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智能光伏電站解決方案可靠性是怎樣煉成的---走進GCTC

   2014-08-04 世紀新能源網(wǎng)80270
核心提示:智能光伏電站解決方案的特點就是智能、高效、安全和可靠。相比傳統(tǒng)集中式解決方案,有一個核心理念就是讓電站更簡單。所謂讓電站更
智能光伏電站解決方案的特點就是智能、高效、安全和可靠。相比傳統(tǒng)集中式解決方案,有一個核心理念就是讓電站更簡單。所謂讓電站更簡單就是指:無逆變器房、直流匯流箱等系統(tǒng)多余設(shè)施,無熔絲、風扇等易損部件,實現(xiàn)電站的簡潔化、標準化交付,電站所有部件能夠滿足風沙、鹽霧、高溫高濕、高海拔等各種復雜環(huán)境,25年免維護、可靠運行的質(zhì)量要求,建設(shè)與運維更加簡單,最大程度保護客戶投資。

眾所周知,太陽能發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作,經(jīng)常遇到高溫、高寒、高濕、風沙大,淋雨,鹽霧等惡劣氣象條件。常規(guī)的電子設(shè)備的工作環(huán)境相對穩(wěn)定,但光伏系統(tǒng)中,比如像逆變器、匯流箱等電力電子器件受多重因素的影響,工作條件變化頻繁,運行可靠性挑戰(zhàn)巨大。業(yè)界很多廠家可靠性試驗條件簡陋,只是進行簡單的高溫、低溫性能測試,很多可靠性試驗評估缺失。

作為智能光伏電站解決方案中的核心設(shè)備逆變器的可靠性更是保障電站穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。那么華為的智能光伏電站解決方案的可靠性是怎么鍛煉出來的呢?讓我們一起走進GCTC,一探究竟。

華為GCTC(Global Compliance&Testing Center)是一個集EMC,RF,Telecom,安全和環(huán)境可靠性為一體的綜合性實驗室,獲得了CNAS、ATLA、MET,ITS、CETECOM等國際權(quán)威組織的認可。GCTC嚴格按照ISO/IEC17025標準要求為華為產(chǎn)品提供測試、認證和設(shè)計咨詢服務(wù)。華為GCTC除傳統(tǒng)試驗設(shè)備外,首創(chuàng)建立了溫度、濕度、腐蝕性粉塵綜合應力試驗設(shè)備和試驗方法,高溫淋雨試驗設(shè)備和試驗方法,模擬太陽輻射試驗設(shè)備及實驗方法,高空引雷實驗試驗方法,大大提升了華為產(chǎn)品的環(huán)境適應性。



圖1 GCTC試驗室



圖2 GCTC試驗室一個實驗室場景

華為逆變器千錘百煉出精品

華為逆變器通過華為GCTC的多重可靠性試驗的嚴酷測試驗證,分短期可靠性試驗和長期可靠性試驗兩個部分。短期可靠性試驗包括HALT試驗,高溫\低溫工作,高溫淋雨試驗、結(jié)冰試驗、低氣壓試驗、濕塵試驗、高空引雷試驗、EMC測試(電磁輻射、浪涌、靜電、防雷……)、安規(guī)試驗等可靠性試驗;長期可靠性試驗包括長期溫度循環(huán)試驗(TC)、長期高溫高濕試驗(HTOB)、長期壽命試驗(LLT)、外場暴露試驗(高溫、高濕、高鹽)等,試驗時長超1000小時,一些試驗甚至長達1年。華為逆變器整個可靠性試驗方案覆蓋高溫高濕、淋雨、鹽霧/濕塵腐蝕、太陽輻射、溫度變化、雷擊、高海拔、溫度極限(低溫到-60℃,高溫到100℃以上)等實際場景。下面帶領(lǐng)大家走進華為GCTC主要實驗室,深刻體驗一下華為逆變器可靠性的千錘百煉過程。

1. HALT試驗------“極限”體驗

首先來看一下HALT試驗室,也叫高加速壽命試驗室。HALT(Highly Accelerated Life Test)試驗是華為逆變器必須通過的可靠性激發(fā)試驗之一,在產(chǎn)品早期開發(fā)階段開展,該試驗主要特點是步進極限高溫、步進極限低溫(液氮瞬時降溫)、步進極限振動、綜合(溫沖+振動)應力來激發(fā)產(chǎn)品設(shè)計的薄弱點。高溫極限做到110℃,低溫極限做到-60℃,振動極限達到40G的加速度,試驗周期一般3天左右,整個試驗過程上電帶負載運行,實時監(jiān)控逆變器的運行狀態(tài)。



