高海拔區(qū)域太陽能資源豐富,而目前我國對于匯流箱制定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相對較為寬泛,也沒有著重針對可靠性指標(biāo)作出強(qiáng)制性規(guī)定,這使得光伏匯流箱在高海拔區(qū)應(yīng)用期間涉及到特殊參數(shù)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型問題。本文主要結(jié)合光伏匯流箱工作原理以及匯流箱應(yīng)用于高海拔域內(nèi)主要涉及到的電氣件參數(shù)設(shè)定與選型方法等,同步測試儀器與試驗(yàn)進(jìn)行闡述,通過相關(guān)驗(yàn)證證明有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)及選型能使光伏匯流箱在高海拔區(qū)域內(nèi)應(yīng)用,且具有良好的穩(wěn)定性和可靠性,可在匯流箱產(chǎn)品功能作用發(fā)揮下最大程度的發(fā)揮太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行價(jià)值。

1、高海拔光伏匯流箱的組成與工作原理

光伏發(fā)電主要基于光生伏特效應(yīng)原理,在太陽能電池功能作用發(fā)揮下把太陽光轉(zhuǎn)化成電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有控制器、逆變器、匯流箱、太陽能電池板等。在光伏電池工作中,其陣列輸入主要依靠光伏匯流箱實(shí)現(xiàn)一級匯流,以此促使光電池陣列向逆變器當(dāng)中的接入連線可有效減少,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化,增強(qiáng)系統(tǒng)可維護(hù)性與可靠性。本文所分析的光伏匯流箱是在海拔高度超過2000m的區(qū)域內(nèi)應(yīng)用的產(chǎn)品,為保證備可以在高海拔惡劣條件下正常、可靠的運(yùn)行,著重探究技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)。

光伏匯流箱在光伏電站中的應(yīng)用,主要是作為逆變器和光伏陣列之間的連接,同時(shí)具備過流保護(hù)和防雷作用還可對光伏陣列當(dāng)中的單串電流、斷路器、防雷器和電壓狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中,為了使逆變器和電池陣列減少彼此連線,可將規(guī)格一致的定數(shù)量個(gè)光伏電池進(jìn)行串聯(lián),組建多個(gè)光伏串列,之后再以并聯(lián)形式將多個(gè)光伏串列向光伏匯流箱當(dāng)中接入光伏匯流箱實(shí)現(xiàn)內(nèi)部匯流之后,可基于斷路器實(shí)現(xiàn)輸出在此同時(shí)配套使用光伏逆變器,以完整的構(gòu)建成光伏發(fā)電系統(tǒng),同步和電網(wǎng)并網(wǎng)。光伏匯流箱當(dāng)中還配置有光伏專用的斷路器、熔斷器和防雷器等,以便于用戶可準(zhǔn)確及時(shí)的了解光伏電池實(shí)際工作情況,在確保匯流箱具備良好的實(shí)用性和可靠性基礎(chǔ)上,促使太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大程度的發(fā)揮系統(tǒng)功能效用。

2、高海拔光伏匯流箱技術(shù)參數(shù) 

可靠性分析 以光伏匯流箱應(yīng)用可靠性為目標(biāo)進(jìn)行定量估計(jì)，主要 涉及故障樹分析以及可靠性建模與預(yù)計(jì)。結(jié)合各項(xiàng)參數(shù) 與信息，預(yù)計(jì)光伏匯流箱應(yīng)用中可靠性保持在 99.763%。 光伏匯流箱包含四大組成部分，分別是箱體、防雷器、 斷路器、熔斷器。其中，防雷器、斷路器和熔斷器都執(zhí) 行 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，并且在環(huán)境試驗(yàn)當(dāng)中經(jīng)過項(xiàng)目驗(yàn)證，判定 其在可靠性方面預(yù)計(jì)質(zhì)量等級屬于 6 級，具有 2×10-6 的失效率。 

