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箱式光伏逆變站的認(rèn)識誤區(qū)
一,兆瓦級箱式逆變站的發(fā)展歷程
兆瓦級箱式逆變站作為大功率集中式逆變器的一種升級版,顛覆了傳統(tǒng)光伏電站的建設(shè)模式,為客戶帶來更便利的電站解決方案。在國外SMA于2011年推出了1MW、1.25MW逆變單元解決方案,而在國內(nèi)陽光電源和特變電工也于2011年就推出了以彩鋼房為載體的1MW箱式逆變站,但彩鋼房的強(qiáng)度、防護(hù)性能較差,無法適應(yīng)大型地面電站中惡劣的自然環(huán)境,所以隨著技術(shù)的發(fā)展,2011年陽光電源和特變電工相繼推出了以標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為載體的兆瓦級逆變單元。改良后的箱式逆變站對散熱和防腐重新做了設(shè)計(jì),鋼板強(qiáng)度更高,防腐設(shè)計(jì)更優(yōu)良,散熱效果更出色,完全能夠應(yīng)用在環(huán)境惡劣的光伏項(xiàng)目中。
二、兆瓦級箱式逆變站的認(rèn)識誤區(qū)
兆瓦級箱式逆變站是將并網(wǎng)逆變器(集成直流配電柜)、通訊柜、綜合柜等設(shè)備集中安裝在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中。在機(jī)房運(yùn)抵項(xiàng)目現(xiàn)場后,用戶僅需完成簡單的地基施工、現(xiàn)場安裝及外部接線即可,相比傳統(tǒng)方案,能夠有效縮減現(xiàn)場建站時(shí)間,降低現(xiàn)場施工、接線、安裝難度,提升建站效率。
兆瓦級箱式逆變站的出現(xiàn)是光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備日趨成熟化的一種表象,也是光伏電站建設(shè)走向便捷、快速的關(guān)鍵。雖然兆瓦級箱式逆變站大規(guī)模應(yīng)用已有多年,但是仍然有很多設(shè)計(jì)人員和投資商對這種產(chǎn)品的認(rèn)識存在誤區(qū)。
(1)誤區(qū)一:兆瓦級箱式逆變站無法適應(yīng)惡劣的運(yùn)行環(huán)境
這種認(rèn)識誤區(qū)的存在源于兩方面,一方面是對集裝箱材質(zhì)及表面處理方式不了解,另一方面是因行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,造成以點(diǎn)帶面的結(jié)論。實(shí)際上優(yōu)秀的逆變器廠商對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品工藝有著極高的要求,特別是對戶外設(shè)備的材料強(qiáng)度、防護(hù)和防腐蝕要求非常高。
a.箱體材料選型
兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體采用不低于2mm的瓦楞鋼板(將冷軋鋼板經(jīng)過彎折加工而成,增加鋼板的強(qiáng)度)整體焊接而成,集裝箱重量達(dá)3噸左右,強(qiáng)度可抗8級以上地震及16級強(qiáng)風(fēng)破壞。
b.防護(hù)方案
兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體采用整體焊接成型,箱體自身不會出現(xiàn)漏水、進(jìn)灰的情況,而且對于可能進(jìn)灰和漏雨的進(jìn)出風(fēng)口處,也做了周到的細(xì)致的設(shè)計(jì)。
進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì):兆瓦級箱式逆變站進(jìn)風(fēng)口通常采用防雨、防沙百葉,百葉窗采可在180°范圍內(nèi)防護(hù)任何方向的噴濺水進(jìn)入機(jī)房,同時(shí)可防止大顆粒風(fēng)沙進(jìn)入,加上網(wǎng)格PPI達(dá)到30的聚氨酯防塵網(wǎng),完全能夠?qū)崿F(xiàn)防雨、防沙的功能。
出風(fēng)口設(shè)計(jì):兆瓦級箱式逆變站出風(fēng)口采用通風(fēng)彎頭+防塵網(wǎng)的防護(hù)方式,機(jī)房外部的通風(fēng)彎頭出風(fēng)口朝下,配合網(wǎng)格PPI達(dá)20的防塵網(wǎng),在有效避免強(qiáng)風(fēng)直吹出風(fēng)口導(dǎo)致風(fēng)向逆流的同時(shí),防止風(fēng)沙、雨水從出風(fēng)口進(jìn)入機(jī)房內(nèi)部。
c.防腐蝕方案
兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體表面采用噴砂除銹+三層漆面噴涂多重處理方案,防止風(fēng)沙吹打和鹽霧造成的漆面脫落腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。
