智能光伏電站解決方案可靠性是怎樣煉成的---走進GCTC

智能光伏電站解決方案的特點就是智能、高效、安全和可靠。相比傳統(tǒng)集中式解決方案，有一個核心理念就是讓電站更簡單。所謂讓電站更簡單就是指：無逆變器房、直流匯流箱等系統(tǒng)多余設施，無熔絲、風扇等易損部件，實現電站的簡潔化、標準化交付，電站所有部件能夠滿足風沙、鹽霧、高溫高濕、高海拔等各種復雜環(huán)境，25年免維護、可靠運行的質量要求，建設與運維更加簡單，最大程度保護客戶投資。眾所周知，太陽能發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作，經常遇到高溫、高寒、高濕、風沙大，淋雨，鹽霧等惡劣氣象條件。常規(guī)的電子設備的工作環(huán)境相對穩(wěn)定，但光伏系統(tǒng)中，比如像逆變器、匯流箱等電力電子器件受多重因素的影響，工作條件變化頻繁，運行可靠性挑戰(zhàn)巨大。業(yè)界很多廠家可靠性試驗條件簡陋，只是進行簡單的高溫、低溫性能測試，很多可靠性試驗評估缺失。作為智能光伏電站解決方案中的核心設備逆變器的可靠性更是保障電站穩(wěn)定運行的關鍵因素。那么華為的智能光伏電站解決方案的可靠性是怎么鍛煉出來的呢？讓我們一起走進GCTC，一探究竟。華為GCTC（Global Compliance&Testing Center）是一個集EMC，RF，Telecom，安全和環(huán)境可靠性為一體的綜合性實驗室，獲得了CNAS、ATLA、MET，ITS、CETECOM等國際權威組織的認可。GCTC嚴格按照ISO/IEC17025標準要求為華為產品提供測試、認證和設計咨詢服務。華為GCTC除傳統(tǒng)試驗設備外，首創(chuàng)建立了溫度、濕度、腐蝕性粉塵綜合應力試驗設備和試驗方法，高溫淋雨試驗設備和試驗方法，模擬太陽輻射試驗設備及實驗方法，高空引雷實驗試驗方法，大大提升了華為產品的環(huán)境適應性。圖1 GCTC試驗室圖2 GCTC試驗室一個實驗室場景華為逆變器千錘百煉出精品華為逆變器通過華為GCTC的多重可靠性試驗的嚴酷測試驗證，分短期可靠性試驗和長期可靠性試驗兩個部分。短期可靠性試驗包括HALT試驗，高溫\低溫工作，高溫淋雨試驗、結冰試驗、低氣壓試驗、濕塵試驗、高空引雷試驗、EMC測試（電磁輻射、浪涌、靜電、防雷……）、安規(guī)試驗等可靠性試驗；長期可靠性試驗包括長期溫度循環(huán)試驗（TC）、長期高溫高濕試驗（HTOB）、長期壽命試驗（LLT）、外場暴露試驗（高溫、高濕、高鹽）等，試驗時長超1000小時，一些試驗甚至長達1年。華為逆變器整個可靠性試驗方案覆蓋高溫高濕、淋雨、鹽霧/濕塵腐蝕、太陽輻射、溫度變化、雷擊、高海拔、溫度極限（低溫到-60℃，高溫到100℃以上）等實際場景。下面帶領大家走進華為GCTC主要實驗室，深刻體驗一下華為逆變器可靠性的千錘百煉過程。1.HALT試驗------“極限”體驗首先來看一下HALT試驗室，也叫高加速壽命試驗室。HALT（Highly Accelerated Life Test）試驗是華為逆變器必須通過的可靠性激發(fā)試驗之一，在產品早期開發(fā)階段開展，該試驗主要特點是步進極限高溫、步進極限低溫（液氮瞬時降溫）、步進極限振動、綜合（溫沖+振動）應力來激發(fā)產品設計的薄弱點。