圖3.逆變器HALT試驗

2. 結(jié)冰試驗------“冰凍三尺,非一日之寒”

來到結(jié)冰試驗箱跟前,感覺到陣陣寒意。結(jié)冰試驗模擬驗證華為逆變器對冬天場景(西北、東北等地區(qū))的適應能力。該試驗在極低的-40溫度下進行,對樣品間歇的淋水,讓樣品外表面慢慢結(jié)冰,經(jīng)過3天的結(jié)冰后,升高溫度讓結(jié)冰融化,試驗連續(xù)運行1周,施加淋雨結(jié)冰---結(jié)冰融化2個循環(huán)。試驗過程中對華為逆變器執(zhí)行反復上下電、負載開啟、關(guān)閉等各項功能測試。



圖4.逆變器結(jié)冰試驗

3. 散熱極限試驗------“冰火兩重天”

看過結(jié)冰后,在來看一下極限散熱試驗。散熱極限試驗模擬華為逆變器在密閉場景下的極限散熱能力,及時識別熱設(shè)計短板。走進密閉實驗室,熱浪襲來,樹葉塞滿散熱片縫隙或覆蓋滿頂部,在不同的掛裝方式下,華為逆變器仍然滿負荷運行。



圖5 散熱極限測試

4. 低氣壓試驗------“勇登珠峰”

高海拔是逆變器典型應用場景之一,走進西藏,勇攀珠峰,是華為逆變器追求之一。低氣壓試驗模擬高海拔應用場景,驗證華為逆變器在極限高海拔的功率降額能力以及安全性。華為逆變器低氣壓試驗模擬了4000m、4500m、5000m、5500m海拔高度的并網(wǎng)運行狀態(tài)。



圖6.華為逆變器低氣壓試驗

5. 濕塵試驗------“沙塵暴來襲”

濕塵試驗是華為首創(chuàng)的集溫度、濕度、腐蝕性粉塵(收集全球各地灰塵制定配方)為一體綜合試驗,為華為逆變器在高溫高濕高塵環(huán)境下的適應性保駕護航。對降塵箱中的華為逆變器先實施大量降塵,然后加高溫高濕,驗證設(shè)備抗風沙、灰塵腐蝕能力。從外面觀察內(nèi)部積塵過程,猶如“沙塵暴來襲”,讓人窒息的感覺。



圖7.逆變器濕塵試驗

6. 振動試驗------“地動山移”

振動試驗室是一個獨立區(qū)間,一走近就聽到了強烈的振動聲音。振動試驗是指評定產(chǎn)品在預期的使用環(huán)境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。振動對產(chǎn)品的影響有:1、結(jié)構(gòu)損壞,如結(jié)構(gòu)變形、產(chǎn)品裂紋或斷裂;2、產(chǎn)品功能失效或性能超差,如接觸不良、繼電器誤動作等,這種破壞不屬于永久性破壞,因為一旦振動減小或停止,工作就能恢復正常;3、工藝性破壞,如螺釘或連接件松動、脫焊。

華為逆變器固定在一個大的振動試驗平臺上,試驗中帶電并網(wǎng)滿負荷運行,實時監(jiān)控逆變器運行數(shù)據(jù),整個試驗過程無異常告警和運行數(shù)據(jù)異常,試驗后對結(jié)構(gòu)件、連接器、單板零件等逐個檢查無異常。



圖8.逆變器振動試驗

7. 高溫淋雨試驗------“桑拿房”到“冰窖”

高溫淋雨試驗模擬高溫高濕天氣突降大雨,氣溫驟降條件下華為逆變器的適應能力(如熱帶雨林地區(qū)等),通過該試驗驗證逆變器的IP65等級防護及抗凝露能力。

淋雨試驗在一個大的溫濕度箱進行的,有專門設(shè)備控制噴淋的大小和方向,逆變器在70℃/95%溫濕度工作一段時長后,對逆變器外殼噴淋涼水。實驗前在逆變器內(nèi)部單板、外殼內(nèi)側(cè)壁、關(guān)鍵器件、散熱器等關(guān)鍵部位貼濕敏試紙,對比試驗前后試紙顏色變化,來判斷是否有凝露發(fā)生。整個試驗過程中,逆變器帶電運行,實時遠程監(jiān)控運行狀態(tài)。



