Эра 2000 В наступает: готовы ли ваши солнечные модули
Содержание
Краткий ответ: Фотовольтаическая отрасль движется к системному напряжению 2000 В, по сравнению с 1500 В, которые являются стандартом сегодня, и уровнями 1000 В и 600 В до этого. Изменение исходит со стороны системы, где более высокое напряжение постоянного тока позволяет одной строке нести больше модулей и сокращает количество инверторов, объединителей и кабельных линий для той же установленной мощности — именно поэтому эта тема быстро развивается в планировании коммунального масштаба. Для производителей модулей и элементов последствием является требование к тестированию, а не изменение конструкции: испытания на изоляцию, hipot и влажностный ток утечки должны быть указаны для более высокого класса напряжения, а внутренние расстояния модуля и диэлектрическая прочность герметика становятся ограничивающими факторами. Производители с мощностью в классе 5 ГВт уже получают запросы на котировки в соответствии с более высоким стандартом напряжения на выставочных этапах, таких как SNEC 2026.
Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech
Эра 2000 В наступает: готовы ли ваши солнечные модули и элементы?
В последнее время вопрос, который производитель модулей Лао Ли слышит чаще всего, прост: «Когда ваши модули на 2000В будут готовы?»
У него пока нет четкого ответа.
Эффективность ячейки — не главная проблема. Ведущие TOPCon производители уже приближают серийную эффективность к 27%, а Zhonghuan New Energy сообщает о 27,2%. На SNEC 2026 ведущие компании также представили показатели эффективности модулей выше порога 27%.
Что не дает ему спать — это что-то менее заметное: достаточно ли нескольких десятков миллиметров изоляционного пути между солнечными элементами и алюминиевой рамой для системы на 2000В?
Это беспокойство не ограничивается одним производителем. В марте 2026 года HJT модуль Huasun на 2000В получил сертификацию от TÜV SÜD. Ранее JinkoSolar и Trina Solar уже получили сертификацию UL для модулей на 2000В. Разработка модулей движется быстро, но технические детали этого перехода на более высокое напряжение все еще широко не поняты.
Эта статья сосредоточена на одном из самых важных и легко упускаемых из виду аспектов конструкции модулей на 2000В: длина пути утечки.
Почему переход на 2000В?
История повышения напряжения фотоэлектрических систем — это также история сокращения кабелей, фундаментов, монтажных конструкций и требований к земле:
600В → 1000В → 1500В → 2000В
Более высокое системное напряжение позволяет подключать больше модулей в одну цепочку. Переход с 1500В на 2000В представляет собой увеличение напряжения на 33%, поскольку 2000 ÷ 1500 = 1,333. Теоретически количество модулей в каждой цепочке может увеличиться на аналогичную пропорцию.
Более длинные цепочки могут уменьшить количество кабелей постоянного тока, монтажного оборудования, фундаментов и земли, необходимых для солнечного проекта промышленного масштаба.
S&P Global прогнозирует, что мировые поставки продукции на 2000В могут вырасти с менее чем 5 ГВт в 2026 году до 380 ГВт в 2030 году. К концу 2030 года ожидается, что продукция на 2000В будет составлять 77% мирового рынка проектов промышленного масштаба.
Компания Huasun рассчитала экономику для морского фотоэлектрического проекта в Цзимо, провинция Шаньдун. По сравнению с решением на основе TOPCon с напряжением 1500 В, их решение на основе HJT с напряжением 2000 В, как сообщается, снижает затраты на баланс системы примерно на 0,24 юаня за ватт. Для электростанции мощностью 1 ГВт это представляет собой потенциальную экономию примерно в 240 миллионов юаней. Внутренняя норма доходности проекта, по оценкам, увеличится на 0,35 процентных пункта.
Но 2000 В не обходится без дополнительных рисков. Согласно определениям UL, 2000 В постоянного тока уже считается высоким напряжением. Система сталкивается с более высокими рисками пробоя диэлектрика, токов утечки, дуговых разрядов, поражения электрическим током и возгорания.
Каждая сумма, сэкономленная на уровне системы, должна быть подкреплена более надежной изоляцией на уровне модуля.
Ключевой вопрос
Вопрос, обсуждаемый здесь, прост: при напряжении 2000 В как можно обеспечить достаточный путь изоляции между внутренними токоведущими частями и доступными проводящими частями, и как производители могут достичь этого, не жертвуя слишком большой активной площадью?
Что на самом деле означает путь утечки
Два расстояния: одно выдерживает переходные процессы, другое должно сохраняться десятилетиями
В конструкции безопасности модулей используются два разных расстояния, и их часто путают.
