李泊佳 谭兴煜 华致然

摘要：太陽能能源是一种目前阶段具备有十分广泛的前景的再生能源。在早期建设过程当中，光伏电站是一种较为分散式的土建形式，这样一种形式的光伏电站具备有扩容优化过程较为困难、施工周期十分漫长的特点。因此，一体化箱式的光伏电站逐渐成为我国光伏建站的基本发展方向，这样一体化形式的光伏电站俨然已经成为了目前阶段光伏建站的一个新式发展方向。本文针对箱式一体化光伏逆变站通风散热进行探讨分析，以期为相关人员带来一些参考。

关键词：箱式一体化;光伏逆变站;通风散热

光伏发电的基础成本将在一定程度上受到上网电价、税收政策等多方面因素的影响，另外在光伏电站的建设初期的投资较高，并且其最终收益的回收周期常规上将要在15年左右。并且如果再适当将碳交易、补贴等政策加入到其中，最终造成的实际性损失将会更多。另外，由于光伏组件当中继承了逆变柜、控制柜等多种设备，这也导致了最终电站的热密度很高并且由于温度的提升也导致部件的寿命出现缩短的情况。

一、通风散热设计的一般规则

在开展通风散热设计工作的过程中，应当遵循相关行业规范[1]。在设计工作开展的初期通过将电子、电气、通风散热等多方面结构进行平衡优化，以此来让总体设计达到与要求相关联的指标。

另外，箱式一体化光伏逆变站的通风散热的过程应当更多地遵循从上向下的整体性规划[2]。但与此同时也要开展由下网上的逐步形细致化设计工作。根据系统的实际特点，电站的通风热设计等级可以详细划分为系统级、模块级以及板级[3]。在每一个级别的设计过程当中都应当详细遵循相关的设计流程进行：首先进行相应热损耗的计算过程，其次计算需风量，在确定了通风散热系统后进行进、出风口的详细设计、随后合理确定管道尺寸—针对风机进行选型—并对最终选型情况进行核算—在最后针对通风系统的相应图纸进行绘制。除开应用传统情况下的通风散热方式意外吗，通过应用一些流场仿真软件同样可以从根本上提升通风散热设计的实际应用效率。

二、进、出风口设计

在行业内部，通常规格为1MW等光伏逆变器的实际效率大约为98.5%左右[4]。一般在较为恶劣的情况当中，由于其系统性所带来的损耗大约在30KW左右，依据这样的损耗数值来展开通风散热系统的设计，并不会影响到最终设计方式的有效性。

通风量的计算方式为：

在这一公式当中，q是在单位时间内的实际散热量，w为在单位时间内空气的质量，Cp的含义为空气比热容，△T代表进风口以及出风口间的实际温度差。

在单位时间内部，空气质量方程在转化为空气密度以及空气流量的实际表达式为：

在这一公式当中，p为空气密度，L代表空气流量，通过将两个总是综合后可以得出空气流量的实际表示公式为：

在这一公式当中，p为实际过程中的损耗功率。

在本次研究过程中，出风口以及进风口之间的温度差选择为15℃，空气密度选择当温度在25℃时的基本数据1.2kg/m3，绝干空气比热为1.01KJ。在1MW电站当中的实际损耗为3KW，经过最终计算后得出的最终空气流量应当为1.65m3/s，经过综合考量后最终得出的数值为6000m3/s，从根本上考虑到温度热点以及通风效率的实际存在，因此最终需要的空气流量应当大于最终计算值的1.6倍。

在设计过程中，进出口以及出风口分别选择设计在箱体的下部分以及上部分[5]。最终构造呈现对角布置，实际设计的位置应当适应结合详细的热分布特点以及具体模块进行综合分析。

一体式逆变电站的进风口安装过程中应用了百叶窗防尘网结构，通过这样的方式来提升进风阻力，同样也会对气流起到一定的衰减性作用。设计单位在设计时应当注意必须综合化考量防尘网、百叶窗等设备的有效系数，并以此为基础得出最终的自由进风口面积，如果百叶窗的实际通风率为0.46，那么经过箱体最终设计后的进风口自由通风面积大约在1.2㎡左右。

