作者為河北省電力勘測設計研究院資深電氣設計專家 邵亞彬

　　德國偉大的哲學家黑格爾曾經說過"存在即是合理"。任何事物的出現和持續有其必然的道理，世間萬物皆如此。隨著大型地面電站的容量越來越大，施工量越來越大，對電站建設效率的要求也越來越高，傳統的建站方案無法滿足快速建站的普遍需求，于是一種集裝箱式逆變器解決方案被迅速推廣和應用，它就是兆瓦級箱式逆變站。兆瓦級箱式逆變站解決方案廣泛應用于大型地面電站中，因其施工簡便、接線容易、防護等級高，得到了很多電投企業和EPC廠商的普遍認可。

　　兆瓦級箱式逆變站解決方案

　　一、兆瓦級箱式逆變站的發展歷程

　　兆瓦級箱式逆變站作為大功率集中式逆變器的一種升級版，顛覆了傳統光伏電站的建設模式，為客戶帶來更便利的電站解決方案。在國外SMA于2011年推出了1MW、1.25MW逆變單元解決方案，而在國內陽光電源和特變電工也于2011年就推出了以彩鋼房為載體的1MW箱式逆變站，但彩鋼房的強度、防護性能較差，無法適應大型地面電站中惡劣的自然環境，所以隨著技術的發展，2011年陽光電源和特變電工相繼推出了以標準集裝箱為載體的兆瓦級逆變單元。改良后的箱式逆變站對散熱和防腐重新做了設計，鋼板強度更高，防腐設計更優良，散熱效果更出色，完全能夠應用在環境惡劣的光伏項目中。

彩鋼房式兆瓦級箱式逆變站  集裝箱式兆瓦級箱式逆變站

　　二、兆瓦級箱式逆變站的認識誤區

　　兆瓦級箱式逆變站是將并網逆變器（集成直流配電柜）、通訊柜、綜合柜等設備集中安裝在標準集裝箱中。在機房運抵項目現場后，用戶僅需完成簡單的地基施工、現場安裝及外部接線即可，相比傳統方案，能夠有效縮減現場建站時間，降低現場施工、接線、安裝難度，提升建站效率。

　　兆瓦級箱式逆變站內部布局

　　兆瓦級箱式逆變站的出現是光伏并網發電設備日趨成熟化的一種表象，也是光伏電站建設走向便捷、快速的關鍵。雖然兆瓦級箱式逆變站大規模應用已有多年，但是仍然有很多設計人員和投資商對這種產品的認識存在誤區。

　　（1）誤區一：兆瓦級箱式逆變站無法適應惡劣的運行環境

　　這種認識誤區的存在源于兩方面，一方面是對集裝箱材質及表面處理方式不了解，另一方面是因行業內的產品質量參差不齊，造成以點帶面的結論。實際上優秀的逆變器廠商對產品質量和產品工藝有著極高的要求，特別是對戶外設備的材料強度、防護和防腐蝕要求非常高。

　　a.箱體材料選型

　　兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體采用不低于2mm的瓦楞鋼板（將冷軋鋼板經過彎折加工而成，增加鋼板的強度）整體焊接而成，集裝箱重量達3噸左右，強度可抗8級以上地震及16級強風破壞。

　　b.防護方案

　　兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體采用整體焊接成型，箱體自身不會出現漏水、進灰的情況，而且對于可能進灰和漏雨的進出風口處，也做了周到的細致的設計。

　　進風口設計：兆瓦級箱式逆變站進風口通常采用防雨、防沙百葉，百葉窗采可在180°范圍內防護任何方向的噴濺水進入機房，同時可防止大顆粒風沙進入，加上網格PPI達到30的聚氨酯防塵網，完全能夠實現防雨、防沙的功能。

