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组串式逆变器的发展趋势和挑战-无风扇设计(图)

2014-03-28 09:43
九一隐士
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  随着全球煤炭、石油资源的衰竭和世界各国对环境污染的重视,太阳能等可再生能源并网发电技术及应用成为热点。其中光伏逆变器作为太阳能发电系统的核心设备,其可靠性决定着光伏系统的安全运行,而影响光伏逆变器可靠性的重要因素之一就是逆变器的散热性能。逆变器的核心器件功率开关对温度比较敏感,温度的变化会影响其开通和关断过程,当温度过高时会导致功率开关性能衰减甚至损坏,因此逆变器的散热方案优劣决定着产品的性能和质量。

  近年来,组串式地面电站在全球得到广泛应用。相比集中式电站,组串式电站有明显优势,具体体现在以下几点:发电量高,占地面积小,无需机房,运行可靠,维护方便简单。特别是针对分布式屋顶、山地丘陵项目,组串式方案有着无可比拟的优势。

  光伏电站一般选在沙漠、高原等阳光充足的地方,这些区域冬季温度极低,夏季温度非常高,风沙大,海拔高,光照强,有些站点甚至位于海边,腐蚀性强。在这些应用场景中,组串式逆变器通过挂墙、挂光伏板支架或者挂独立安装架等方式直接暴露在室外,外部部件被雨水、沙尘腐蚀和老化风险严重。如何做到既能适应恶劣环境,又能满足逆变器的散热,成为了大家最关心的问题。

  一.组串式逆变器业界常用散热方式及问题

  逆变器散热主要有自然散热和风冷散热两种方式,影响散热能力的关键因素是对流换热系数。一般情况下,风冷散热的换热系数比自然对流高一个数量级,因此在组串式逆变器外部增加风扇可以大大提升散热能力,行业厂商普遍采用这种方式散热。但组串式逆变器应用环境较差,其对外部风扇的防护性能要求较高。当前室外型风扇防护等级一般只能达到IP54/IP55,外部有风扇设计导致整体系统防护等级无法达到IP65。同时为了避免雨水直接冲刷风扇,设计散热方案时,风道会变得很复杂,风道形式受限,一旦风扇失效,散热能力衰减严重,这样会使得逆变器输出功率降额,发电量减少,严重影响客户利益。更为关键的是,因风扇常年暴露在雨水和沙尘中,腐蚀严重,寿命急剧下降,逆变器生命周期内需要多次更换风扇,维护成本极高。

  下图为某户外环境电站,逆变器运行一年后,风扇积灰和腐蚀的剖析图片,从图片可以看出,腐蚀情况非常严重。

组串式逆变器的发展趋势和挑战-无风扇设计

  图1 某户外电站逆变器风扇积尘腐蚀示意图

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