1MW光伏并网移动房排风散热设计

1 引言

大型光伏电站的机房是保证电站长期、可靠、安全发电的关键，随着光伏电站规模的扩大，机房设计变得尤为重要。1MW光伏并网移动房是专为光伏逆变器并网发电而设计的专用机房，移动房的排风散热设计是保证移动房顺利运行的保障，更是保证移动房内部逆变器等设备长期安全可靠运行的保障。1MW光伏并网移动房内部设备，包括2台500kW光伏并网逆变器，2台500kW直流配电柜和1台1MW交流配电柜。1MW光伏并网移动房的排风散热设计，是保证内部设备长期安全可靠运行的重点，设计时会牵涉到众多环境因素和内部逆变器的自身散热特点，因此，设计时需综合考虑各种可能的影响因素和进行细节设计。

2 设计时需要考虑到的因素

1MW光伏并网移动房内部装有2台500kW逆变器,2台500kW的直流配电柜和1台1MW的交流配电柜，组成一个独立的光伏并网发电系统。考虑到光伏电站的成本因素和施工的难易程度及进度问题，业主越来越倾向于采用移动房式的机房，而不用建造水泥房的方式放置逆变器等设备，高原和沙漠地带建造水泥房的成本非常高，而且施工周期很长。1MW光伏并网移动房需要满足各种使用环境，因而要求具有良好的防水、防沙和防尘性能，良好的隔热保温性能，并拥有良好的排风散热性能，满足长期野外耐用要求等。逆变器和交直流配电柜本身的排风散热特点,也应综合考虑到整个移动房排风散热系统中去。逆变器作为移动房散热的主要设备，特别是逆变器的主模块和电抗器运行时产生的热量，必须能够顺利排放到户外，而不会影响到其它部位的散热。移动房的隔热保温性能除采用双层结构的房顶外，移动房的墙壁内均需要填充隔热保温材料。

3  进风口的设计

进风口的设计，首先要能够满足防水、防沙和防尘要求，并要能够拥有充分的进风量。放置在移动房内的设备，逆变器和交直流配电柜机柜本身的进风口面积要定量计算，计算时应计算实际有效的进风面积，百叶窗和过滤棉均要计算在内。百叶窗需要计算实际有效的进风面积，过滤棉的有效进风系数应一并考虑在内。逆变器和交直流配电柜的进风口在机柜的前后并靠下侧布置，在移动房上布置进风口的位置时应与内部设备的进风口高度位置相当，也应布置在移动房前后靠下侧的位置。进风口的实际有效进风面积也应该定量计算，要求移动房的实际有效进风面积为内部设备的实际有效进风面积的（1.5-2）倍，进风口应采用百叶窗加过滤棉的结构，但尽可能减小进气的风阻，并起到有效的防尘和防沙作用。在不影响防尘和防沙的前提下，可适当放大进风口的截面积。

4  出风口的设计

出风口同时也要求具有防水、防沙和防尘性能，并要求具有良好的出风效果。由于逆变器与移动房的后墙壁之间的距离在1m以内，逆变器和交直流配电柜的出风口均设置在机柜的顶部，所以移动房的出风口应开在移动房的后面墙壁靠上的位置，并制作风道将逆变器的风道法兰与墙壁上的出风口接口连接，使得逆变器和直流配电柜的热量通过风道直接排放到移动房的外部，移动房出风口的实际有效出风口面积要为逆变器和直流配电柜实际有效出风口面积的（1-1.5）倍。移动房的出风口用百叶窗内部加丝网的方式，但不能够加过滤棉，过滤棉的风阻较大，而其出风口是依靠逆变器自身的风机将热量排出移动房，故不能够加过滤棉。交流配电柜运行时产生热量较小，故交流配电柜的热量可以直接排放在房内。若逆变器离墙壁出风口的风道距离大于1m时，则需要考虑在移动房出风口处增加风机排风。排风机总的额定风流量约为逆变器总的风流量的1.25倍。

5  逆变器热量和房内热量独立排风散热设计

逆变器工作的时候，主要的热量通过独立的风道直接排到移动房的外面，同时也会辐射一部分热量在移动房的内部，再加上交流配电柜运行时产生的热量，这时移动房自身也需要有排风散热通道。移动房的房顶设计成双层结构，这样，可以有效阻止太阳辐射引起的房内温度升高，若在低温时也会具有较好的保温效果。在房顶的屋檐处朝下均开有出气孔，内部焊接丝网，不可加过滤棉，在房顶内侧加排风扇将房内的热量通过房顶的双层结构和屋檐排气孔排到户外，屋檐处的排气孔可以在屋檐一周均有布置，在保证防沙尘的情况下尽量多开。若房内温度较高，只依靠房顶的排风机无法良好的控制房内温升时，可在后墙壁的上方开口并加百叶窗，在百叶窗的内侧再增加排风扇排风。

6 1MW光伏并网移动房热设计的模拟过程

6.1工作条件

环境温度按照50�C进行。

移动房中2台500kW逆变器的热空气由顶部900C风道直接排到户外.

移动房内部的热量主要通过房顶风机通过屋檐开孔排到户外。

6.2模拟的目标

逆变器独立散热与移动房自身散热相互影响比较小，因此，验证目标转变为逆变器顶增加上风道后对逆变器内模块温升的影响。

6.3模拟结果

增加风道将逆变器的热量直接通过风道排到户外，对逆变器内部的IGBT和电抗器的温升均有影响。模拟结果显示IGBT以及电抗器温度变化均非常小。

因此，采用这种直接将热风导出户外的做法并没有明显增加系统模块的温度。

7 1MW光伏并网移动房风道的局部

图1为MW级光伏并网移动房排风散热中风道设计的截面图。

图1

8 总结

太阳能光伏并网电站用1MW移动房的排风散热是保证内部设备长期良好运行的保障，同时又不能够单纯只考虑排风散热而忽略了野外恶劣的使用环境，需要综合考虑并优化细节设计，特别是实际有效的进出口面积，还要结合逆变器自身进出风设计的特点，并且使得各部分的热量不会相互干涉，采用独立的风道结构设计可以有效避免房内的温升过高问题。能够保证逆变器及交直流配电柜长期安全可靠的运行。

参考文献

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作者简介

王耀邦（1984.01.05—），男，工程师，主要从事光伏并网逆变电源的整机结构设计工作。