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【推荐】无风扇逆变器如何实现高性能与高性价的平衡?

发表于:2015-12-25 16:13:52 来源:索比光伏网

光伏逆变器作为太阳能发电系统的核心设备,其可靠性决定着整个光伏系统能否稳定运行。因此,逆变器技术方面的任何创新或突破都吸引着众多行业人士的目光,2013年华为推出“无外置风扇”逆变器便在行业引起了轩然大波,近日茂硕电气推出50KW完全无风扇(内外皆无风扇),外加5路MPPT的组串型逆变器,再次赚满了行业眼球。

 


 

三相组串型逆变器向大功率发展是目前行业的大趋势,简单的讲,两年前20KW逆变器在工商业屋顶项目中应用最多,而现在40-50KW已经成为主流。功率增大后,最大的优势在于减少了整个系统并机数量,从而大大减小并网谐波对电网的影响。同时,功率加大后单机转换效率大幅提高,可以有效提高光伏系统整体发电效率。截至目前,50KW逆变器中最受行业关注的也莫过于茂硕电气推出的“完全无风扇+5路MPPT”机型了。

大功率组串逆变器是否应该消灭风扇的问题,在行业内讨论已有两三年时间,对此争论的双方各执己见也各有支撑自己观点的内部逻辑。但无论如何,作为客观事实有两点必须承认。第一点,“无风扇”设计的出现给大功率组串逆变器研发提供了新的创新方向,而茂硕电气和华为两个公司的研发实践也证明了这个新的方向是切实可行的;第二点,通过茂硕电气ST50KW机器的并网实践证明,合理的无风扇散热设计,完全可以达到理想散热效果,同时可以切实解决逆变器现实应用中的几个“痛点”(具体见下文分析)。

1. 解决风扇给光伏系统带来的痛点问题

“风扇”在组串型逆变器中主要承担散热的功能,但其产生的影响却不仅限于此。在逆变器的现实应用中,由于存在风扇会给用户带来噪音大、逆变器防护等级降低、故障率提升等痛点问题。去掉风扇,可以避免因风扇的故障和损坏造成的发电中断,有助于实现电站系统稳定发电。

组串型逆变器一般会直接应用于户外环境,常年暴露在风吹雨淋、沙尘、暴晒、甚至腐蚀性气体中,受积尘、风化、腐蚀等影响,风扇寿命急剧下降,逆变器寿命周期内需要多次更换风扇,这无形中会给业主带来不菲的维护成本。加之,相对于逆变器其他元器件,风扇又是一个容易损坏或产生故障的器件,频繁的更换与维护在所难免。

 


 

户外电站逆变器风扇积尘腐蚀示意图

行业中默认的组串型逆变器户外的应用环境决定了它的防护等级必须达到IP65,但当前室外型风扇防护等级一般只能达到IP54/IP55,外部有风扇设计导致整体系统防护等级无法达到IP65。同时为了避免雨水直接冲刷风扇,设计散热方案时,风道会变得很复杂,风道形式受限,一旦风扇失效,散热能力衰减严重,这样会使得逆变器输出功降额甚至停止工作,发电量减少,严重影响客户利益。

在部分厂房或办公屋顶的项目中,风扇在高速运转时会产生较大的噪音,而多台同时运行时噪音更甚,对人们的工作和生活产生不良影响。这也是无风扇设计可以轻松解决的一个应用难题。

2. 茂硕电气ST50KTL的无风扇设计如何解决散热问题?

无风扇设计是基于改进或消除大功率组串型逆变器在应用中确实存在的“痛点”问题的前提,众多经验丰富的研发工程师经过潜心研究,并在多种仿真平台及现实应用环境中测试验证后,所做出的散热解决方案创新。 逆变器采用完全无风扇设计,可以真正达到IP65防护等级,保证机器可以在更严苛的环境下可靠运行,有效避免因风扇产生故障导致的发电量损失及维护成本。

对大功率组串型逆变器来讲,散热能力一直是其设计研发的重中之重。茂硕电气ST50KTL采用自然冷却(无风扇)的设计方案,为提高机器散热能力做出了以下几大创新:

(1) 逆变器热点均匀分布,可有效加快散热速度,提升散热能力;

(2) 采用专利散热片设计,散热片散热面积比其他同功率逆变器增加超过30%;

(3) 散热器一体成型,散热翅片与散热基板间无接触热阻,性能稳定可靠;

(4) 机壳采用全铝材设计,一方面保证机器轻薄、抗腐蚀,更重要的一方面增强了机壳散热功能;

 


热点分布均匀-散热速度快

优秀的散热能力使得ST50KTL可以在严苛的自然环境中有效运行。实际温升测试显示,“ST50KTL在环境温度50℃以下时,腔体内温度维持在40~60℃范围内,逆变器可以满载正常运行,这也符合了CQC新能标中对逆变器运行环境温度要求。”这一测试结果中有两个重要节点值得特别关注,第一点ST50KTL正常运行上限温度为50℃(环温),超过50℃时会降额运行,这与测试标准相符,优于国内部分风扇散热设计逆变器;第二点ST50KTL腔体内温度始终维持在40~60℃范围内,可以保证元器件在合理温度范围内运行,保证了元器件运行性能和寿命不打折扣。

总结:茂硕电气ST50KTL机器,完全无风扇设计在专利技术及散热片设计保障下达到了非常优越的散热效果,能保证机器在严苛的环境中稳定运行。同时,无风扇设计解决了“风扇”带来的防护等级(IP55)降低、故障率增高、抗腐蚀能力降低、噪音大等痛点问题。再加上ST50KTL设计中重点突出的5路MPPT设计,无论是在系统运行稳定性还是发电效率上都将成为国内大型工商业屋顶电站的首选。

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