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)標準相對較為寬泛,也沒有著重針對可靠性指標作出強制性規(guī)定,這使得光伏匯流箱在高海拔區(qū)應用期間涉及到特殊參數(shù)設計及設備選型問題。本文主要結合光伏匯流箱工作原理以及匯流箱應用于高海拔域內(nèi)主要涉及到的電氣件參數(shù)設定與選型方法等,同步測試儀器與試驗進行闡述,通過相關驗證證明有關參數(shù)設計及選型能使光伏匯流箱在高海拔區(qū)域內(nèi)應用,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)運行價值。

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原理,在太陽能電池功能作用發(fā)揮下把太陽光轉化成電能。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現(xiàn)一級匯流,以此促使光電池陣列向逆變器當中的接入連線可有效減少,實現(xiàn)系統(tǒng)結構的全面優(yōu)化,增強系統(tǒng)可維護性與可靠性。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、可靠的運行,著重探究技術參數(shù)設計。

光伏匯流箱在光伏電站中的應用,主要是作為逆變器和光伏陣列之間的連接,同時具備過流保護和防雷作用還可對光伏陣列當中的單串電流、斷路器、防雷器和電壓狀態(tài)進行監(jiān)測。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計當中,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)量個光伏電池進行串聯(lián),組建多個光伏串列,之后再以并聯(lián)形式將多個光伏串列向光伏匯流箱當中接入光伏匯流箱實現(xiàn)內(nèi)部匯流之后,可基于斷路器實現(xiàn)輸出在此同時配套使用光伏逆變器,以完整的構建成光伏發(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,以便于用戶可準確及時的了解光伏電池實際工作情況,在確保匯流箱具備良好的實用性和可靠性基礎上,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參數(shù) 

可靠性分析 以光伏匯流箱應用可靠性為目標進行定量估計，主要 涉及故障樹分析以及可靠性建模與預計。結合各項參數(shù) 與信息，預計光伏匯流箱應用中可靠性保持在 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 標準，并且在環(huán)境試驗當中經(jīng)過項目驗證，判定 其在可靠性方面預計質(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)設計主要涉及四方面：①海拔設計。因為 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?shù)卮箫L日多，降水 量少，土壤溫度偏低，且有很長的凍結期，但是太陽輻 射強度會保持在較高水平。通常情況下，光伏匯流箱應 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 以上就要對相關參數(shù)進行修正。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，鋼板表面進行靜電噴涂，整體屬全組裝結構，外殼 與框架具備高強度與高剛度，不僅要符合內(nèi)部元器件安 裝需求，還要承載內(nèi)外電路短路時所產(chǎn)生的熱效應和電 動力，也不會在設備運輸、搬運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 銅排要進行鍍鎳處理，其余的金屬安裝附件要進行鍍鋅 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 級螺絲進行緊固連接，保證 結構可靠與安全，同時要通過內(nèi)部燃弧試驗和抗震試驗。 箱體選擇封閉式結構，并且防護等級要在 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)元件安裝設計都要注意好拆裝、好維護，并且設備 需要具備接地標識和接地螺栓。光伏匯流箱在高海拔區(qū) 域應用，要注意使元器件外爬距適當加大，同步注重選 擇 EPTFE 膜進行高透氣透氣閥的設計，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入箱內(nèi)。因為光伏匯流 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，可以表明在相應區(qū)域建設光伏 發(fā)電現(xiàn)場，容易受到惡劣環(huán)境的負面影響。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、可靠的運行，要注重在高海拔條件 下合理設計光伏匯流箱各項參數(shù)，并恰當?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。