1 引言

大型光伏電站的機房是保證電站長期、可靠、安全發(fā)電的關(guān)鍵，隨著光伏電站規(guī)模的擴大，機房設(shè)計變得尤為重要。1MW光伏并網(wǎng)移動房是專為光伏逆變器并網(wǎng)發(fā)電而設(shè)計的專用機房，移動房的排風(fēng)散熱設(shè)計是保證移動房順利運行的保障，更是保證移動房內(nèi)部逆變器等設(shè)備長期安全可靠運行的保障。1MW光伏并網(wǎng)移動房內(nèi)部設(shè)備，包括2臺500kW光伏并網(wǎng)逆變器，2臺500kW直流配電柜和1臺1MW交流配電柜。1MW光伏并網(wǎng)移動房的排風(fēng)散熱設(shè)計，是保證內(nèi)部設(shè)備長期安全可靠運行的重點，設(shè)計時會牽涉到眾多環(huán)境因素和內(nèi)部逆變器的自身散熱特點，因此，設(shè)計時需綜合考慮各種可能的影響因素和進行細節(jié)設(shè)計。

2 設(shè)計時需要考慮到的因素

1MW光伏并網(wǎng)移動房內(nèi)部裝有2臺500kW逆變器,2臺500kW的直流配電柜和1臺1MW的交流配電柜，組成一個獨立的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。考慮到光伏電站的成本因素和施工的難易程度及進度問題，業(yè)主越來越傾向于采用移動房式的機房，而不用建造水泥房的方式放置逆變器等設(shè)備，高原和沙漠地帶建造水泥房的成本非常高，而且施工周期很長。1MW光伏并網(wǎng)移動房需要滿足各種使用環(huán)境，因而要求具有良好的防水、防沙和防塵性能，良好的隔熱保溫性能，并擁有良好的排風(fēng)散熱性能，滿足長期野外耐用要求等。逆變器和交直流配電柜本身的排風(fēng)散熱特點,也應(yīng)綜合考慮到整個移動房排風(fēng)散熱系統(tǒng)中去。逆變器作為移動房散熱的主要設(shè)備，特別是逆變器的主模塊和電抗器運行時產(chǎn)生的熱量，必須能夠順利排放到戶外，而不會影響到其它部位的散熱。移動房的隔熱保溫性能除采用雙層結(jié)構(gòu)的房頂外，移動房的墻壁內(nèi)均需要填充隔熱保溫材料。

3  進風(fēng)口的設(shè)計

進風(fēng)口的設(shè)計，首先要能夠滿足防水、防沙和防塵要求，并要能夠擁有充分的進風(fēng)量。放置在移動房內(nèi)的設(shè)備，逆變器和交直流配電柜機柜本身的進風(fēng)口面積要定量計算，計算時應(yīng)計算實際有效的進風(fēng)面積，百葉窗和過濾棉均要計算在內(nèi)。百葉窗需要計算實際有效的進風(fēng)面積，過濾棉的有效進風(fēng)系數(shù)應(yīng)一并考慮在內(nèi)。逆變器和交直流配電柜的進風(fēng)口在機柜的前后并靠下側(cè)布置，在移動房上布置進風(fēng)口的位置時應(yīng)與內(nèi)部設(shè)備的進風(fēng)口高度位置相當，也應(yīng)布置在移動房前后靠下側(cè)的位置。進風(fēng)口的實際有效進風(fēng)面積也應(yīng)該定量計算，要求移動房的實際有效進風(fēng)面積為內(nèi)部設(shè)備的實際有效進風(fēng)面積的（1.5-2）倍，進風(fēng)口應(yīng)采用百葉窗加過濾棉的結(jié)構(gòu)，但盡可能減小進氣的風(fēng)阻，并起到有效的防塵和防沙作用。在不影響防塵和防沙的前提下，可適當放大進風(fēng)口的截面積。

