摘要：  本文简介了光伏发电及光伏电站的电能转换装置---预装式光伏逆变站箱体特点，设计要求，并结合实例进行讨论。

关键字：  光伏发电，  预装式光伏逆变站箱，  

本文简介了光伏发电及光伏电站的电能转换装置---预装式光伏逆变站箱体特点，设计要求，并结合实例进行讨论。

一、光伏发电简介

(照片一)光伏电池列阵及电能转换装置---预装式光伏逆变站

随着获取传统能源所付出的代价不断增加，可替代的新能源发展受到青睐。如今己不仅仅是减少环境污染的一种手段，而且是商业上的可行的应用技术。目前可替代新能源有小型水轮机，风力和太阳能光伏发电。资料显示，20年来太阳能的使用量以每年20-25%增长，近五年来增幅达50%。2001年装机容量只有350MW，而到了2005年，太阳能光伏发电己达到1.744GW。

在我国西部地区，年光照超过3000h，有效光照发电小时约2000h以上。青海地区，己开发了大批光伏发电项目。2011年国内大约为2GW，2010年全球装机为16GW。十二五期间，我国光伏发电装机计划1500万千瓦，即15GW。

太阳能发电是光伏电池列阵，经光照产生直流电能，借助逆变器，将直流电能转换为交流电能。光伏并网发电过程是白天光伏电池列阵受光照作用产生电能输出，通过并网逆变器最大功率点跟踪技术，使光伏列阵输出最大电能，并以单位功率因素向电网供电，即向电网注入有功电能，在并网时由锁相技术完成同步输送。夜晚，光伏列阵无电能输出，并网逆变器停止工作，保证夜间低消耗，同时避免孤岛效应发生，防止意外事故。

除此以外，光伏并网发电还需要软启动，电力中断检测和光伏电池充电等作为技术保障。

二、预装式光伏逆变站箱体要求

光伏电站是利用太阳能电池组件和其他辅助设备，将太阳能转换成电能的系统装置。预装式光伏逆变站是光伏电站电能转换设备。顸装式光伏逆变站取意高/低压预装式变电站定义部份，即在制造企业内完成制造和测试，成为光伏电站中的电能转换设备。

预装式光伏逆变站对箱体要求基本同于高/低压顸装式变电站：首先要求箱体在起吊，运输时不变形损坏，其次所有门向外开启且大于90度，并有定位防风钩装置。箱体还要有一定防护等级，门和通风孔应具有防尘防小动物进入及雨水渗入结构。并且具有户外电气成套设备特别要求，即箱体能够在外界环境温度聚冷聚热变化时不产生凝露。最后要求使用寿命在25年以上。另外根据光伏逆变站工作运行时特点：1发热量大，2风机排风噪声大，3逆变器产生较强电磁干扰。故在箱体设计和制造时要考虑上述特点。

三、预装式光伏逆变站箱体特性

光伏电站发电是清洁能源之一，是新兴的产业，有着极广阔的发展前景。国家在十二五期间计划装机容量相当2010年全球总装机容量。随着光伏电站的大量投入，预装式逆变站设备也将随之增加。为保证光伏逆变站能适应于各种环境中安全、可靠、环保的运行、顺利安装，箱体设计与制造是关建的一环。

光伏逆变电站一般安装于户外，其箱体多采用非金属GRC材质制造，其多重优点已被电气行业所认同，其特性;1有极强的抗曝晒、抗辐射及隔热能力，对箱体内温升影响较小，当夏季箱壳表面达50℃时，箱内温度不大于30℃。2具有极好的抗冻性，可运行于零下50℃以下，经冻融性25次试验，其介质损失率仅为5%，强度基本无影响。3具有极好的防潮和耐腐蚀性，可在沿海10公里盐雾区使用。4在骤冷骤热环境温度变化下，箱内不产生凝露。5使用寿命长达50年以上。

箱体结构为骨架加强型。制造时墙体每个墙面为一独立单元，整体浇注成型，墙面无拼缝。箱体有着较强的抗弯，抗压，抗冲击强度，适应长途及路况较差偏远地区运输，而不会产生损坏和开裂。箱体强度经采用静力学计算分析，可满足抗地震设防裂度8级，水平加速度0.3g的要求。在风速45m/s环境中，不会产生箱体倾覆。箱顶抗压强度大于2500N/㎡。箱体的防护等级IP23D，可防小动物进入和雨水的渗灌。

由于光伏逆变站箱内的逆变器柜，直流柜，在运行时发出较大热量，大幅度提高箱内温升，为此箱体上设有足够面积的进风百叶窗和自然通风孔，可根据用户要求在发热量大的逆变器柜`交流柜上方安装散热排风管道，提高散热能力，达到提高电站的发电出率。同时逆变器在运行时将产生较强的电磁辐射，对环境将造成污染和对其他设备干扰。

