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5 防沙防塵、防鹽霧比較

在逆變器使用壽命期限內(nèi)，空氣中的灰塵及沿海地區(qū)的鹽霧對逆變器整體及內(nèi)部零部件的壽命影響巨大。積累過多的灰塵可引起電路板電路失效或?qū)е聝?nèi)部接觸器接觸不良，鹽霧造成設(shè)備及元器件腐蝕，因此有逆變器在使用一段時間后，出現(xiàn)了控制失效、內(nèi)部異常短路等現(xiàn)象，甚至起火燃燒，造成重大事故和損失。現(xiàn)階段，灰塵和鹽霧不可能被機(jī)房或設(shè)備防塵濾網(wǎng)完全過濾，因此，在風(fēng)沙、霧霾嚴(yán)重的地區(qū)或沿海鹽霧地區(qū)（也是我國土地資源和太陽能資源相對豐富的地區(qū)），兩者對逆變器乃至光伏電站的長期安全正常運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

 

圖8

5.1 直通風(fēng)式散熱方案

行業(yè)內(nèi)集中式逆變器和逆變器房（箱），甚至部分組串式逆變器都普遍采用直通風(fēng)式散熱方案。空氣中的沙塵、微粒等伴隨逆變器和逆變器房（箱）中的空氣和熱量流動進(jìn)入逆變器內(nèi)部和逆變器房（箱），加之逆變器內(nèi)部電子元器件的靜電吸附作用，運(yùn)行一段時間后，逆變器內(nèi)部和逆變器房（箱）都沉積了大量的灰塵。同理，鹽霧也會以同樣的方式進(jìn)入箱房及逆變器內(nèi)部。

5.1.1 灰塵及鹽霧對電氣設(shè)備的主要危害

1）漏電失效、腐蝕失效。在空氣濕度較大時，吸濕后的灰塵導(dǎo)電活性激增，在元器件間形成漏電效應(yīng)，造成信號異?；蚋邏豪〈蚧穑踔炼搪贰Ｍ瑫r，因濕度增加，濕塵中的酸根和金屬離子活性增強(qiáng)，呈現(xiàn)一定酸性或堿性，對PCB的銅、焊錫、器件端點(diǎn)形成腐蝕效應(yīng)，引起設(shè)備工作異常。在沿海高鹽霧地區(qū)，腐蝕失效表現(xiàn)更加顯著。

2）散熱性能下降。積塵導(dǎo)致防塵網(wǎng)堵塞、設(shè)備散熱性能變差，大功耗器件溫度急劇上升，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致IGBT器件損壞。

5.1.2 運(yùn)維清掃的困難及成本

多數(shù)光伏電站建設(shè)區(qū)域遠(yuǎn)離城市與鄉(xiāng)村，給野外運(yùn)維清掃工作造成諸多不便。另外，光伏電站白天要發(fā)電，清掃拆卸只能晚上進(jìn)行。夏天逆變器房（箱）內(nèi)溫度高、蚊子多，冬天則是低溫嚴(yán)寒，工作人員手腳活動都受到影響；設(shè)備的局部地方還需要用專業(yè)工具，如空氣泵吹凈灰塵。因此，清掃工作耗費(fèi)了大量時間、人力和成本。
以西北風(fēng)沙地區(qū)100 MW電站為例，

10人1天只能清掃10臺機(jī)器。100 MW共有200臺機(jī)器，根據(jù)西北電站實際情況，每個月至少清掃一次，100 MW電站清掃一遍，正好需要20個工作日（1個月）。按此清掃頻率，1人1天工資200元，10人1天需要2000元；按照1個月20工作日計算，1年人力費(fèi)用就至少達(dá)到2000×20×12=48萬；在電站的生命周期25年內(nèi)，共需要25×48=1200萬元。一個100 MW電站生命周期內(nèi)的人力清掃費(fèi)用就達(dá)到0.12元/W，這個成本相當(dāng)驚人。如果進(jìn)一步考慮25年內(nèi)人力成本的上升和通脹因素，實際所付出的費(fèi)用還要遠(yuǎn)高于這個數(shù)值。

另外，防塵網(wǎng)每隔1～2個月需要進(jìn)行更換，還有專業(yè)的清洗工具采購和折舊、車輛及燃油投入，均給電站運(yùn)維帶來了實際的成本和困難。

5.2 熱傳導(dǎo)式散熱方案

對于采用熱傳導(dǎo)式散熱方案的逆變器，如華為組串式逆變器，因逆變器采用非直通風(fēng)式散熱方案，逆變器的防護(hù)能力達(dá)到IP65，能夠有效應(yīng)對沙塵影響，即使在風(fēng)沙及霧霾嚴(yán)重的地區(qū)，逆變器仍能輕松應(yīng)對沙塵威脅，完全實現(xiàn)免清掃、免維護(hù)，節(jié)省大量清掃成本和投入。另一方面，華為組串式逆變器優(yōu)異的熱設(shè)計方案匹配性能優(yōu)異的散熱材料也保證了華為逆變器可以從容應(yīng)對高溫環(huán)境。IP65的防護(hù)等級和卓越的散熱能力保證了華為組串式逆變器自身和光伏電站的長期、安全、正常、低成本運(yùn)行。

5.3 兩種散熱方案比較分析

兩種散熱方案對比計算數(shù)據(jù)見表2。經(jīng)比較，IP65防護(hù)等級的優(yōu)勢不可比擬。