噴砂除銹處理:通過噴砂將集裝箱體表面的的污垢、油脂、鐵銹、氧化皮、焊渣除去,經(jīng)過噴砂處理后漆面的附著性更好,確保漆面在機(jī)房運(yùn)行壽命內(nèi)不脫落。
三層漆面噴涂:箱體表面采用三層防腐蝕油漆噴涂處理,底漆采用附著力極強(qiáng)的環(huán)氧富鋅漆,為箱體提供最直接的防腐保護(hù);中間漆采用具有良好附著力和封閉性能的環(huán)氧云鐵漆,增加漆面水、電解質(zhì)的屏蔽作用;面漆采用可抵抗紫外線的聚氨酯漆,能夠防止漆面老化,保持光澤。
通過以上防護(hù)及防腐蝕處理方案,完全可確保箱式逆變站在各種惡劣環(huán)境下運(yùn)行。
(2)誤區(qū)二:兆瓦級箱式逆變站的散熱性能差
這種認(rèn)識誤區(qū)的存在源于對箱式逆變站的散熱設(shè)計(jì)不了解,錯(cuò)誤的認(rèn)為機(jī)房的體積小,空間緊湊,對散熱不利。實(shí)際上電力電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)是所有逆變器廠商最為關(guān)注的,也是最重要的一環(huán),優(yōu)秀的大機(jī)廠商完全能夠保障其產(chǎn)品的散熱性能。
a.進(jìn)出風(fēng)口設(shè)計(jì)
國內(nèi)目前主流的大機(jī)廠商基本上都采用10英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱作為載體,進(jìn)出風(fēng)設(shè)計(jì)基本一致,都采用兩側(cè)或單側(cè)進(jìn)風(fēng),兩側(cè)出風(fēng)的進(jìn)出風(fēng)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)方案從箱式逆變站誕生開始沿用至今,隨著逆變站體積的減小,冷空氣到逆變器進(jìn)風(fēng)口距離越來越短,反而更利于內(nèi)部設(shè)備的散熱。排風(fēng)方面,機(jī)房內(nèi)部逆變器采用了直接靠墻放置,逆變器出風(fēng)口直接對準(zhǔn)機(jī)房兩側(cè)的排風(fēng)口,不存在熱阻,直接將熱空氣排出機(jī)房。
b.充分的熱仿真
熱仿真目的:能夠在樣品和產(chǎn)品開始生產(chǎn)前確定消除散熱問題,確保產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)處于優(yōu)異水平。通過熱仿真能夠明顯看出關(guān)鍵發(fā)熱器件在設(shè)定工況下的溫度情況和熱流情況。
熱仿真條件:環(huán)境溫度50℃,海拔3000m,逆變器1.1倍過載。
熱仿真結(jié)論:所有關(guān)鍵器件均處于降額點(diǎn)溫度以下,確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
兆瓦級箱式逆變站熱仿真圖
c.嚴(yán)格的熱測試驗(yàn)證
將兆瓦級箱式逆變站放置于50±5℃的環(huán)境中,交流輸出電壓控制在315V±10V,直流側(cè)電壓控制在645V±20V。運(yùn)行6小時(shí),記錄被測樣品上各個(gè)測試點(diǎn)的溫度。
經(jīng)過實(shí)際的測試驗(yàn)證后,機(jī)房內(nèi)部環(huán)境溫度僅比外部環(huán)境溫度高2℃~3℃,內(nèi)部關(guān)鍵器件溫升都在降額設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以下。
綜上所述,體積的縮小并不代表散熱條件的惡劣,優(yōu)良的散熱設(shè)計(jì)是完全可以保證在提高設(shè)備功率密度的同時(shí),確保設(shè)備散熱的可靠性。
(3)誤區(qū)三:兆瓦級箱式逆變站的可維護(hù)性較差
這種認(rèn)識誤區(qū)的存在源于對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不了解,對目前逆變器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不明確。目前業(yè)內(nèi)優(yōu)質(zhì)的逆變器均采用器件模塊化設(shè)計(jì),關(guān)鍵部件如IGBT模塊、控制模塊、散熱風(fēng)機(jī)等均采用抽屜式模塊化設(shè)計(jì),故障定位后,20分鐘內(nèi)即可完成對故障模塊更換。另外,目前兆瓦級箱式逆變站均設(shè)有維護(hù)門,即便整機(jī)更換也是不在話下,根本不存在內(nèi)部設(shè)備維護(hù)難的問題。
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