4  出風(fēng)口的設(shè)計

出風(fēng)口同時也要求具有防水、防沙和防塵性能，并要求具有良好的出風(fēng)效果。由于逆變器與移動房的后墻壁之間的距離在1m以內(nèi)，逆變器和交直流配電柜的出風(fēng)口均設(shè)置在機柜的頂部，所以移動房的出風(fēng)口應(yīng)開在移動房的后面墻壁靠上的位置，并制作風(fēng)道將逆變器的風(fēng)道法蘭與墻壁上的出風(fēng)口接口連接，使得逆變器和直流配電柜的熱量通過風(fēng)道直接排放到移動房的外部，移動房出風(fēng)口的實際有效出風(fēng)口面積要為逆變器和直流配電柜實際有效出風(fēng)口面積的（1-1.5）倍。移動房的出風(fēng)口用百葉窗內(nèi)部加絲網(wǎng)的方式，但不能夠加過濾棉，過濾棉的風(fēng)阻較大，而其出風(fēng)口是依靠逆變器自身的風(fēng)機將熱量排出移動房，故不能夠加過濾棉。交流配電柜運行時產(chǎn)生熱量較小，故交流配電柜的熱量可以直接排放在房內(nèi)。若逆變器離墻壁出風(fēng)口的風(fēng)道距離大于1m時，則需要考慮在移動房出風(fēng)口處增加風(fēng)機排風(fēng)。排風(fēng)機總的額定風(fēng)流量約為逆變器總的風(fēng)流量的1.25倍。

5  逆變器熱量和房內(nèi)熱量獨立排風(fēng)散熱設(shè)計

逆變器工作的時候，主要的熱量通過獨立的風(fēng)道直接排到移動房的外面，同時也會輻射一部分熱量在移動房的內(nèi)部，再加上交流配電柜運行時產(chǎn)生的熱量，這時移動房自身也需要有排風(fēng)散熱通道。移動房的房頂設(shè)計成雙層結(jié)構(gòu)，這樣，可以有效阻止太陽輻射引起的房內(nèi)溫度升高，若在低溫時也會具有較好的保溫效果。在房頂?shù)奈蓍芴幊戮_有出氣孔，內(nèi)部焊接絲網(wǎng)，不可加過濾棉，在房頂內(nèi)側(cè)加排風(fēng)扇將房內(nèi)的熱量通過房頂?shù)碾p層結(jié)構(gòu)和屋檐排氣孔排到戶外，屋檐處的排氣孔可以在屋檐一周均有布置，在保證防沙塵的情況下盡量多開。若房內(nèi)溫度較高，只依靠房頂?shù)呐棚L(fēng)機無法良好的控制房內(nèi)溫升時，可在后墻壁的上方開口并加百葉窗，在百葉窗的內(nèi)側(cè)再增加排風(fēng)扇排風(fēng)。

6 1MW光伏并網(wǎng)移動房熱設(shè)計的模擬過程

6.1工作條件

環(huán)境溫度按照50?C進行。

移動房中2臺500kW逆變器的熱空氣由頂部900C風(fēng)道直接排到戶外.

移動房內(nèi)部的熱量主要通過房頂風(fēng)機通過屋檐開孔排到戶外。

6.2模擬的目標

逆變器獨立散熱與移動房自身散熱相互影響比較小，因此，驗證目標轉(zhuǎn)變?yōu)槟孀兤黜斣黾由巷L(fēng)道后對逆變器內(nèi)模塊溫升的影響。

6.3模擬結(jié)果

增加風(fēng)道將逆變器的熱量直接通過風(fēng)道排到戶外，對逆變器內(nèi)部的IGBT和電抗器的溫升均有影響。模擬結(jié)果顯示IGBT以及電抗器溫度變化均非常小。

因此，采用這種直接將熱風(fēng)導(dǎo)出戶外的做法并沒有明顯增加系統(tǒng)模塊的溫度。

7 1MW光伏并網(wǎng)移動房風(fēng)道的局部

圖1為MW級光伏并網(wǎng)移動房排風(fēng)散熱中風(fēng)道設(shè)計的截面圖。

圖1

8 總結(jié)

太陽能光伏并網(wǎng)電站用1MW移動房的排風(fēng)散熱是保證內(nèi)部設(shè)備長期良好運行的保障，同時又不能夠單純只考慮排風(fēng)散熱而忽略了野外惡劣的使用環(huán)境，需要綜合考慮并優(yōu)化細節(jié)設(shè)計，特別是實際有效的進出口面積，還要結(jié)合逆變器自身進出風(fēng)設(shè)計的特點，并且使得各部分的熱量不會相互干涉，采用獨立的風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效避免房內(nèi)的溫升過高問題。能夠保證逆變器及交直流配電柜長期安全可靠的運行。

參考文獻

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作者簡介

王耀邦（1984.01.05—），男，工程師，主要從事光伏并網(wǎng)逆變電源的整機結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。