Зазор — это кратчайшее расстояние по воздуху между двумя проводящими частями. Он защищает от кратковременных событий, таких как импульсы молнии и электрические перенапряжения. После кратковременного разряда воздух может восстановить свои изоляционные свойства.
Путь утечки — это кратчайший путь между двумя проводящими частями, измеренный вдоль поверхности изоляционного материала. Он защищает от поверхностного трекинга. Пыль поглощает влагу, ток утечки создает тепло, поверхность начинает обугливаться, и может образоваться постоянный проводящий путь. В отличие от воздуха после кратковременного разряда, поврежденная поверхность изоляции не восстанавливается.
Распространенное отраслевое сравнение использует двух муравьев. Зазор — это путь, который пролетает муравей с крыльями, летя прямо по воздуху. Путь утечки — это путь, который проползает муравей без крыльев по поверхности. Поскольку не каждый путь разряда может проходить через воздух, требуемый путь утечки обычно длиннее, чем зазор.
Электрический трекинг: хроническая проблема для наружных модулей
Путь утечки в первую очередь предназначен для предотвращения электрического трекинга. Цепочка отказов выглядит следующим образом:
Пыль и влага накапливаются на поверхности → образуется электролитическая пленка → ток утечки под рабочим напряжением выделяет тепло Джоуля → влага испаряется, и поверхность обугливается → возникает невидимый токопроводящий путь → изоляция окончательно выходит из строя → становится возможным короткое замыкание или пожар
Наружные модули особенно подвержены этому. Пыль, соляной туман, конденсат и птичий помет могут способствовать образованию электролитической пленки.
Именно поэтому влагозащитные барьеры также являются частью обсуждения путей утечки. Влага ускоряет поверхностное трекингообразование. Блокирование влаги устраняет один из основных компонентов, необходимых для реакции.
CTI: Естественная устойчивость материала к трекингу
Изоляционные материалы сильно различаются по своей устойчивости к трекингу. Стандарты классифицируют эту характеристику с помощью CTI, или сравнительного индекса трекингостойкости.
CTI представляет собой максимальное напряжение, при котором поверхность материала может выдержать 50 капель электролита без возникновения трекингового отказа. Более высокий CTI означает лучшую устойчивость к трекингу и может позволить сократить путь утечки.
| Группа материалов | Диапазон CTI |
|---|---|
| Группа I | CTI ≥ 600 В |
| Группа II | 400 В ≤ CTI < 600 В |
| Группа IIIa | 175 В ≤ CTI < 400 В |
| Группа IIIb | 100 В ≤ CTI < 175 В |
Проектирование солнечных модулей обычно начинается с предположений о степени загрязнения 2 и группе материалов IIIa, затем определяется необходимое расстояние в зависимости от напряжения системы и применимого стандарта.
Когда CTI материала ниже, требуется большее расстояние для компенсации. Это первое жесткое правило проектирования путей утечки.
Четыре основные зоны путей утечки внутри солнечного модуля
| Зона пути утечки | Конструктивные особенности |
|---|---|
| Солнечный элемент до алюминиевой рамы | Путь проходит по поверхности герметизирующего материала. Обычно это самый длинный и наиболее тщательно проверяемый путь, что делает его основной целью для оптимизации конструкции. |
| Элемент к элементу или цепочка к цепочке | Эталонное расстояние относительно невелико. Для системы 1 кВ теоретическое значение составляет приблизительно 1,71 мм. |
| Шина или вывод к краю модуля | Требования уже становились более строгими в эпоху 1500В. Конструкция на 2000В оказывает еще большее давление на эту область. |
| Клеммы распределительной коробки и поверхность между клеммой и корпусом | Для системы на 1кВ теоретическое эталонное значение составляет примерно 14,3 мм. Структура распределительной коробки и материалы становятся критическими при повышении напряжения. |
Расстояние не увеличивается линейно с напряжением
Здесь есть неприятная инженерная реальность. Конструкция на 1500В уже близка к верхнему пределу таблиц стандарта IEC 60664-1 и часто требует интерполяции. Конструкция на 2000В выходит за пределы обычного диапазона таблиц, поэтому требования сертификации зависят от дополнительных интерпретаций стандарта и экстраполяции.
В начале 2024 года UL выпустило требования для сертификации модулей на 2000В в соответствии с UL 61730. Одной из целей этого решения было определение того, как следует оценивать такие конструкции с более высоким напряжением.
