很明確，當陽光輻照度達到1。7倍標準劑量，無論是屋頂分散式，還是地面電站，都將迎來大電流的終極挑戰。在大元件、大矽片的趨勢下，應對大電流的接線盒安全設計早已到了當前技術的極限能力。面對1696。8W/m2的輻照新紀錄，接線盒難道真的無解了嗎？
No
！
天無絕人之路，光伏自有智者加持，一種被稱為
“高溫自動關斷保護裝置
”的設計，完全可以幫助應對1。7倍光輻照記錄的挑戰。
1。
超大電流的
安全風險
其實超大電流並不可怕，可怕的是超大電流引起的區域性升溫和過熱，從而可能引發最大的安全風險 - 光伏元件自身的“起火風險”。
美國能源部剛剛釋出的1900萬美元資助研發的9個光伏相關專案中，第四個就是開發一種可以檢測和防止電弧引發火源，並可以在2秒鐘內關斷系統的聯結器。就是要消除光伏系統起火的根源。但電弧只是引發火源的一種形式，超大電流帶來的接線盒過載，元件過熱也是元件自身起火的重要誘因。
眾所周知，光伏元件的接線盒和電纜上的聯結器，由於金屬間接觸不良，二極體發熱，是元件中兩個比較容易產生高溫的發熱源並可能導致元件燒燬或引發起火的主要部件。
接線盒中，匯流帶和接線盒焊接不良，二極體和銅片焊接不良，二極體本身發熱，散熱矽膠導熱不良，電流過大，特別是工作一段時間後，由於室外晝夜溫度變化，元件冷熱應力交替作用，原本微小的接觸不良變得比較嚴重，聯結器中接觸電阻的變大，都會導致接線盒通電後，接線盒體和聯結器接觸面持續產生高溫。
超大電流還會對加劇熱斑效應，導致元件區域性溫度超過設計水平，甚至超過元件封裝材料的熔融溫度，直接影響電池、有機封裝材料的耐溫、防火能力，導致元件起火。
在某些特殊情況下，如2021年6月19日，國家光伏質檢中心（CPVT）銀川戶外實證基地安裝的10°傾角的總輻照度計，總輻照值達到1696。8 W/㎡。而此時，假設正好元件電池片出現遮擋，導致相應旁路保護二極體啟動導通，按全球光伏
《CPVT輻照度新紀錄1696.8 W/㎡，接線盒何去何從？》
計算，透過二極體的電流將遠遠超過設計額定值。導致的直接後果就是超大電流透過二極體產生超過接線盒安全使用的高溫，極有可能燒燬接線盒。
目前的光伏元件電路設計，只要有陽光照射，光伏元件就可以連續不斷地輸出能量，一旦出現上述接線盒發熱的任何一種異樣，都會導致元件發熱源的持續發熱，並超過接線盒或元件的設計保障能力，最終釀成大禍，形成光伏元件自身發熱高溫導致的“起火風險”。
2。
超大
電流
的應對方案
光伏系統中其它電器部件都帶有自我保護的斷路裝置，比如，匯流箱中有直流斷路器，產生高溫或透過過載電流時，斷路器都會自動跳閘，斷開輸出；逆變器不論組串式或集中式，也都在逆變器內有相應斷路器，可以做到自我保護。
反觀目前的光伏陣列設計，元件內部電路設計幾乎沒有任何形式的關斷措施。後果就是元件能量的持續輸出。
顯而易見，可以阻止接線盒和聯結器乃至元件持續高溫的方法只有切斷光伏系統中元件的電流，停止發熱源的持續加熱，具備類似的元件級“高溫斷路器”才能消除接線盒或聯結器的持續發熱以致高溫引發的火災。
如果接線盒內安裝了“
高溫自動關斷保護裝置
”，當由於接線盒本身故障，或者由於電流過大而導致二極體產生的高溫超過設定安全高溫閾值比如二極體的結溫200°C時，元件輸出電流將被自動關斷，二極體的溫度由於沒有電流透過而降溫。當輻照度降低後，假設恢復到1000W/m2以下後，透過二極體的電流產生的熱量也將回到安全溫度以下。這樣不僅保護了二極體，延長二極體使用壽命，而且，由於只考慮正常情況下電流，不再需要二極體自己生扛超大電流以及高溫，因此在選擇二極體的難度大大降低，比如說以前要雙芯才可以，如果增加了高溫自動關斷開關，可能適當尺寸的單芯二極體就可以滿足要求，既降低了接線盒的成本，又防止了接線盒的燒燬。相比更高電流等級的接線盒設計，採用安全關斷不僅省去了大電流接線盒的設計困難，降低了接線盒的選型成本，又預防了出現大電流和高溫時的安全風險，相當於對光輻照“
削峰