最终经过设计的箱式一体化逆变站的通风散热结构如图一所述，进口风选择应用旋风式结构，这样就可以保障在进风的过程中保障沙尘的过滤性能，另外，进风口以及逆变器的本体在经过弹性封条进行连接后，可以很大程度上降低风阻的出现。

三、变压器室通风设计

在箱式一体化逆变站设计工作中，通过应用二分裂变器进一步实现了由两台500KW逆变器组成的并网结构[6]。这样的结构组成十分简单房展。想要使变压器形成安全、可靠的通风设计，则要保障在实际设计阶段，选择应用通过下部进风，再由上部出风的设计，并应当在变压器室的地段部分设计一个出风口，通过这样的方式来形成一个烟筒式的效应。在变压器室的通风散热设计工作当中，最为关键的部分就是针对出风口面积的详细计算。

在这一公式当中，L实际代表的是空气流量，P则代表损耗的功率。Cp代表空气比热容，△T代表进风口以及出风口间的温度差，p代表的是空气密度，β代表散热有效系数，这一在一般情况下会与流体的详细路径拥有十分密切的联系。

通过综合考虑变压器运行过程当中的散热以及通风结构，经过详细的仿真优化，最终的实际布置结构如图二所示，通风窗在箱体内部当中设计一个导流板，通过这样的形式让引导冷风进入到变压器本体当中，变压器室的顶部要设置一个排风口，最终排风口选用为多层次的防雨防雪百叶，变压器在实际运行过程当中在50%的负载情况下主要依靠自然性通风，在超出50%之后则会自动启动强制通风功能。

四、其他因素对散热带来的影响

在箱式一体化光伏逆变站工作过程当中，海拔、空气湿度等一些因素同样会在一定程度上影响到逆变站的通风散热情况，这是因为由于客观因素的变化导致空气的密度以及比热容也会相应地发生变化，因此相应的设计单元在设计工作的前期以及核算的过程中应当注意针对系统设置周边的环境因素做好详细的调查工作。另外，由于箱式一体化逆变站拥有较为巨大的柜体，因此一些辐射散热情况同样可能会对通风散热情况造成一定的影响。对于柜体以及隔板来说，应当适当通过应用着漆处理的情况，尽可能在设计过程中避免镀铝锌钢板的应用。

结束语：

对于逆变站的通风散热设计工作来说，其具备有十分关键性的作用，如果出现因为不良的散热设计从而引发箱体内部的温度得到提升，则有很大可能导致器件的性能出现恶化，并导致后续的损耗情况增加，引发后续系统功率出现降低，这也会直接性地影响到电站的最终经济效益，另外温度的升高还会导致系统运行的可靠性降低，这一情况会导致电站无法稳定运行，因此相关设计人员应当采取针对性手段在提升散热效率的同时最大程度降低逆变站的实际成本。

参考文献：

[1]由恒远. 箱式一体化光伏逆变站通风散热研究[J]. 电器工业，2020，No.235（06）：72-76+79.

[2]陈建国，张国民，马辉，等. 光伏电站箱式变压器遮阳棚一体化设计及运行经济性分析[J]. 华电技术，2019，41（001）：21-26.

[3]刘瑞囡，张晓明. 光伏建筑一体化系统中通风空腔热工性能研究综述[J]. 建筑与预算，2020，No.285（01）：48-50.

[4]高峰，陈剑波，翁琳. 带通风流道的光伏墙散热性能实验研究[J]. 建筑节能，2019，47（004）：17-20.

[5]王颖亭，竺江峰，胡晓飞，等. 关于光伏接线盒散热性影响因素的研究[J]. 大学物理实验，2019，v.32;No.134（01）：79-82.

[6]李洋，王春明，李建科. 独立建筑光伏-光热-土壤源热泵一体化系统设计[J]. 建筑电气，2019，v.38;No.254（01）：62-66.