При 1500В путь утечки на стороне инвертора может уже достигать примерно 12,5–16 мм после интерполяции. Внутренние части модуля заключены в изоляционные материалы, поэтому их теоретические расстояния могут быть меньше. Тем не менее, повышение системного напряжения с 1500В до 2000В не означает, что требуемое расстояние увеличивается только на 33%.
Концентрация электрического поля и риск образования токопроводящих дорожек становятся более серьезными при более высоком напряжении. Поэтому проблема изоляции может возрастать быстрее, чем номинальное соотношение напряжений.
Если перевести на язык производственной линии, проблема ясна. Если расстояние между ячейками и рамой слишком мало, модуль может не пройти сертификацию на 2000В. Если расстояние увеличить слишком сильно, в доступную площадь помещается меньше ячеек или активная площадь уменьшается, что снижает мощность модуля.
Это и есть настоящая проблема проектирования, которую инженерам модулей предстоит решить в эпоху 2000В.
Как создаются модули на 2000В
Подход, использованный в модуле Huasun 760HV, заслуживает внимания:
Его технология бутилового торцевого уплотнения обеспечивает очень высокую изоляционную способность, значительно снижая требование к пути утечки, что позволяет модулю стандартного формата поддерживать системное напряжение 2000В.
Проще говоря, в традиционных конструкциях используется больше расстояния для обеспечения безопасности. Этот подход использует лучшие материалы чтобы компенсировать часть этого расстояния.
Почему бутиловый герметик работает
Бутиловый герметик в основном основан на бутилкаучуке (IIR) и полиизобутилене (PIB). Он выполняет три важные функции:
Электроизоляция: Бутиловые материалы обладают высоким удельным объемным сопротивлением. Кромочная уплотнительная лента также может служить изоляционным барьером.
Защита от влаги: Бутиловые герметики имеют очень низкую скорость пропускания водяного пара по сравнению с обычными инкапсулянтами на основе EVA или POE. Блокирование влаги на кромке помогает устранить основную причину электрического трекинга.
Устойчивость к воздействию окружающей среды: Бутиловые герметики обеспечивают устойчивость к соляному туману, аммиаку и вибрации. Эти свойства особенно важны для морских проектов, прибрежных зон, ферм и объектов химической промышленности.
Один материал решает две проблемы одновременно. Он помогает сократить требуемый по проекту физический путь изоляции и уменьшает проникновение влаги, которая может способствовать поверхностному трекингу.
Именно поэтому бутиловый продукт First Applied Material получил, как сообщается, первый сертификат TÜV по стандарту IEC 62788-5-1 для кромочных герметизирующих материалов фотоэлектрических модулей. Материальная сторона отрасли уже готовится к более широкому внедрению систем на 2000 В.
Huasun использует бутиловое кромочное уплотнение во всей линейке своих HJT-модулей. Сообщается, что ее модули прошли испытание импульсным напряжением 42,3 кВ, что выше требования в 34 кВ, указанного в издании IEC 61730-1 2023 года.
Другие конструктивные меры
Бутиловое кромочное уплотнение — не единственный метод. Производители комбинируют несколько подходов:
Кромочные изоляционные компоненты: Между кромкой ламината и алюминиевой рамой может быть вставлен изолирующий компонент. Это удлиняет путь по поверхности без необходимости такого же увеличения расстояния до края стекла. Такие компании, как JinkoSolar, разработали патентные решения в этой области.
Оптимизированные конструкции распределительных коробок: Более высокие рёбра, внутренние перегородки и рёбра для путей утечки увеличивают поверхностный путь между клеммами. Стандарты сертификации для 2000V распределительная коробкаes и соединителей уже вводились в 2023 году.
Материалы с более высоким CTI: Переход на материалы лучшей группы для корпусов распределительных коробок и других изолирующих деталей может создать больший запас по конструкции, не полагаясь исключительно на физическое расстояние.
Патент компании EGing Photovoltaic описывает расстояние утечки по краю не менее 15 мм. Данная конструкция предназначена для улучшения характеристик модуля по выдерживаемому напряжению и поддержки системного напряжения 2000 В вместе с испытаниями импульсным напряжением выше 24 кВ.
Сколько это стоит?
Бутиловый герметик не бесплатен. Он добавляет требования к материалам и вводит дополнительные точки контроля технологического процесса.
Расчет на уровне системы по-прежнему важнее. Заявленная экономия на балансе системы (BOS) у Huasun составила 0,24 юаня/Вт, в то время как дополнительные материальные затраты на модуль могут измеряться десятками юаней. Если эти цифры подтвердятся на уровне проекта, экономия на системе значительно превысит увеличение затрат на модуль.