圖9 淋雨試驗時序圖               圖10 淋雨試驗前后內(nèi)部單板試紙比較

8. 帶電溫循試驗------溫度“過山車”

逆變器晝工夜停,每天都在溫度循環(huán),按照25年壽命期計算溫循次數(shù)365*25=9125次。華為逆變器充分識別實際應用場景,實行嚴酷的溫度循環(huán)實驗(循環(huán)次數(shù)1500 CYCLE,最低溫度-40℃,高溫70℃,溫變15℃/分鐘),而電源行業(yè)標準(如IPC9592)要求帶電溫循次數(shù)300CYCLE。實驗過程中,逆變器上電運行,實時監(jiān)控工作狀態(tài)。



圖11 帶電溫循試驗場景圖

9. 高溫高濕試驗------“蒸桑拿”

在東南亞、中國南方等地區(qū),高溫高濕持續(xù)時間長,該試驗設(shè)置主要驗證華為逆變器對高溫高濕環(huán)境的長期適應性,及時識別單板、外殼等的耐腐蝕、電氣絕緣風險。

華為逆變器在高溫高濕箱試驗中,溫濕度70℃/95%條件下試驗運行超過6個月,產(chǎn)品電氣性能完好,外觀基本無變化。



圖12 帶電溫循試驗場景圖

10. 外場暴露試驗------ “太陽輻射、高濕高鹽”洗禮

走進華為海南專業(yè)合作試驗外場,臨近赤道,太陽紫外輻射強,臺風多,夏天最高溫度高達40℃以上,典型的高溫高濕高鹽場景,有海上試驗平臺、350m、1000m試驗場。華為逆變器身處350m試驗場,在此充分驗證了華為逆變器抗太陽輻射、抗鹽霧腐蝕、以及高溫高濕適應能力,已并網(wǎng)運行超過3年時間。



圖13 海上試驗平臺 圖14 350M試驗區(qū)逆變器外場暴露試驗

11. 高空引雷試驗------“晴天霹靂不懼怕”

GCTC合作開展外場火箭引雷試驗,引雷火箭制造出閃電奇觀,仿佛一把巨大的“閃電鐮刀”劈開陰沉的天空,場面十分壯觀。通過專業(yè)試驗場發(fā)射火箭彈,將雷引入到設(shè)備,驗證華為逆變器的抗雷擊能力。



圖15 外場引雷試驗
總結(jié):

GCTC一直重視試驗測試能力建設(shè),擁有業(yè)界最全的產(chǎn)品全環(huán)境應用場景的模擬測試能力,以及先進的可靠性測試能力,包括氣候、機械、室外風吹雨、太陽輻射、結(jié)冰等全場景測試能力,領(lǐng)先HALT(加速生命老化測試)測試、加速灰塵腐蝕等可靠性能力。同時在測試標準,試驗有效性等方面進行了長期的研究,積累了豐富的試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

任何華為的產(chǎn)品均需要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量測試。無論在寒冷的北冰洋,還是酷熱的非洲,無論是海邊的高鹽霧環(huán)境,還是西北的沙漠地區(qū),華為的產(chǎn)品經(jīng)受了自然界惡劣嚴格的考驗,屹立不倒。

華為光伏逆變器產(chǎn)品以及整個智能光伏電站解決方案的設(shè)計理念,就是按照25年的系統(tǒng)可靠運行免維護設(shè)計,采用IP65防護等級,實現(xiàn)內(nèi)外部的環(huán)境隔離,使器件保持在穩(wěn)定的運行環(huán)境中,降低溫度、風沙、鹽霧等外部環(huán)境對器件壽命的影響;系統(tǒng)無易損部件,無熔絲、風扇等需定期更換器件,實現(xiàn)系統(tǒng)免維護;借鑒華為通信基站產(chǎn)品全球海量發(fā)貨及部署的設(shè)計和質(zhì)量管理經(jīng)驗,從器件到系統(tǒng)實現(xiàn)25年可靠性設(shè)計及壽命仿真,加上嚴格的驗證測試,保證系統(tǒng)部件在整個生命周期內(nèi)無需更換,可靠經(jīng)濟運行。我們始終信奉一個理念,質(zhì)量是我們的生命,數(shù)據(jù)真實有據(jù),服務(wù)客戶有情。華為智能光伏電站解決方案千錘百煉出精品,產(chǎn)品方案應用遍布全球,質(zhì)量得到客戶的廣泛好評。華為相伴,幸福一生,您的選擇是正確的!
 
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