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技術(shù)探討:自冷式光伏逆變器的溫升隱患

2018-05-31 16:32:15 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
炎熱的夏天,西北電站某自然冷卻的組串式逆變器出現(xiàn)了高溫降額運行現(xiàn)象。多個電站調(diào)研中也發(fā)現(xiàn),后臺監(jiān)控上顯示:自然冷卻的逆變器機器內(nèi)部環(huán)境溫度比強制風冷高10℃以上。真實數(shù)據(jù)表明,自然冷卻逆變器的安全性和壽命正面臨著巨大威脅。

某機構(gòu)曾按照接觸測溫方法對采用不同散熱方式的兩種結(jié)構(gòu)逆變器進行溫升測試,得到的結(jié)果如表1。

表1 不同廠家不同散熱方式組串式逆變器對比實驗

4、現(xiàn)場監(jiān)控顯示:自然冷卻逆變器內(nèi)部溫升高,高溫出現(xiàn)降額運行

夏天曾走訪寧夏某電站發(fā)現(xiàn),自然冷卻的組串式逆變器,中午環(huán)境溫度高的時候出現(xiàn)了降額運行,通過計算降額至少帶來每年1%以上的發(fā)電量損失。

近期走訪國內(nèi)某電站時也發(fā)現(xiàn),該電站同時安裝了自然冷卻和強制風冷兩種散熱方式的40kW組串式逆變器,通過實時上傳到監(jiān)控系統(tǒng)的逆變器內(nèi)部環(huán)境溫度可知,中午12:37左右該電站采用的自然冷卻的40kW組串式逆變器內(nèi)部環(huán)境溫度比強制風冷的至少高10度以上,如表2所示。根據(jù)電子器件壽命與環(huán)境溫度的“10度法則”,環(huán)境溫度每升高10度,電子器件壽命將減少一半。該測試環(huán)境溫度僅為20℃,且顯示的是內(nèi)部環(huán)境溫度,而不是元器件溫度,實際元器件溫升更高,特別是夏季高溫情況下。

表2 國內(nèi)某光伏電站強制風冷與自然冷卻逆變器內(nèi)部溫度實測對比

研究發(fā)現(xiàn)20kW以下逆變器可采用自然冷卻,例如通信上用的電源,功率小,大部分時間輕載工作,自然冷卻方式完全滿足要求。而逆變器大部分時間需滿載輸出。對于20kW以上的組串式逆變器,如果繼續(xù)采用自然散熱的方式,逆變器的體積和重量需要大幅度增加,進而導致成本的增加,而且安裝維護不方便。因此設計上需要尋找平衡點。這也是導致自然冷卻方式散熱效果差的根本原因。20kW以上逆變器采用強制風冷散熱是主流解決方案,如SMA、ABB等知名廠家的產(chǎn)品,IP65防護等級、25年長壽命的風扇完全滿足使用要求。

國內(nèi)某采用自然冷卻的組串式逆變器正是因為散熱性能不好的緣故,容量設計上總是短斤缺兩,40kW逆變器直流輸入僅6串。如果考慮10%的直流側(cè)損耗和不同地區(qū)光照條件差異,實際到逆變器直流側(cè)的容量不到36kW,逆變器交流輸出容量僅為其標稱額定功率值的80%左右,系統(tǒng)一直處于降功率運行狀態(tài),間接的提高了用戶的投資成本。既便如此,現(xiàn)場仍然出現(xiàn)了高溫降額運行的現(xiàn)象,進一步影響了發(fā)電量收益。

5、結(jié)論

(1)Photon溫升測試是在開蓋情況下進行的,與實際工況不同,且逆變器結(jié)構(gòu)不同,無法測試到真正的最高溫度點,因此直接對比不合理,有斷章取義的嫌疑;

(2)使用熱電阻標準測試方法,相同測試條件下,采用自然冷卻方案的組串式逆變器內(nèi)部各器件溫度比強制風冷方案高15℃~27℃。

(3)國內(nèi)多個電站的實測結(jié)果也顯示,采用自然冷卻的逆變器內(nèi)部環(huán)境溫度比強制風冷至少高10℃以上,高溫下出現(xiàn)了降額運行情況;

(4)如此高的溫升,如何保證逆變器高溫下不出現(xiàn)降額運行,又如何滿足25年的壽命要求呢?

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責任編輯:蔣桂云

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