高溫極限做到110℃，低溫極限做到-60℃，振動極限達到40G的加速度，試驗周期一般3天左右，整個試驗過程上電帶負載運行，實時監(jiān)控逆變器的運行狀態(tài)。 圖3.逆變器HALT試驗2.結冰試驗------“冰凍三尺，非一日之寒”來到結冰試驗箱跟前，感覺到陣陣寒意。結冰試驗模擬驗證華為逆變器對冬天場景（西北、東北等地區(qū)）的適應能力。該試驗在極低的-40溫度下進行，對樣品間歇的淋水，讓樣品外表面慢慢結冰，經過3天的結冰后，升高溫度讓結冰融化，試驗連續(xù)運行1周，施加淋雨結冰---結冰融化2個循環(huán)。試驗過程中對華為逆變器執(zhí)行反復上下電、負載開啟、關閉等各項功能測試。圖4.逆變器結冰試驗3.散熱極限試驗------“冰火兩重天”看過結冰后，在來看一下極限散熱試驗。散熱極限試驗模擬華為逆變器在密閉場景下的極限散熱能力，及時識別熱設計短板。走進密閉實驗室，熱浪襲來，樹葉塞滿散熱片縫隙或覆蓋滿頂部，在不同的掛裝方式下，華為逆變器仍然滿負荷運行。圖5 散熱極限測試4.低氣壓試驗------“勇登珠峰”高海拔是逆變器典型應用場景之一，走進西藏，勇攀珠峰，是華為逆變器追求之一。低氣壓試驗模擬高海拔應用場景，驗證華為逆變器在極限高海拔的功率降額能力以及安全性。華為逆變器低氣壓試驗模擬了4000m、4500m、5000m、5500m海拔高度的并網運行狀態(tài)。圖6.華為逆變器低氣壓試驗5.濕塵試驗------“沙塵暴來襲”濕塵試驗是華為首創(chuàng)的集溫度、濕度、腐蝕性粉塵（收集全球各地灰塵制定配方）為一體綜合試驗，為華為逆變器在高溫高濕高塵環(huán)境下的適應性保駕護航。對降塵箱中的華為逆變器先實施大量降塵，然后加高溫高濕，驗證設備抗風沙、灰塵腐蝕能力。從外面觀察內部積塵過程，猶如“沙塵暴來襲”，讓人窒息的感覺。圖7.逆變器濕塵試驗6.振動試驗------“地動山移”振動試驗室是一個獨立區(qū)間，一走近就聽到了強烈的振動聲音。振動試驗是指評定產品在預期的使用環(huán)境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。振動對產品的影響有：1、結構損壞，如結構變形、產品裂紋或斷裂；2、產品功能失效或性能超差，如接觸不良、繼電器誤動作等，這種破壞不屬于永久性破壞，因為一旦振動減小或停止，工作就能恢復正常；3、工藝性破壞，如螺釘或連接件松動、脫焊。華為逆變器固定在一個大的振動試驗平臺上，試驗中帶電并網滿負荷運行，實時監(jiān)控逆變器運行數據，整個試驗過程無異常告警和運行數據異常，試驗后對結構件、連接器、單板零件等逐個檢查無異常。圖8.逆變器振動試驗7.高溫淋雨試驗------“桑拿房”到“冰窖”高溫淋雨試驗模擬高溫高濕天氣突降大雨，氣溫驟降條件下華為逆變器的適應能力（如熱帶雨林地區(qū)等），通過該試驗驗證逆變器的IP65等級防護及抗凝露能力。淋雨試驗在一個大的溫濕度箱進行的，有專門設備控制噴淋的大小和方向，逆變器在70℃/95%溫濕度工作一段時長后，對逆變器外殼噴淋涼水。實驗前在逆變器內部單板、外殼內側壁、關鍵器件、散熱器等關鍵部位貼濕敏試紙，對比試驗前后試紙顏色變化，來判斷是否有凝露發(fā)生。整個試驗過程中，逆變器帶電運行，實時遠程監(jiān)控運行狀態(tài)。