李泊佳 譚興煜 華致然

摘要：太陽能能源是一種目前階段具備有十分廣泛的前景的再生能源。在早期建設過程當中，光伏電站是一種較為分散式的土建形式，這樣一種形式的光伏電站具備有擴容優(yōu)化過程較為困難、施工周期十分漫長的特點。因此，一體化箱式的光伏電站逐漸成為我國光伏建站的基本發(fā)展方向，這樣一體化形式的光伏電站儼然已經(jīng)成為了目前階段光伏建站的一個新式發(fā)展方向。本文針對箱式一體化光伏逆變站通風散熱進行探討分析，以期為相關(guān)人員帶來一些參考。

關(guān)鍵詞：箱式一體化;光伏逆變站;通風散熱

光伏發(fā)電的基礎成本將在一定程度上受到上網(wǎng)電價、稅收政策等多方面因素的影響，另外在光伏電站的建設初期的投資較高，并且其最終收益的回收周期常規(guī)上將要在15年左右。并且如果再適當將碳交易、補貼等政策加入到其中，最終造成的實際性損失將會更多。另外，由于光伏組件當中繼承了逆變柜、控制柜等多種設備，這也導致了最終電站的熱密度很高并且由于溫度的提升也導致部件的壽命出現(xiàn)縮短的情況。

一、通風散熱設計的一般規(guī)則

在開展通風散熱設計工作的過程中，應當遵循相關(guān)行業(yè)規(guī)范[1]。在設計工作開展的初期通過將電子、電氣、通風散熱等多方面結(jié)構(gòu)進行平衡優(yōu)化，以此來讓總體設計達到與要求相關(guān)聯(lián)的指標。

另外，箱式一體化光伏逆變站的通風散熱的過程應當更多地遵循從上向下的整體性規(guī)劃[2]。但與此同時也要開展由下網(wǎng)上的逐步形細致化設計工作。根據(jù)系統(tǒng)的實際特點，電站的通風熱設計等級可以詳細劃分為系統(tǒng)級、模塊級以及板級[3]。在每一個級別的設計過程當中都應當詳細遵循相關(guān)的設計流程進行：首先進行相應熱損耗的計算過程，其次計算需風量，在確定了通風散熱系統(tǒng)后進行進、出風口的詳細設計、隨后合理確定管道尺寸—針對風機進行選型—并對最終選型情況進行核算—在最后針對通風系統(tǒng)的相應圖紙進行繪制。除開應用傳統(tǒng)情況下的通風散熱方式意外嗎，通過應用一些流場仿真軟件同樣可以從根本上提升通風散熱設計的實際應用效率。

二、進、出風口設計

在行業(yè)內(nèi)部，通常規(guī)格為1MW等光伏逆變器的實際效率大約為98.5%左右[4]。一般在較為惡劣的情況當中，由于其系統(tǒng)性所帶來的損耗大約在30KW左右，依據(jù)這樣的損耗數(shù)值來展開通風散熱系統(tǒng)的設計，并不會影響到最終設計方式的有效性。

通風量的計算方式為：

在這一公式當中，q是在單位時間內(nèi)的實際散熱量，w為在單位時間內(nèi)空氣的質(zhì)量，Cp的含義為空氣比熱容，△T代表進風口以及出風口間的實際溫度差。

在單位時間內(nèi)部，空氣質(zhì)量方程在轉(zhuǎn)化為空氣密度以及空氣流量的實際表達式為：

在這一公式當中，p為空氣密度，L代表空氣流量，通過將兩個總是綜合后可以得出空氣流量的實際表示公式為：

在這一公式當中，p為實際過程中的損耗功率。

在本次研究過程中，出風口以及進風口之間的溫度差選擇為15℃，空氣密度選擇當溫度在25℃時的基本數(shù)據(jù)1.2kg/m3，絕干空氣比熱為1.01KJ。在1MW電站當中的實際損耗為3KW，經(jīng)過最終計算后得出的最終空氣流量應當為1.65m3/s，經(jīng)過綜合考量后最終得出的數(shù)值為6000m3/s，從根本上考慮到溫度熱點以及通風效率的實際存在，因此最終需要的空氣流量應當大于最終計算值的1.6倍。

