從散熱防塵看大型地面光伏電站的集裝箱方案情結(jié)

從2011年起，集裝箱式光伏系統(tǒng)接入解決方案開始應用到國內(nèi)荒漠地面光伏電站里，到2013年，超過70%的大型地面電站，甚至機場、工業(yè)企業(yè)等大型屋頂電站，都采用了集裝箱解決方案。由于集裝箱式方案在建設(shè)成本、施工進度、系統(tǒng)整體性等方面的顯著優(yōu)勢，大多業(yè)主和EPC在項目之初就確定了集裝箱方案設(shè)計路線。經(jīng)過兩年多的應用和改進，國內(nèi)集裝箱式方案不僅保持其在電網(wǎng)接入友好性、初裝經(jīng)濟性方面的優(yōu)勢，對于散熱防塵等電站運營維護方面的技術(shù)提升也都在持續(xù)改進。集裝箱式方案如何做好散熱防塵大型光伏電站集中開發(fā)的西北地區(qū)，在享受良好的光照條件的同時，風沙是必須納入電站設(shè)計的因素之一。以光伏逆變器為核心的系統(tǒng)接入設(shè)備，防塵、散熱一直都是EPC商重點關(guān)注的內(nèi)容，如何在降低功耗、提升通風效率的基礎(chǔ)上，提升設(shè)備的防護等級，減少積塵，也一直都是設(shè)備供應商持續(xù)改進提升的方向。專家介紹，集裝箱式方案，不是簡單把光伏逆變器安裝進標準集裝箱，而是把集裝箱作為一個系統(tǒng)集成平臺進行整體設(shè)計，包括進一步提升通風防塵效率，這才是方案的核心技術(shù)和價值所在。合理降低空間減少通風功率損耗、結(jié)合內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計風道提升散熱效率、針對所有進風口進行特殊設(shè)計增加過濾裝置等，都是普通的自建房所無法實現(xiàn)，也是用戶選擇集裝箱方案放棄自建房方案的技術(shù)驅(qū)動。日前，通過對2011年第一批在國內(nèi)應用集裝箱方案的電站運營情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在風沙嚴重的西北地區(qū)，一般1MW集裝箱的內(nèi)部清潔除塵工作為每半年進行一次，每次需要一個工作人員耗時大約兩小時，防塵效果優(yōu)于自建房，極大的便利了電站運維和減低成本。“跨界”融合實現(xiàn)進一步提升在集裝箱方案作為接入系統(tǒng)設(shè)計平臺的理念為市場所接收并廣泛應用后，作為系統(tǒng)的一部分，集裝箱也被業(yè)內(nèi)寄予了更高的防塵散熱的期望。國內(nèi)廠商在自主探索研究的同時，也積極借鑒其他領(lǐng)域同類解決方案的成果，首當其沖的是風力發(fā)電。風電行業(yè)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、發(fā)展歷史上都較光伏行業(yè)更為成熟。風場處于風力資源豐富地帶，但風沙積塵并非風場日常運營維護的重點難點，風電塔筒在散熱防塵方面一定有可取之處。經(jīng)過比較研究，新型的集裝箱方案防塵技術(shù)也已投入市場。借鑒風機塔筒在進風風道的設(shè)計，新型的集裝箱方案采用底部進風的方式，經(jīng)過底部地基的沉降后，進入逆變房的灰塵大大降低。圖1 底部進風方案示意圖借鑒風機的實際應用情況和國外主流供應商ABB的維護指導，國內(nèi)幾家一線逆變器廠商采用底部進風設(shè)計的光伏系統(tǒng)集裝箱方案，使內(nèi)部清潔維護工作僅需每年一次，每次所需要進行的也只有更換空氣濾網(wǎng)。對電站業(yè)主及運營商而言，這將進一步簡化大型地面電站的維護工作，維護成本也基本可以忽略不計。組串式散熱防塵的隱憂隨著分布式屋頂電站的興起，組串式方案重新回到國內(nèi)EPC們的視線，最近一年在業(yè)內(nèi)引起了對大型地面電站孰優(yōu)孰劣的爭論。在資深逆變器技術(shù)人員看來，組串式存在一些弊端，只是這種弊端因為使用年限短而沒有大范圍暴露出來。比如電站日常維護散熱防塵，組串式方案應用于西北地區(qū)的?；哪孛骐娬臼怯酗L險的。與當下應用最為廣泛的集裝箱方案進行比較，集中型逆變器自有防塵結(jié)構(gòu)加上專門改造的集裝箱外殼雙重防護，與直接懸掛在支架上的組。串型逆變器的單重防護，防塵效果不言而喻。“有的組串型產(chǎn)品，采用無外置風扇無外部通風設(shè)計，僅通過散熱器進行散熱，以此提升產(chǎn)品IP防護等級來解決設(shè)備內(nèi)部積塵問題。此種方案應用于環(huán)境優(yōu)良的地區(qū)是可行的，但是在風沙肆掠的西北地區(qū)，相當于將關(guān)鍵裝置散熱器至于無任何防護的外界環(huán)境下，散熱器的積塵將極為嚴重。”設(shè)計院技術(shù)專家如是評價。專家提醒，作為唯一散熱的裝置，嚴重積塵不僅是影響散熱效率進而降低發(fā)電效率，更可能的將是無法散熱而導致的炸機危險。如果通過高頻率的清潔工作來降低風險的話，每MW多達30-40臺分散露天安裝的產(chǎn)品，很難估量要有多大的額外投入來維持電站正常運行。圖2：組串型逆變器散熱器積塵圖示（左：積塵 右：無積塵）根據(jù)實際應用情況來看，針對荒漠等氣候惡劣地帶的大型電站，不論國內(nèi)還是海外，都以集裝箱型方案應用為主，如Helios專為沙漠地區(qū)推出的2MW集成中壓系統(tǒng)的一體化解決方案。由于在散熱、防塵方面的近乎苛刻的要求，組串式逆變器應用于此將大幅提升電站運營的風險和成本。