爱信公司的发明专利(20111034094.1)具有电磁屏蔽功能非金属GRC箱体，屏蔽效能在SE=40dB~65dB以上，可减少逆变器产生的电磁辐射对外界的干扰及污染。

四、应用实例

现以1000MW光伏逆发站箱体为例见图一。

(图一)

箱体采用非金属GRC材质制造，箱体尺寸7500*2500*2700mm(净高)，欧式尖顶。箱内装入二组500MW光伏发电逆变装置，每组由直流柜，逆变器柜交流柜组成。预计逆变器柜和交流柜工作时发热量较高，逆变器柜通风量要求2700m3/h，交流柜通风量要求1200m3/h，为此采用独立风道向箱体外排风。见图二风道安装示意图：排风管道由排风接管1，通过中间软联结(帆布制成)3，与排风管道2，相连为一体。每个排风口尺寸为740*260mm。

图二

通风管道照片

除逆变器柜，交流柜采取独立管道排风散热，箱内其余二台直流柜及配电箱等的散热(通风量预计约1400m3/h)是通过箱体内自然通风循环及所装离心风机排风散热。1000MW整体糸统排风量总计要求为9200m3/h。实际运行情况：

(一)关于发热温升：

通过实际运行，在环境温度15℃，箱内温升在20K以下，比预计的要低。

(二)关于管道排风

由于逆变器柜是系统中发热量最高的设备，要求的排风量在2700m3/h，按设计排凤口尺寸为740*260㎜，其风口流速U=V/S(km/h)

V-排风量m3/hS-风口面积㎡

U=2700m3/h/0.74m*0.26m

U=14033m/h

按风力等级可达三至四级，树叶摇功不息，地上纸片飞舞。此时风口有一定噪声。

(三)关于箱内所装离心轴流风机排风引起噪声和震动

箱体顶部安装有四台100W，250FZY6-D，2600r/min，

排风量V=20m3/min风机，四台排风量达80m3/min，由于排风量过大，引起震动和噪声，噪声达70-80dB。。经改装成二台后，明显减小。按推算二台排风机在1分钟内可将箱体内容积约40m3热空气排出，故实际运行中温升较低。

(四)关于在风速U=45m/s环境中光伏逆变站倾覆验算

1，箱体尺寸，7500*2500*3300mm(总高)

2，箱体最大受风面积：S=7500*3300=24.75㎡

3，风压W=1/2*p*U2p-20度C时空气密度1.205Kg/m3

U=45m/s

W=1220.06Kg/s2.m

换算单位：1kg/s2.m=1Pa=1N/㎡

W=1220.06N/㎡

4箱体最大受风面积上的压力F(Kg)

F=W*SS=24.75㎡W=1220.06N/㎡

.F=1220.06N/㎡*24.75㎡

=30196N

=3081Kg

5倾覆力矩M

M=F*H/2F=3081Kg

FH--箱体总高3.3m

H/2--箱体重心位置

=3081kg*3.3m/2

=5083kg.m

6反倾覆力矩Mo=G*f*H/2G--光伏逆变站重量

G=箱体重量+内置设备

=10312kg+7000kg

=17312kg

f--摩擦系数取f=0.2-0.3

Mo=8569Kg.m

因Mo>M，故在45m/s风力下，光伏逆变站无倾倒危险。

(五)关于电磁辐射

逆变器在工作时，其高速半导体开关器件将产生一定宽度和极性的高频脉冲信号，这种脉冲信号，会产生很强的电磁干扰，将以各种方式把能量传输出去，形成对其他设备和环境电磁干扰源。其形式：1主要是通过电磁波向外辐射，2通过线间电感向周围线路产生电磁感应，3通过线间电容向周围线路及器件产生静电感应，4通过线路传导方式干扰电网。采用屏蔽辐射箱体可减少对外界

设备电磁干扰和环境污染。

五.结束语

本文对预装式光伏逆变站箱体设计与制造问题的讨论，提出几个观点：首先肯定非金属GRC材质箱体优越性是其他材质无法比拟的，特别是采用骨架加强型墙板结构，更能保证偏远地区光伏逆变电站的运输安全，其性价比同样优于不锈钢材质制造的箱体。其次是针对光伏逆变电站发热量大，采用了管道排风散热，效果显著。再有本文针对逆变器工作时产生的电磁辐射，提出采用具有屏蔽功能的非金属GRC箱体建议，防止电磁辐射对人身健康影响，并减少对环境的污染。