整合世界500强光伏业务降低度电成本，推动平价上网-做光伏逆变器领跑企业上能电气股份有限公司 整合世界500强光伏业务sinengpower整合世界500强光伏业务si-neng整合世界500强光伏业务目录 一、光伏逆变器的可靠性设计整合世界500强光伏业务依托可靠性工程技术-如何设计出高质量的光伏逆变器系统热设计 系统防护设计 可靠性模型设计可靠性工程技术是提高产品在整个寿命周期内可靠性的一门工程技术,光伏逆变器产品研制过程中，运用可靠性工程技术的设计原则和方法，从源头上可以大幅度提升产品的可靠性指标，保障光伏逆变器的产品质量。整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计- 热设计的重要性整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-热设计关注点热损耗<1kW 1kW<热损耗<50kW 50kW<热损耗1、通常对应额定功率60kW以下的逆变器2、可考虑采用自然散热3、自然散热优点是可以省掉外部换热风机，减少风机故障点4、随着热损耗越大，自然换热方式的散热能力越来越差，设备的散热器越来越重，相比风冷换热越来越没有优势。 1、通常对应额定功率100kW2.5MW的逆变器2、建议采用强制风冷散热3、相比自然散热，强制风冷散热能力更强，可以进一步降低元器件温升4、问题在于增加了风机的故障点和沙尘防护难题。5、缓解办法：提高风扇防护等级，采用风机冗余设计，采用散热器风道分离设计，采用控制舱空空换热设计 1、通常对应额定功率2.5MW以上的逆变器2、可考虑采用液冷散热3、相比强制风冷散热，液冷散热能力更强，可以进一步降低元器件温升4、问题在于增加了液冷管路，外部热交换器等装置，成本和故障点增加。整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-系统防护设计的重要性整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-系统防护设计关注点散热器 电抗器IGBT 电路板等其它电器元件扰流风机 散热器 电抗器IGBT 电路板等其它电气元件 主散热风机自然对流 强制风冷气流 散热器电抗器 IGBT 电路板等电气元件扰流风机主散热风机强制风冷气流 散热器电抗器 IGBT 电路板等电气元件 内部换热风机主散热风机强制风冷气流外部换热风机空空换热器自然散热&IP65密封机箱1、无外部风机2、防尘能力强3、密封舱存在呼吸效应，引起潮气积累，防潮能力弱4、舱内热量导出困难，舱内温度相对较高 强制风冷&机箱风道一体设计1、气流吹过散热器的同时，吹过电路板等电气元件，灰尘随气流侵入机内，防护能力极差2、气流分散，不能集中冷却发热器件，散热性能较差 强制风冷&设备风道分舱设计1、机箱内部设计有独立的风道舱，主散热气流只经过风道舱内的散热翅片和电抗器，不流经设备舱。2、设备舱发热较小，通常对外采用自然对流或扰流风机，引入少量外部空气进行散热，带入灰尘较少。3、通常采用辅助加热装置除湿 强制风冷&设备风道分舱设计&设备舱空空换热1、设备舱采用空空换热器，彻底隔绝内外空气交换，同时达到对设备舱换热要求整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-可靠性模型设计的重要性可靠性模型是指为预计或估算产品的可靠性所建立的可靠性框图和数学模型。可以对系统或产品进行可靠性预计、定性定量的计算和评判为后续光伏逆变器选型的系统应用提供可靠性方面的数据支撑。l 失效率（）l 在规定的条件下和规定的时间内，产品失效数与总数之比。l 产品在单位时间内失效的概率l 单位为:1/小时,一般用Fit(10-9/小时)来表示l 例:l 10000只晶体管在规定的条件下工作1000小时后失效1只，则这批晶体管的平均失效率为：l r/nt1（100001000）l 1*10-7/小时=102Fitl平均故障间隔时间（MTBF-mean time between failure）l 对可维修产品而言， 指相邻失效间隔时间的平均值。l MTBF=nt/r =1/ l 例:l 10000只晶体管在规定的条件下工作1000小时后失效1只，则这批晶体管的平均失效率为：l MTBF=nt/r =1/ =1小时/ 1*10-7=107小时可靠性模型中的基础特征量：整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-可靠性模型设计的重要性每个元器件的失效率： S=GQSTE式中： S 元器件的工作失效率；G 元器件的基本失效率；Q 器件的质量系数；S 器件的电应力系数；T 元器件的温度系数；E 环境系数产品中每个单元的失效率是该单元内所有元器件的失效率之和： )()(unit iAi整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-可靠性模型设计的重要性串联模型：组成产品的所有单元中任一单元失效就会导致整个产品失效的模型称为串联模型1单元2单元n单元并联模型：组成产品的所有单元都失效时才失效的模型，为工作贮备模型 1单元2单元n单元整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-可靠性模型设计关注要点关注要点 备注 思考简化系统，减少元器件总数量 元器件总数量越少，失效率越低尽可能少选用基本失效率高的器件 直流风扇，继电器，霍尔电流传感器，防雷器等都输入失效率高的电子元器件尽可能选择高品质的元器件，处于良好的环境温度，应力，环境条件 基础失效率基础上的质量系数，温度系数，应力系数，环境系数高失效率的器件或功能单元尽可能采用冗余设计 可靠性并联模型可以显著提升MTBF 风扇冗余，辅助电源冗余等对于失效率较高的器件或重要单元电路，需要增加预防性维护设计，增加系统的可用性 散热系统、IGBT、电容等关键器件和功能单元，故障率高，故障后影响面大 预防性维护设计整合世界500强光伏业务目录 一、光伏逆变器的可靠性设计整合世界500强光伏业务光伏逆变器预防性维护设计关键器件 故障预判 整机电性能故障预判 光伏发电系统故障预判可用性是衡量设备在投入使用后实际使用的效能，是设备的可靠性、可维护性和维护支持性的综合特性。上能光伏逆变器产品在研发过程中，一方面充分运用可靠性工程技术提升产品的可靠性性能，同时，也通过采用创新技术，实现了光伏逆变器的预防性维护设计，从而从整体上提升产品的可用性。整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-关键器件故障预判举例逆变器 滤波器 并网接触器 输出断路器输入断路器直流母线电容 交流滤波电容电容容量低于额定值80%，器件损坏前发出预防性告警整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-关键器件故障预判举例逆变器 滤波器 并网接触器 输出断路器输入断路器配电开关舱温 每个IGBT壳温 每台滤波电抗器温度 控制舱温度湿度侦测异常过温，降功率保护，避免器件损坏整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-整机电性能故障预判举例逆变器 滤波器 并网接触器 输出断路器输入断路器输入功率Pin 输出功率Pout实时监控P，一旦异常发出预警整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-整机电性能故障预判举例5th7th11th13th逆变器实时监控并网谐波电流，一旦异常发出预警整合世界500强光伏业务光伏逆变器可靠性设计-光伏发电系统故障预判举例-组件曲线特征扫描监测自动扫描记录的正常组串PV特性组串级发电功率曲线，任何组串异常立即发现组件厂商宣称的组件PV特性 内置高性能浮点运算处理器TI 28335 运程监控 智能报警 及时消缺 高效运维 降低成本 量化收益 自动扫描识别出特性异常的组串让能源因我而变上能电气股份有限公司整合世界500强光伏业务 si-neng