電氣參數(shù) 電氣參數(shù)設(shè)計(jì)主要涉及四方面：①海拔設(shè)計(jì)。因?yàn)? 高海拔區(qū)域，其自然氣候條件也相對惡劣，區(qū)域內(nèi)空氣 氣壓和密度都比較低，空氣絕對濕度相對較小，空氣溫 度通常較低且溫差會有較大變化，當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)日多，降水 量少，土壤溫度偏低，且有很長的凍結(jié)期，但是太陽輻 射強(qiáng)度會保持在較高水平。通常情況下，光伏匯流箱應(yīng) 用區(qū)域海拔在 2000m及以下，其電氣元器件無需作出修正， 若海拔在 2000m 以上就要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正。在 2000m 海拔高度條件下，光伏匯流箱最小爬電距離是 30mm，最 小電氣間隙是 20mm。在海拔高度 4000m 條件下，則需按 照高海拔電氣參數(shù)表相關(guān)修正系數(shù)將正常海拔高度下的 爬電距離和電氣間隙數(shù)值乘上 1.29。

3、箱體要求 

光伏匯流箱的箱體要選擇厚度在 2mm 以上的鍍鋅鋼 板，鋼板表面進(jìn)行靜電噴涂，整體屬全組裝結(jié)構(gòu)，外殼 與框架具備高強(qiáng)度與高剛度，不僅要符合內(nèi)部元器件安 裝需求，還要承載內(nèi)外電路短路時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電 動力，也不會在設(shè)備運(yùn)輸、搬運(yùn)及吊裝期間因受到撞擊、 冷凍、受潮等因素影響造成損壞或變形情況發(fā)生。箱體 銅排要進(jìn)行鍍鎳處理，其余的金屬安裝附件要進(jìn)行鍍鋅 處理，厚度在 7m 以上，以確保具備美觀和防腐功能。箱 體內(nèi)部的各部件均通過 8.8 級螺絲進(jìn)行緊固連接，保證 結(jié)構(gòu)可靠與安全，同時(shí)要通過內(nèi)部燃弧試驗(yàn)和抗震試驗(yàn)。 箱體選擇封閉式結(jié)構(gòu)，并且防護(hù)等級要在 65。箱門外 觀要整潔，開啟方便與靈活，接地裝置要有效期、齊全， 箱內(nèi)元件安裝設(shè)計(jì)都要注意好拆裝、好維護(hù)，并且設(shè)備 需要具備接地標(biāo)識和接地螺栓。光伏匯流箱在高海拔區(qū) 域應(yīng)用，要注意使元器件外爬距適當(dāng)加大，同步注重選 擇 EPTFE 膜進(jìn)行高透氣透氣閥的設(shè)計(jì)，使箱體內(nèi)外 保持良好的空氣流動性。透氣閥要注重具備單向流 通特性，以防外部雨水及凝露進(jìn)入箱內(nèi)。因?yàn)楣夥鼌R流 箱的電纜接頭在箱體外部裸露，為減少惡劣環(huán)境對其產(chǎn) 生的影響，要注重所選電纜接頭經(jīng)過 68 認(rèn)證和防 UV 老化測試，具有優(yōu)良的耐溫性。

通過新馳電氣以上對高海拔地區(qū)太陽能資源的分析和研究，可以表明在相應(yīng)區(qū)域建設(shè)光伏 發(fā)電現(xiàn)場，容易受到惡劣環(huán)境的負(fù)面影響。光伏發(fā)電箱 是光伏發(fā)電系統(tǒng)重要組成部分，為保證光伏匯流箱在高 海拔地區(qū)能夠安全、可靠的運(yùn)行，要注重在高海拔條件 下合理設(shè)計(jì)光伏匯流箱各項(xiàng)參數(shù)，并恰當(dāng)?shù)倪x擇熔斷器、 斷路器等，保證光伏匯流箱使用可靠與穩(wěn)定。