　　出風口設計：兆瓦級箱式逆變站出風口采用通風彎頭+防塵網的防護方式，機房外部的通風彎頭出風口朝下，配合網格PPI達20的防塵網，在有效避免強風直吹出風口導致風向逆流的同時，防止風沙、雨水從出風口進入機房內部。

　　c.防腐蝕方案

　　兆瓦級箱式逆變站的集裝箱體表面采用噴砂除銹+三層漆面噴涂多重處理方案，防止風沙吹打和鹽霧造成的漆面脫落腐蝕現象發生。

　　噴砂除銹處理：通過噴砂將集裝箱體表面的的污垢、油脂、鐵銹、氧化皮、焊渣除去，經過噴砂處理后漆面的附著性更好，確保漆面在機房運行壽命內不脫落。

　　三層漆面噴涂：箱體表面采用三層防腐蝕油漆噴涂處理，底漆采用附著力極強的環氧富鋅漆，為箱體提供最直接的防腐保護；中間漆采用具有良好附著力和封閉性能的環氧云鐵漆，增加漆面水、電解質的屏蔽作用；面漆采用可抵抗紫外線的聚氨酯漆，能夠防止漆面老化，保持光澤。

　　通過以上防護及防腐蝕處理方案，完全可確保箱式逆變站在各種惡劣環境下運行。

　　（2）誤區二：兆瓦級箱式逆變站的散熱性能差

　　這種認識誤區的存在源于對箱式逆變站的散熱設計不了解，錯誤的認為機房的體積小，空間緊湊，對散熱不利。實際上電力電子設備的熱設計是所有逆變器廠商最為關注的，也是最重要的一環，優秀的大機廠商完全能夠保障其產品的散熱性能。

　　a.進出風口設計

　　國內目前主流的大機廠商基本上都采用10英尺標準集裝箱作為載體，進出風設計基本一致，都采用兩側或單側進風，兩側出風的進出風設計，該設計方案從箱式逆變站誕生開始沿用至今，隨著逆變站體積的減小，冷空氣到逆變器進風口距離越來越短，反而更利于內部設備的散熱。排風方面，機房內部逆變器采用了直接靠墻放置，逆變器出風口直接對準機房兩側的排風口，不存在熱阻，直接將熱空氣排出機房。

　　機房進出風口圖

　　b.充分的熱仿真

　　熱仿真目的：能夠在樣品和產品開始生產前確定消除散熱問題，確保產品的散熱設計處于優異水平。通過熱仿真能夠明顯看出關鍵發熱器件在設定工況下的溫度情況和熱流情況。

　　熱仿真條件：環境溫度50℃，海拔3000m，逆變器1.1倍過載。

　　熱仿真結論：所有關鍵器件均處于降額點溫度以下，確保系統可靠運行。

　　兆瓦級箱式逆變站熱仿真圖

　　c.嚴格的熱測試驗證

　　將兆瓦級箱式逆變站放置于50±5℃的環境中，交流輸出電壓控制在315V±10V，直流側電壓控制在645V±20V。運行6小時，記錄被測樣品上各個測試點的溫度。

　　經過實際的測試驗證后，機房內部環境溫度僅比外部環境溫度高2℃~3℃，內部關鍵器件溫升都在降額設計標準以下。

　　綜上所述，體積的縮小并不代表散熱條件的惡劣，優良的散熱設計是完全可以保證在提高設備功率密度的同時，確保設備散熱的可靠性。

　　（3）誤區三：兆瓦級箱式逆變站的可維護性較差

　　這種認識誤區的存在源于對產品結構設計的不了解，對目前逆變器的結構設計方案不明確。目前業內優質的逆變器均采用器件模塊化設計，關鍵部件如IGBT模塊、控制模塊、散熱風機等均采用抽屜式模塊化設計，故障定位后，20分鐘內即可完成對故障模塊更換。另外，目前兆瓦級箱式逆變站均設有維護門，即便整機更換也是不在話下，根本不存在內部設備維護難的問題。

　　兆瓦級箱式逆變站的維護

　　三、結論

　　存在即是合理，兆瓦級箱式逆變站的出現和持續順應了光伏電站容量大型化、建設快速化的發展趨勢。經過了多年的發展，具有技術成熟、應用廣泛、可靠性高、使用壽命長等特點。目前，國內外優秀的逆變器廠商均推出了箱式逆變站解決方案，并在全球推廣應用，得到了良好的客戶反響。在不遠的將來箱式逆變站將占有更多的市場份額，為光伏電站提供長達25年可靠的收益保障。