HAWKER蓄电池120MW光伏直流屏高海拔应对措施

摘要：我国光伏发电产业规模庞大，已然相当成熟，然而，海拔3500m之上地区长期运行的光伏电站数量极少，设备安全稳定运行方面现存诸多困难与挑战，运维人员工作生活也有着诸多困难与挑战，针对该类型光伏电站运行维护存在的问题以及处理经验，需持续予以积累、研究、分析，目的在于不断提高其安全稳定运行程度以及效益水准。

鉴于此，本文主要分析120MW光伏直流屏高海拔应对措施。

关键词：120MW光伏直流屏；高海拔；措施

1、引言

近年来，国家对经济社会发展提出高质量发展要求，且对环境保护重视力度极为空前地加强，经济结构深刻转型，极大带动新能源产业迅速发展。西藏自治区是我国光照资源最丰富之地，光伏电站得以科学建设与应用，实现西藏自治区县、乡、村农牧民群众用电问题的改善与解决，其社会效益、区域经济效益以及生态效益十分显著。这在很大程度上促进了西藏自治区的经济发展。然而，存在海拔高的情况，有着高寒缺氧的状况，具备温差大这样的特点，还有电网薄弱的情形，这些严酷的运行环境也给光伏电站的运行维护施予了全新的要求，带来了全新的挑战。

2、工程概况

西藏华电的那曲色尼区 12 万千瓦光伏发电电力保供项目处在西藏那曲市色尼区南侧，该项目直流侧的安装容量是 138.96MWp，交流侧额定容量为 120MW，场址区与那曲市的直线距离大概是 8km，地面海拔高程约在 4500m 至 4600m 之间。此项目运用“牧光互补”用地开发模式，项目打算建设的条件是地势相对较为平坦，规划总的占地面积大概是4779亩，实际使用的土地面积约为2255亩，场址区域距离西侧的G109国道大约8km，场址区域的东侧存在村村通道路，交通比较便利。

本项目直流侧安装容量是138.96MWp ，交流侧额定容量为120MW ，依据光伏阵列的布置方案 ，光伏区由38个光伏方阵构成 ，采用545Wp以及550Wp的双面单晶硅组件 。每24块组件串联成1个光伏组串 ，每12到14路光伏组串接入1台196kW的组串式逆变器 ，每18台组串式逆变器接入一台3.15MW的箱式变电站设备 ，该设备内含有1台3150kVA/35kV的油浸式升压变压器 ，把逆变器输出的低压交流电升压到35kV 。根据地块分布情形，每六至七台三十五千伏箱变并联成一回三十五千伏集电线路，每回三十五千伏集电线路容量在十八点九兆瓦至二十二兆瓦之间，以六回三十五千伏集电线路接入拟建的处于光伏区西侧中部位置的一百一十千伏升压站。

3、高海拔环境对于电气设备的影响

地理环境处于高海拔状态时，其主要气候特征呈现为，气压处在较低水平，相对湿度比较小，气温处于较低状况，温差比较大，太阳光以及紫外线辐射较为强烈，空气密度比较低。其中呀，气压低是占据最主要的那个因素。高原环境针对电气设备所产生的影响主要体现于：

海拔升高之时，气压呈现降低态势，进而电气设备的外绝缘强度也相应降低。通常状况下，在海拔处于0至5000米这个范围里，每当海拔增高1000米，气压就会降低12％，于此同时其外绝缘强度会降低8至13％。

气压降低时，空气密度相应减小，散热能力下降，以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的产品温升增高。一般而言，电气产品在海拔0至5000米范围，海拔每增高1000米，气压降低12％，其温升增高3％至10％。

气压下降，那些以自由空气身为灭弧介质的开关电气类产品，其通断能力，还有电气寿命，也都会有所减低。

气压有所降低，电气产品的密封容器压力差随之增大，进而引起气体或者液体从密封容器向外泄漏，甚至还会引起容器破裂 。

白天与夜晚的气温差值变动不小，这样的情况有可能致使产品的密封状况难以持续维持，还会造成机械结构出现弯曲或者裂开的问题。

低气温，对电气产品，因气压降低、空气密度降低，进而引起的温度升高，有着补偿作用。

因为海拔处于较高状态，所以太阳光照的强度很大，进而强紫外线辐射使得气体分子发生电离，这是致使电气设备外绝缘强度降低的重要原因中的一个。太阳辐射强度大，另外还会让有机绝缘材料加速老化，从而缩短使用寿命。

4、120MW光伏直流屏高海拔应对措施

4.1、智能高频开关整流模块应对措施

智能高频开关整流模块，选用的是，由深圳市英可瑞科技股份有限公司所生产的设备。

智能高频开关整流模块，其设计为2000m时能够带满载，当海拔每提升100m，输出功率就会降额1%，其最高设计海拔是5000m，此时可以带70%的负载。而智能高频开关电源采用n+1热备用设计，电源设备供电容量余量确保，即便海拔升高，散热也能够满足可靠性要求。