在設計過程中，進出口以及出風口分別選擇設計在箱體的下部分以及上部分[5]。最終構(gòu)造呈現(xiàn)對角布置，實際設計的位置應當適應結(jié)合詳細的熱分布特點以及具體模塊進行綜合分析。

一體式逆變電站的進風口安裝過程中應用了百葉窗防塵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過這樣的方式來提升進風阻力，同樣也會對氣流起到一定的衰減性作用。設計單位在設計時應當注意必須綜合化考量防塵網(wǎng)、百葉窗等設備的有效系數(shù)，并以此為基礎得出最終的自由進風口面積，如果百葉窗的實際通風率為0.46，那么經(jīng)過箱體最終設計后的進風口自由通風面積大約在1.2㎡左右。

最終經(jīng)過設計的箱式一體化逆變站的通風散熱結(jié)構(gòu)如圖一所述，進口風選擇應用旋風式結(jié)構(gòu)，這樣就可以保障在進風的過程中保障沙塵的過濾性能，另外，進風口以及逆變器的本體在經(jīng)過彈性封條進行連接后，可以很大程度上降低風阻的出現(xiàn)。

三、變壓器室通風設計

在箱式一體化逆變站設計工作中，通過應用二分裂變器進一步實現(xiàn)了由兩臺500KW逆變器組成的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)[6]。這樣的結(jié)構(gòu)組成十分簡單房展。想要使變壓器形成安全、可靠的通風設計，則要保障在實際設計階段，選擇應用通過下部進風，再由上部出風的設計，并應當在變壓器室的地段部分設計一個出風口，通過這樣的方式來形成一個煙筒式的效應。在變壓器室的通風散熱設計工作當中，最為關(guān)鍵的部分就是針對出風口面積的詳細計算。

在這一公式當中，L實際代表的是空氣流量，P則代表損耗的功率。Cp代表空氣比熱容，△T代表進風口以及出風口間的溫度差，p代表的是空氣密度，β代表散熱有效系數(shù)，這一在一般情況下會與流體的詳細路徑擁有十分密切的聯(lián)系。

通過綜合考慮變壓器運行過程當中的散熱以及通風結(jié)構(gòu)，經(jīng)過詳細的仿真優(yōu)化，最終的實際布置結(jié)構(gòu)如圖二所示，通風窗在箱體內(nèi)部當中設計一個導流板，通過這樣的形式讓引導冷風進入到變壓器本體當中，變壓器室的頂部要設置一個排風口，最終排風口選用為多層次的防雨防雪百葉，變壓器在實際運行過程當中在50%的負載情況下主要依靠自然性通風，在超出50%之后則會自動啟動強制通風功能。

四、其他因素對散熱帶來的影響

在箱式一體化光伏逆變站工作過程當中，海拔、空氣濕度等一些因素同樣會在一定程度上影響到逆變站的通風散熱情況，這是因為由于客觀因素的變化導致空氣的密度以及比熱容也會相應地發(fā)生變化，因此相應的設計單元在設計工作的前期以及核算的過程中應當注意針對系統(tǒng)設置周邊的環(huán)境因素做好詳細的調(diào)查工作。另外，由于箱式一體化逆變站擁有較為巨大的柜體，因此一些輻射散熱情況同樣可能會對通風散熱情況造成一定的影響。對于柜體以及隔板來說，應當適當通過應用著漆處理的情況，盡可能在設計過程中避免鍍鋁鋅鋼板的應用。

結(jié)束語：

對于逆變站的通風散熱設計工作來說，其具備有十分關(guān)鍵性的作用，如果出現(xiàn)因為不良的散熱設計從而引發(fā)箱體內(nèi)部的溫度得到提升，則有很大可能導致器件的性能出現(xiàn)惡化，并導致后續(xù)的損耗情況增加，引發(fā)后續(xù)系統(tǒng)功率出現(xiàn)降低，這也會直接性地影響到電站的最終經(jīng)濟效益，另外溫度的升高還會導致系統(tǒng)運行的可靠性降低，這一情況會導致電站無法穩(wěn)定運行，因此相關(guān)設計人員應當采取針對性手段在提升散熱效率的同時最大程度降低逆變站的實際成本。

參考文獻：

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