課堂將帶大家一起去看看工商業(yè)系統(tǒng)中鋁合金電纜的應(yīng)用。
PART1
光伏系統(tǒng)中的電纜
光伏電站的電纜分為直流電纜與交流電纜。組件與組件，組件與逆變器之間用的是直流電纜，但由于直流電纜多為戶外，因此我們對電纜的要求也會比較嚴(yán)格，必須具備耐候性強(qiáng)、抗侵蝕、耐磨損、高絕緣等特性，常用光伏認(rèn)證的專用直流電纜是PV1-F 1*4mm2或PV1-F 1*6mm2。而逆變器與匯流箱，匯流箱與并網(wǎng)柜之間用的是交流電纜，一般項目都采用動力電纜銅線或鋁線。
PART2
是銅線更優(yōu)，還是鋁線更勝一籌？
① 從基本性能角度來看
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對比項 |
銅芯電纜 |
鋁合金電纜 |
備注 |
結(jié)論 |
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彎曲半徑 |
15倍電纜外徑 |
7倍電纜外徑 |
使用鋁合金電纜能減小布局空間，更易于敷設(shè)，減少安裝成本 |
優(yōu)于銅 |
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反彈性能 |
高 |
比銅低40% |
鋁合金電纜易于彎曲成形 |
優(yōu)于銅 |
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鎧裝保護(hù) |
鋼帶鎧裝 |
帶聯(lián)鎖鎧裝 |
鋁合金電纜采用高強(qiáng)鋁鎂合金帶鎧裝，抗側(cè)壓性能更好，散熱更好 |
優(yōu)于銅 |
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抗疲勞 |
優(yōu) |
比銅纜高25% |
鋁合金電纜抗疲勞性比銅纜高25% |
優(yōu)于銅 |
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重量 |
重 |
輕 |
同樣線徑的鋁合金電纜重量只有銅纜的三分之一，節(jié)約配件和運(yùn)輸費(fèi)用 |
優(yōu)于銅 |
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抗腐蝕性 |
一般 |
優(yōu) |
在相同的外界條件下，鋁合金電纜的金屬流失速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于銅電纜，抗腐蝕性更優(yōu) |
優(yōu)于銅 |
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延展性 |
30% |
18% |
電工用銅的延展率在30%以上，而鋁合金僅為18% |
劣于銅 |
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熔點 |
1083℃ |
660℃ |
我們國家消防要求熔點不低于850，故在消防專用電纜不能使用 |
劣于銅 |
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電導(dǎo)率 |
100% IACS |
62% IACS |
鋁合金電纜截面擴(kuò)大1.5倍,導(dǎo)體電阻相當(dāng) |
劣于銅 |
② 從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看
從系統(tǒng)的設(shè)計方面來看，電纜的選型滿足需要以下幾個條件：1） 電纜載流量：一般會受電纜主體材料截面、敷設(shè)運(yùn)行方式、環(huán)境等因素影響；2） 電纜線損：交流電纜的線損不允許超過3%，一般要求不超過2%；3） 電纜壓降：根據(jù)GB/T 50797《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》，交流電壓降落不宜大于3%，一般要求不超過2%。從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看，系統(tǒng)的方案只要滿足載流量，電纜壓降和線損的要求即可，電纜選擇銅材質(zhì)還是鋁材質(zhì)都不受影響。
③ 從經(jīng)濟(jì)的角度來看以錦浪GCI-110K-5G機(jī)型為例，逆變器最大輸出電流183.8A，采用橋架敷設(shè)。線路電壓降計算公式如下：
舉例，以一個1MW電站為例，若采用8臺錦浪110KW逆變器，逆變器到并網(wǎng)點距離以120米左右進(jìn)行計算。錦浪110kW逆變器支持無零線輸出，對此我們將分別采用銅電纜和鋁電纜進(jìn)行計算，銅芯電纜需要3×95mm2，鋁芯電纜需要3×150mm2。
根據(jù)國內(nèi)某電纜廠家集采報價：ZRC-YJV22-3×95mm2單價：170元/m；ZRC-YJHLV22-3×150mm2單價：65元/m。
| 1MW工商業(yè)光伏電站線纜成本對比表 | ||||||
| 材質(zhì) | 直流線纜 | ZRC-YJV22-0.6/1kV-3*95mm2 | ZRC-YJHLV22-0.6/1kV-3*150mm2 | 總價（元） | 價差（元） | 單瓦價差（元/瓦） |
| 銅 | 13,000*2.65 | 960*170 | / | 197,650 | 100,800 | 0.1008 |
| 鋁 | 13,000*2.65 | / | 960*65 | 96,850 | ||
如上表所示，選用鋁合金線纜，每安裝1MW光伏電站可節(jié)約線纜總成本約10.08萬元，單瓦成本節(jié)約0.1元。
④ 從施工的角度來看
銅和鋁合金由于金屬材質(zhì)不同，如果直接接觸，存在電位差，在潮濕的空氣中會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，會增大接觸電阻使接頭處發(fā)熱，是系統(tǒng)安全運(yùn)行的隱患。因此當(dāng)項目采用鋁芯電纜時需要采用銅鋁轉(zhuǎn)端子，常見的銅鋁轉(zhuǎn)接端子如下圖所示。在電纜頭的制作上，無論銅電纜還是鋁合金電纜，交流電纜頭的壓接均需要采用液壓鉗壓接，鋁合金電纜相比于銅芯電纜線徑較粗，相對來說電纜頭施工難度會略微增加，但是電纜的重量較輕，敷設(shè)的難度相對也會有所降低。
小貼士 施工中電纜的彎曲半徑需要引起注意，如果電纜彎曲半徑超過規(guī)定要求，會造成電纜絕緣層及絕緣線芯的破壞，長時間使用，彎曲背面纜芯護(hù)層容易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，會降低電纜的使用壽命。由于一些電纜在進(jìn)入設(shè)備前都要穿過電纜管或橋架，而電纜管或橋架的彎曲半徑如果大了，施工時難度也會增加。
PART3
本堂總結(jié)
電纜載流能力建議為最大通過電流的1.25~1.5倍之間；
工商業(yè)及地面電站可選用鋁合金線纜優(yōu)化低壓側(cè)交流線纜成本；
戶用光伏電站不建議選用鋁合金線纜；
如現(xiàn)場端子經(jīng)過銅鋁轉(zhuǎn)換，請務(wù)必做好端子密封、防漏電措施；
注意配電箱里面斷路器的選型，避免鋁合金線纜不能接入。