智能高频开关整流模块通过以下措施使其满足高海拔使用：

输入电压工作范围宽：323V～456VAC；

采用性能可靠的工业级元器件于内部，这使得它能够在恶劣环境之下实现可靠运行 。

采用先进的LLC谐振软开关技术，效率高,功率密度高；

采用无源PFC技术，功率因数高；

具有内置的、完善的EMC设计，能够满足GB/T 19826最新标准里EMC相关要求，是这样的情况 。

内置短路回缩保护，哪怕模块输出长时间处于短路状况，也不会导致损坏，。

内置防反接保护，支持带电热拔插。

4.2、蓄电池应对措施

（1）阀控式铅酸电池的工作原理

所说的阀控式铅酸蓄电池，其关键部分是每只单体电池的注液孔配备了单向阀，在充电时，尤其过充时，电池内电解液会被电解产生一定量氢气和氧气，电池内部气体压力积累超过单向阀允许开阀压力时会自动排气泄压，泄压到一定程度单向阀自动关闭，该阀功能是允许内部超压时开启泄压，任何条件下都不允许外界空气进入电池内部，这种单向阀通常由高弹性耐酸EPDM塑胶制成，或者是氯丁橡胶制成。

理士公司所选用的，是国内具备高水准质量的，且其性能处于稳定状态的，高档阀控制铅酸电池所专属使用的单向阀。

依循国家标准的规定，此单向阀的开启阀压力范围是1至49Kpa，其关闭阀压力范围同样为1至49Kpa 。

理士公司针对不一样的产品，以及不同的应用场合，挑选了开闭阀压力方面公差带极为狭窄的情况，以此来有助于让产品的性能保持稳定 。

至于阀控式电池的充、放电性能不会受海拔高度的影响。

（2）不同海拔高度条件下的开、闭阀压力试验

理士公司为探讨不同海拔高度条件对阀控式铅酸电池开阀压力及闭阀压力的影响，在实验室模拟不同海拔高度条件来测试电池的开阀压力，测试电池的闭阀压力。试验模拟的海拔高度范围如下，测得的相对闭阀压力如下：

海拔高度/米	实际大气压力/KPa	相对Om水平面大气压力/KPca	安全阀关闭压/KPa	相对闭压值 (相对于此海拔的实际大气压) /KPa
720	93.325	-8	5.2	13.2
900	91.325	-10	3	13
1080	89.325	-12	1	13
1260	87.325	-14	0	14
1440	85.325	-16	-4	12
1620	83.325	-18	-6	12
1800	81.325	-20	-8	12
1980	79.325	-22	-10	12
2160	77.325	-24	-12	12
2340	75.325	-26	-14	12
2520	73.325	-28	-16	12
2700	71.325	-30	-18	12
2880	69.325	-32	-20	12
3060	67.325	-34	-24	10
3240	65.325	-36	-26	10
3420	63.325	-38	-27	11
3600	61.325	-40	-29	11
3800	59.325	-42	-31	12
4000	57.325	-44	-33	12
4200	55.325	-46	-35	13
4500	53.325	-48	-37	13

高度为0m条件下，上述单向阀的开闭阀压力，分别是18kPa以及13.3kPa，是这样的情况 ，是这样的情况 。

从上边的试验能够看得出来，因为单向阀是高弹性材料制成的，它相对的开阀压力以及闭阀压力，都会跟着外界大气压力的降低而变小，不过它相对于外界的密封功能，并没有显著的改变，完全能够确保单项阀超限泄压以及自动关闭从而与外界隔离的功能。

（3）温差对电池的影响:

理士电池运用的是ABS高强度外壳，它所承受的温度范围有所界定，为零下20摄氏度至50摄氏度，在这个温度区间之内，电池能够正常开展工作，所以当处于高海拔环境下且温度变化处于此范围时，电池可以正常工作，温度对于蓄电池实际容量会产生直接的变化影响，推荐使用的温度是25正负3摄氏度。

4.3、电气屏柜应对措施

柜体选用辛柏机械技术（太仓）有限公司生产的设备。

电气屏柜通风散热设计当中做了高海拔修正，柜体框架选用的是21折一次滚压成型方式，其静态承重能达到2000公斤，网孔门通风率最高可达到85%，柜体表面处理运用的是纳米薄膜技术加上阴极电泳底漆以及外部粉末喷涂工艺，柜体通过了CE认证报告，也通过了UL认证报告，同时还获取了机柜表面涂层耐化学腐蚀报告，以及机柜承重、侧拉和吊装试验报告，还有抗震试验报告。

屏柜内部的安装板，做了防腐蚀处理，其表面喷涂了绝缘漆，而且安装螺钉、安装导轨，都是按照高海拔地区使用的标准来选型的，柜体内部，也就是前、后门的位置，使用了耐候型密封胶、硅橡胶密封条等，如此能够有效应对高海拔地区高污染环境下的腐蚀状况。

4.4柜内元器件应对措施

微型断路器、塑壳断路器、双电源切换装置、检测模块等柜内元器件设备，其设计与制造工艺都经过特殊处理，这其中涵盖了电路工艺设计、塑料制品材料构成以及接头端子等方面，这些举措能够让柜内元器件拥有耐盐雾、具备耐腐蚀、拥有耐潮湿等特性，从而满足其在高海拔地区使用的要求。

5、结束语

直流屏从前期的设计选型开始，接着是设备内部元器件的安装，之后进行调试，这些都按照高海拔地区的情况予以优化，如此能够有效地提升光伏电站直流屏的可靠性，还能显著增加光伏电站在运营周期内的经济社会效益。