逆變器是光伏電站的關鍵組成部分,在全球光伏電站爆發增長的近幾年,集裝箱式的逆變器方案迅速成為市場應用主流。那么問題來了,為什么是集裝箱式逆變器方案?
一、成本效率為王,市場選擇是第一標準
早期大型電站普遍采用自建水泥房內置逆變器的形式。水泥房雖然在強度和使用壽命上滿足要求,但建設周期長,占用了工程大量的時間;大型光伏電站大多地處沙漠高原地區,人力成本高、施工難度大、建筑材料運輸難,導致水泥房的整體建設成本普遍較高。施工周期長,建設成本高,為了保證施工質量和工程進度,業主單位不得不安排專業人員進行指導或聘請監理公司代為監督。
之所以集裝箱方案一經推出就迅速占領市場,首要原因就是方案在施工時間和工程成本上優勢顯著。主流集裝箱式逆變房一般內部配置2臺500KW逆變器,視業主要求可以進一步集成直流配電柜等其他設備,組成一個獨立的光伏并網發電系統單元。除簡單的平地和地基外,集裝箱方案沒有其他施工需求,通過吊裝直接安置在指定地點,很好的滿足了業主及EPC單位對項目的施工周期和工程成本要求,大大降低了施工難度和現場風險。
二、一體化功能設計,從產品到方案平臺的提升
光伏電站應用環境各異,在滿足散熱通風的前提下,逆變房需要有良好的防塵、防水、防腐蝕的能力。集裝箱式逆變房,將散熱、防護等功能實現與逆變器產品結合,并為業主提供個性化內部空間,形成一體化功能設計的光伏系統接入方案平臺。以陽光電源集裝箱式逆變器為例進行分析。
陽光電源集裝箱式逆變房將逆變器、直流柜集成于一體,采用簡潔的分段直排式風道,風道內不含風機,零損耗,免維護。風道長度僅1m,壓力損失小,風機處于最佳效率狀態。逆變器在工作時,大部分熱量通過風道排出集裝箱外,同時也有部分熱量通過輻射傳到箱體內部,內部空氣吸收熱量后向頂部流動,再由集裝箱頂部排風扇排出,確保了逆變器的長期可靠運行。
圖1:陽光電源SG1000TS進風排風一體化設計
排風處理之外,進風處理同樣也要一體化設計。在集裝箱側部增設百葉窗,外部冷空氣直接由側部窗口進入箱體,持續性的在逆變器背部流動,逆變器背部散熱方式由原本的自然對流換熱轉變成為強迫對流,對流換熱系數提升了近10倍,極大的提高了背部的換熱能力,降低了表面溫度;不僅如此,持續性的冷空氣在逆變器周圍形成低溫層,給逆變器提供了良好工作環境。
集裝箱體周圍加設隔熱層,采用低導熱率的巖棉做為保溫材料,夾層厚度達50mm,可有效隔絕太陽輻射,并在低溫環境下較好的保溫。箱體進風口S型百葉窗采用專利設計,有效阻止風沙和雨水侵入,防塵棉則采用特制高通量低阻力過濾棉,可重復使用,更換時只需按下百葉窗暗扣,即可取出防塵棉,整個操作過程時間不到幾秒鐘。
圖2:陽光電源SG1000TS箱體50mm厚隔熱棉
圖3:陽光電源SG1000TS箱體專利設計進風口S型百葉窗
除了散熱、隔熱、防護的一體化專業設計,維護便利也需要納入集裝箱平臺設計中。陽光電源集裝箱式逆變器內置500KW逆變器和直流柜,采用中線對稱的放置方式,方便人員查看設備信息和正面維護;逆變器的前置門板能夠打開160°,極大的提高了維護空間;集裝箱兩側設計了整體式雙開門,提供了快捷方便的維修通道,若需對逆變器內大器件進行更換時,直接打開背部雙開門即可。
圖4:陽光電源SG1000TS應用、叉車安裝維護展示
三、集裝箱方案,多個行業常見的成熟戶外應用平臺
不僅是在光伏行業和電力行業,作為全球標準化的大型容器,集裝箱同樣在多個行業應用為方案平臺。
通訊行業中的集裝箱數據中心最早源于Sun在2006年提出的“黑盒子計劃”,其采用20尺的標準集裝箱,內部放置服務器和供電設備等,此設計優勢明顯,并且很快成為了行業的熱點,如今,IBM、HP、谷歌、思科、微軟等巨頭紛紛涉足(如圖4),產品更是應用于世界各地,包括沙漠、沿海地區,其應用場合與光伏產品類似。
圖5:各大通訊公司的集裝箱數據中心
電力行業中如:電力設備制造商ACTIVEPOWER公司、電池制造商SAFT集團等也在幾年前就加入到集裝箱化的隊伍中,其中PowerHouse就是ACTIVEPOWER公司的主要的箱式電源產品。
光伏行業中SMA、西門子等國外品牌09年就開始推出集裝箱類產品,并在世界各地普遍應用。憑借成本、施工效率和方案平臺的顯著優勢,隨著光伏電站市場的進一步拓展,集裝箱式逆變器的適用范圍將更為廣闊。