圖9 淋雨試驗時序圖               圖10 淋雨試驗前后內部單板試紙比較8.帶電溫循試驗------溫度“過山車”逆變器晝工夜停，每天都在溫度循環(huán)，按照25年壽命期計算溫循次數365*25=9125次。華為逆變器充分識別實際應用場景，實行嚴酷的溫度循環(huán)實驗（循環(huán)次數1500 CYCLE，最低溫度-40℃，高溫70℃,溫變15℃/分鐘），而電源行業(yè)標準（如IPC9592）要求帶電溫循次數300CYCLE。實驗過程中，逆變器上電運行，實時監(jiān)控工作狀態(tài)。圖11 帶電溫循試驗場景圖9.高溫高濕試驗------“蒸桑拿”在東南亞、中國南方等地區(qū)，高溫高濕持續(xù)時間長，該試驗設置主要驗證華為逆變器對高溫高濕環(huán)境的長期適應性，及時識別單板、外殼等的耐腐蝕、電氣絕緣風險。華為逆變器在高溫高濕箱試驗中，溫濕度70℃/95%條件下試驗運行超過6個月，產品電氣性能完好，外觀基本無變化。圖12 帶電溫循試驗場景圖10.外場暴露試驗------ “太陽輻射、高濕高鹽”洗禮走進華為海南專業(yè)合作試驗外場，臨近赤道，太陽紫外輻射強，臺風多，夏天最高溫度高達40℃以上，典型的高溫高濕高鹽場景，有海上試驗平臺、350m、1000m試驗場。華為逆變器身處350m試驗場，在此充分驗證了華為逆變器抗太陽輻射、抗鹽霧腐蝕、以及高溫高濕適應能力，已并網運行超過3年時間。圖13 海上試驗平臺 圖14 350M試驗區(qū)逆變器外場暴露試驗11.高空引雷試驗------“晴天霹靂不懼怕”GCTC合作開展外場火箭引雷試驗，引雷火箭制造出閃電奇觀，仿佛一把巨大的“閃電鐮刀”劈開陰沉的天空，場面十分壯觀。通過專業(yè)試驗場發(fā)射火箭彈，將雷引入到設備，驗證華為逆變器的抗雷擊能力。圖15 外場引雷試驗總結：GCTC一直重視試驗測試能力建設，擁有業(yè)界最全的產品全環(huán)境應用場景的模擬測試能力，以及先進的可靠性測試能力，包括氣候、機械、室外風吹雨、太陽輻射、結冰等全場景測試能力，領先HALT(加速生命老化測試)測試、加速灰塵腐蝕等可靠性能力。同時在測試標準，試驗有效性等方面進行了長期的研究，積累了豐富的試驗數據和經驗。任何華為的產品均需要經過嚴格的質量測試。無論在寒冷的北冰洋，還是酷熱的非洲，無論是海邊的高鹽霧環(huán)境，還是西北的沙漠地區(qū)，華為的產品經受了自然界惡劣嚴格的考驗，屹立不倒。華為光伏逆變器產品以及整個智能光伏電站解決方案的設計理念，就是按照25年的系統(tǒng)可靠運行免維護設計，采用IP65防護等級，實現內外部的環(huán)境隔離，使器件保持在穩(wěn)定的運行環(huán)境中，降低溫度、風沙、鹽霧等外部環(huán)境對器件壽命的影響；系統(tǒng)無易損部件，無熔絲、風扇等需定期更換器件，實現系統(tǒng)免維護；借鑒華為通信基站產品全球海量發(fā)貨及部署的設計和質量管理經驗，從器件到系統(tǒng)實現25年可靠性設計及壽命仿真，加上嚴格的驗證測試，保證系統(tǒng)部件在整個生命周期內無需更換，可靠經濟運行。我們始終信奉一個理念，質量是我們的生命，數據真實有據，服務客戶有情。華為智能光伏電站解決方案千錘百煉出精品，產品方案應用遍布全球，質量得到客戶的廣泛好評。華為相伴，幸福一生，您的選擇是正確的！