”，畢竟同時產生這麼大電流的高輻照和旁路保護二極體導通的時間不多。
3。
接線盒
自動
關斷
功能
的實現
讓光伏元件的接線盒在高溫時實現關斷，不僅避免了接線盒本身故障引起的升溫，也能避免超大電流引起的升溫，從而消除光伏元件自身的“起火風險“。
在元件接線盒內部，安裝一個“
開關
”，可以自動實時測量盒內部溫度，並在實時溫度超過設定高溫閾值後，能夠自動切斷元件電流、關斷元件輸出的“高溫斷路器”，就能阻止發熱源溫度繼續升高；而當發熱源實時溫度回落到設定安全低溫閾值後，又可以自動恢復元件輸出。
這種裝置，具有實時測量發熱溫度、關斷設定和溫度閾值復位功能，就能控制接線盒或聯結器的溫度，使發熱源的溫度始終執行在安全範圍內，徹底解決了光伏系統中光伏元件自身高溫導致的“起火風險“，避免了元件自身發熱引發的火災，消除了火災隱患。自動關斷和復位功能，使光伏元件在高溫情況下，成為具備自動關斷功能的電器產品，實現光伏系統中所有電器部件在高溫情況下都可以單獨自動“斷路”保護的發電系統。
高溫閾值可以設定在200攝氏度以下，和二極體廠家標稱的二極體結溫相似，這樣即消除了元件發熱引發的起火風險，也保證接線盒塑膠外殼始終在PPO的軟化溫度以下，保證接線盒外殼的機械強度，同時保證接線盒內部溫度始終低於二極體的結溫溫度，保證二極體在高溫高輻照環境下的PN接面功能，提高了二極體使用可靠性。
200攝氏度的設定還考慮到了柴油的燃點溫度220攝氏度。如果接線盒內沒有安裝這種高溫自動關斷保護裝置，接線盒產生持續超過200度的高溫時，對安裝了光伏電站的加油站的安全執行則是非常危險可怕的。
4。
超大電流真正
的
“
元件級
關斷
超大電流會引起光伏元件自身的“起火風險”。美國國家電工規範（National Electrical Code，簡稱NEC）2014年就提出了快速關斷這一屋頂光伏電站安全保護的概念，明確要求所有建築物上光伏系統都要安裝快速關斷開關，光伏系統電壓需要在10秒鐘內下降到30V以下。但2014版標準的快速關斷方案並沒有實現元件級別的關斷，屋頂上光伏陣列內仍舊存在直流高壓。在2017版的NEC690。12中，對此快速關斷又做了嚴格的要求，以距離到光伏方陣305mm為界限，在快速關斷裝置啟動30秒內，界限範圍外輸出電壓降低到30V以下，界線範圍內電壓降低到80V以下，也就是要求實現“元件級關斷”。此要求在2019年1月1日起開始生效；截止到2021年7月，已有37個州開始強制執行元件級關斷的屋頂光伏安全標準。
NEC2017版的元件級快速關斷應用產品主要包括功率最佳化器，外掛快速關斷裝置，以及和元件接線盒整合在一起快速關斷裝置。發生火災後，透過人工操作，切斷最佳化器電源，或切斷快速關斷裝置的供電系統（外掛以及和接線盒整合的），或人工拉斷逆變器的交直流開關，透過PLC通訊系統，發出訊號通知連線在元件接線盒輸出控制部分，切斷元件的直流輸出（或只提供1V以下的直流電壓）；在切斷電源30秒內，使光伏方陣內每個元件輸出電壓降至80V，光伏方陣外元件串輸出電壓降至30V，滿足人體接觸時的基本安全要求。
顯然，這些關斷應用產品中，只有和元件接線盒整合在一起的快速關斷裝置才能真正切斷元件電流的對外輸出。但透過PLC訊號控制接線盒輸出控制，在發生火災時能否有效就要大打折扣。
而如果能夠透過接線盒自身的檢測功能加裝快速關斷裝置，就能為真正的元件級關斷增加一重安全保障。
目前看既安裝了具有高溫自動關斷功能的光伏元件，同時又安裝符合NEC2017版標準的快速關斷裝置，才可以從根本上徹底消除光伏元件本身產生高溫導致起火的隱患。
5。
元件級
關斷
，
刻不容緩
整縣推進，如火如荼；戶用光伏，全面開花。十四五期間，光伏專案將全面進入平價時代。雙碳目標下，不管是呼叫屋頂資源發展分散式光伏，還是充分利用西北地區的陽光和土地資源，都將成為我國發展光伏產業的主流趨勢。
而應對大矽片的超大電流、超高輻照度的超大電流，以及接線盒故障等火災風險，元件級關斷正刻不容緩。
