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散熱特點,也應(yīng)綜合考慮到整個移動房排風散熱系統(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  進風口的設(shè)計

進風口的設(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口面積要定量計算，計算時應(yīng)計算實際有效的進風面積，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面積，過濾棉的有效進風系數(shù)應(yīng)一并考慮在內(nèi)。逆變器和交直流配電柜的進風口在機柜的前后并靠下側(cè)布置，在移動房上布置進風口的位置時應(yīng)與內(nèi)部設(shè)備的進風口高度位置相當，也應(yīng)布置在移動房前后靠下側(cè)的位置。進風口的實際有效進風面積也應(yīng)該定量計算，要求移動房的實際有效進風面積為內(nèi)部設(shè)備的實際有效進風面積的（1.5-2）倍，進風口應(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，可適當放大進風口的截面積。

4  出風口的設(shè)計

出風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口均設(shè)置在機柜的頂部，所以移動房的出風口應(yīng)開在移動房的后面墻壁靠上的位置，并制作風道將逆變器的風道法蘭與墻壁上的出風口接口連接，使得逆變器和直流配電柜的熱量通過風道直接排放到移動房的外部，移動房出風口的實際有效出風口面積要為逆變器和直流配電柜實際有效出風口面積的（1-1.5）倍。移動房的出風口用百葉窗內(nèi)部加絲網(wǎng)的方式，但不能夠加過濾棉，過濾棉的風阻較大，而其出風口是依靠逆變器自身的風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口的風道距離大于1m時，則需要考慮在移動房出風口處增加風機排風。排風機總的額定風流量約為逆變器總的風流量的1.25倍。

5  逆變器熱量和房內(nèi)熱量獨立排風散熱設(shè)計

逆變器工作的時候，主要的熱量通過獨立的風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)再增加排風扇排風。

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風道直接排到戶外.

移動房內(nèi)部的熱量主要通過房頂風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

增加風道將逆變器的熱量直接通過風道排到戶外，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)移動房風道的局部

圖1為MW級光伏并網(wǎng)移動房排風散熱中風道設(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

[1]余建祖，高紅霞，謝永奇.電子設(shè)備熱設(shè)計及分析技術(shù)[M]. 2版.北京.北京航空航天大學出版社.2008.11

[2] 楊旭，馬靜，張新武，王兆安.電力電子裝置強制風冷散熱方式的研究[J].西安.西安交通大學.電力電子技術(shù).2000.04期（TK12）ISSN:1000-100X

[3] 杜毅，廖美英.逆變器中IGBT模塊的損耗計算及其散熱系統(tǒng)設(shè)計[J].西南交通大學.電氣傳動自動化.2011.01期（TM464）ISSN:1005-7277

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。