隨著全球煤炭、石油資源的衰竭和世界各國(guó)對(duì)環(huán)境污染的重視，太陽(yáng)能等可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用成為熱點(diǎn)。其中光伏逆變器作為太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其可靠性決定著光伏系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而影響光伏逆變器可靠性的重要因素之一就是逆變器的散熱性能。逆變器的核心器件對(duì)溫度比較敏感，溫度的變化會(huì)影響其開通和關(guān)斷過程，當(dāng)溫度過高時(shí)會(huì)導(dǎo)致功率開關(guān)性能衰減甚至損壞，因此逆變器的散熱方案優(yōu)劣決定著產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
近年來，組串式逆變器在地面電站中得到了廣泛應(yīng)用。相比集中式方案，組串式更有明顯優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：發(fā)電量高，占地面積小，無需機(jī)房，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為大型地面電站應(yīng)用的趨勢(shì)。
光伏電站一般選在沙漠、高原等陽(yáng)光充足的地方，這些區(qū)域冬季溫度極低，夏季溫度非常高，風(fēng)沙大，海拔高，光照強(qiáng)，有些站點(diǎn)甚至位于海邊，腐蝕性強(qiáng)。在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，組串式逆變器通過掛墻、掛光伏板支架或者掛獨(dú)立安裝架等方式直接暴露在室外，外部部件被雨水、沙塵腐蝕和老化風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重。如何做到既能適應(yīng)惡劣環(huán)境，又能滿足逆變器的散熱，成為了大家最關(guān)心的問題。
一．組串式逆變器業(yè)界常用散熱方式及問題
逆變器散熱主要有自然散熱和風(fēng)冷散熱兩種方式。通過組串式逆變器外部增加風(fēng)扇，提升散熱能力，行業(yè)廠商普遍采用這種方式散熱。但組串式逆變器應(yīng)用環(huán)境較差，其對(duì)外部風(fēng)扇的防護(hù)性能要求較高。任何風(fēng)扇都屬于易損部件，轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)有磨損，且不會(huì)絕對(duì)防塵。惡劣的外部環(huán)境會(huì)加速風(fēng)扇老化。對(duì)于長(zhǎng)達(dá)25年運(yùn)營(yíng)周期的光伏電站是不可用的，需要不定期更換，給光伏電站帶來無休止的麻煩。
當(dāng)前室外型風(fēng)扇防護(hù)等級(jí)一般只能達(dá)到IP54/IP55，外部有風(fēng)扇設(shè)計(jì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)防護(hù)等級(jí)無法達(dá)到IP65。同時(shí)為了避免雨水直接沖刷風(fēng)扇，設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，風(fēng)道會(huì)變得很復(fù)雜，風(fēng)道形式受限，一旦風(fēng)扇失效，散熱能力衰減嚴(yán)重，這樣會(huì)使得逆變器輸出功率降額，發(fā)電量減少，嚴(yán)重影響客戶利益。更為關(guān)鍵的是，因風(fēng)扇常年暴露在雨水和沙塵中，腐蝕嚴(yán)重，壽命急劇下降，逆變器生命周期內(nèi)需要多次更換風(fēng)扇，維護(hù)成本極高。
下圖為某戶外環(huán)境電站，逆變器運(yùn)行一年后，風(fēng)扇積灰和腐蝕的剖析圖片，從圖片可以看出，腐蝕情況非常嚴(yán)重。
圖1 某戶外電站逆變器風(fēng)扇積塵腐蝕示意圖
風(fēng)扇的失效模式與溫度關(guān)系很小，而主要由風(fēng)沙、腐蝕、轉(zhuǎn)動(dòng)磨損造成損壞。有外置風(fēng)扇的組串式逆變器，一般5-10年需要全部更換風(fēng)扇。那么常規(guī)的光伏電站，批量更換風(fēng)扇一次要損失多少錢呢？
我們以100MW電站為例，用40KW組串式逆變器，需2500臺(tái)。每臺(tái)逆變器4個(gè)風(fēng)扇，共10000個(gè)風(fēng)扇。
所需成本=10000*（65+50）=115萬(wàn)元（其中65元為風(fēng)扇成本，50原為更換人工成本）
風(fēng)扇故障造成的發(fā)電量損失=10000*40KW/2（平均功率）*3小時(shí)（故障平均中斷時(shí)間）*0.9元=54萬(wàn)元
因此，5-10年內(nèi)由于風(fēng)扇故障造成的更換成本和發(fā)電量損失共計(jì)約170萬(wàn)元。
而其實(shí)對(duì)客戶最大的傷害還在于，這會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)運(yùn)維效率，運(yùn)維人員將被大量浪費(fèi)在無效、無價(jià)值的維護(hù)工作上。