Это основная экономическая логика, поддерживающая переход на 2000 В.
Три проблемы, которые решены не полностью
Расстояние утечки против активной площади генерации электроэнергии
Расстояние утечки работает как арендная плата, выплачиваемая площадью модуля. Чем больше места зарезервировано для изоляции, тем меньше места остается для генерации электроэнергии.
Модуль Huasun 760HV использует бутиловый герметик, чтобы вернуть часть этой площади. Сообщается, что его коэффициент отношения площади элемента к площади модуля составляет 95,8%, с увеличением эффективной площади генерации на 2,1%, увеличением мощности модуля на 20 Вт и повышением эффективности на 0,66%.
Конкуренция между модулями на 2000 В частично сведется к одному вопросу: кто сможет обеспечить достаточную изоляцию с меньшей неактивной краевой площадью?
Модули движутся быстрее, чем вспомогательное оборудование
Промышленность все чаще считает модули на 2000 В коммерчески жизнеспособными, но модернизация инверторов, распределительных коробок, выключателей, разъемов и другого системного оборудования все еще продолжается.
На форуме по высоковольтным экосистемам в 2026 году эксплуатационные данные инвертора Huawei мощностью 460 кВт на демонстрационной электростанции были использованы для демонстрации того, что его способность выдерживать напряжение может соответствовать системным требованиям.
В настоящее время модули опережают части вспомогательной электрической системы. Это реальное состояние рынка 2000 В.
Сертификация опережает долгосрочные полевые данные
JinkoSolar получила то, что было описано как первый в мире сертификат UL для модуля на 2000 В в 2024 году. В сентябре 2025 года в Вэньчане, провинция Хайнань, была создана первая база сертификации полевых демонстраций для фотоэлектрических систем на 2000 В, эксплуатируемая компанией Datang Hainan.
Сертификация проверяет, соответствует ли конструкция заданным лабораторным требованиям. Полевая валидация проверяет, сможет ли конструкция прослужить 25 лет на открытом воздухе.
На второй вопрос только начинают находить ответ.
Практические выводы
Распространенное мнение в отрасли заключается в том, что основное окно внедрения систем на 2000 В может наступить в период с конца 2027 по 2028 год. Если этот прогноз верен, то сейчас время для планирования, а не для ожидания.
Трем группам следует уделить особое внимание.
Для инженеров по модулям: Первая переменная проектирования в эпоху 2000 В смещается с одной лишь эффективности на полный путь изоляции. Рассчитайте расстояние утечки до окончательной компоновки ячеек. Обратный порядок может привести к дорогостоящим проблемам с сертификацией в дальнейшем.
Для инженеров по технологиям и материалам: Нанесение бутила станет новой точкой контроля процесса. Равномерность покрытия, адгезия к стеклу и задняя пленкаs, размеры материала, непрерывность края, а также поведение при отверждении или сшивке — всё это может влиять на выход годной продукции и надёжность. Эти процессы следует проверять на производственной линии до того, как продукты на 2000V выйдут в массовое производство.
Для инженеров по качеству и сертификации: Переход с 1500 В на 2000 В изменяет запас прочности, требуемый для испытаний на диэлектрическую прочность, утечку во влажном состоянии, сопротивление изоляции и импульсное напряжение. Понимание применимых требований к испытаниям на 2000 В может стать одним из самых ценных технических навыков в ближайшие два года.
Последний пункт прост: солнечные элементы определяют верхний предел эффективности преобразования, но материалы кромки могут определять верхний предел напряжения системы. Фотоэлектрическая отрасль годами спорила об эффективности. Следующая крупная инженерная битва будет вестись за изоляцию.
Опрос читателей
Как вы думаете, когда системы на 2000 В достигнут массового внедрения?
Поделитесь своим мнением и расскажите, насколько ваша компания продвинулась в разработке модулей на 2000 В.
Темы: Модули на 2000 В, фотоэлектрические технологии, расстояние утечки, бутиловый герметик, HJT, TOPCon, конструкция модулей
Мнение Ooitech
Ключевой производственной задачей будет контроль всего процесса изоляции кромок, а не просто добавление бутилового герметика к существующей конструкции модуля. Размещение материала, точность укладки, поведение при ламинации, допуски на рамку, испытание на влажную утечку и EL-инспекция должны работать как единое технологическое окно. Модуль на 2000 В может пройти прототипное испытание и всё равно столкнуться с трудностями при серийном производстве, если эти допуски не будут заложены в линию с самого начала.
