光伏组件一般认为是25年的使用寿命。近日,天合光能董事长高纪凡在采访中表示,技术进步已经让光伏组件的寿命超过30年。

作为光伏系统的核心零部件之一的逆变器,需要多久更换一次呢?通常 认为逆变器受内部电子元器件(IGBT、电容、电感等)所限,使用寿命一般不超过10年,光伏电站全生命周期中,至少要更换一次逆变器。

不过近日,瑞士Bern University伯尔尼应用科学大学发表的一项研究成果显示,其在线调查 发现34.3%的设备在15年后才经历了第一次故障,超过65%的逆变器在运行第15年时未出现与产量相关的故障。

调查包括来自1195个光伏系统、2121个逆变器和8542个优化器的数据, 逆变器额定功率在10 kW到15 kW之间,包括 华为、科世达、Fronius、SMA、SolarEdge和Sputnik等品牌逆变器,最古老的逆变器来自1990 年代初期。

-逆变器故障因素

逆变器的使用寿命和使用环境、元器件的质量等有很大的关系,元器件包括结构件、电路板、功率开关管、电容、液晶显示屏和风扇等部件。 逆变器的寿命可以用“木桶理论”来解释,即由寿命最短的部件决定,通常 是IGBT、电容、电感等,使用寿命一般不超过10年。

如电解电容,这是逆变器最容易失效的器件之一。电解电容中的电解液会逐渐蒸发变干,导致电解电容的等效串联阻抗增大,同电流下,较高的电阻会导致电容发热,加剧电解液蒸发,,最终导致器件失效。

再如导热硅脂,其寿命也在10年左右。如果导热硅脂失效,就无法把电子元器件产生的热量及时传导出去,元器件就会很快老化、损坏。一些 寿命不到25年的元器件还包括液晶显示屏,塑料连接件、电缆、接线端子等。

-逆变器使用环境

如果说元器件是内因,那使用环境就是影响逆变器寿命的外因。通常,逆变器都要经过户外实证测试,有耐候、耐酸碱、盐雾、防水、高低温循环等各种性能测试。

瑞士伯尼尔应用科学大学的研究显示:逆变器的寿命受设备的安装位置影响 很大,室外安装的TTF (故障时间)较短。

因为逆变器内部的温度是影响逆变器(元器件)寿命的最重要因素,直接暴露在阳光下会提高工作温度;密闭空间安装会影响散热;表面灰尘积聚也会影响散热;日晒风吹雨淋会影响壳体、连接件等的 寿命……

因此,安装逆变器的时候需要考虑为其提供一个适宜的工作环境,不要 认为逆变器本来就是设计为户外应用的,逆变器的外壳是金属的所以它对环境的耐受也是“铁打 的”。如果安装在室外,最好选择安装在背阳面的屋檐下或者光伏组件下方,或加装遮阳防雨棚,为逆变器提供“遮阳防雨降温”;尽量远离锅炉、燃油热风机、供暖管道和空调外机排风口等高温区域,尽量提供防沙、防尘、防落叶等措施。

-维修还是更换?

逆变器的元器件发生故障可能会影响发电量,停止工作,也可能不影响发电量。电容、硅脂等的失效也是逐步的过程,会逐步降低逆变器的效率。因此首先建议要对逆变器进行维护,以延缓逆变器元器件的老化。

当逆变器出现故障或你认为不可接受的降效后,是维修还是更换呢?

作为一个电力电子设备,任何时候维修都是可能的,只是需要从经济性上考虑是维修还是更换。有些可能是简单的故障,比如显示屏故障,外壳锈蚀,不影响发电量,自己可以决定;有些可能影响发电量,如打开逆变器壳体后发现接线松了、硅脂没了(和电脑的导热硅脂一样),这些可能是自己就能做的事,或者是普通的电器维修工就能做的事,不妨先做了试试。

对于一些复杂的故障,可能需要专业的维修人员进行维修,可能是零部件更换,也可能涉及整机更换。目前组串式逆变器一般采用整机更换的维修方式,特别是早期的一些进口品牌逆变器,可能已经不提供维修服务;即便是国产逆变器,由于逆变器技术迭代太快,也不容易找到合适的元器件。

10年前5kW组串式逆变器的价格约是1.5万元,效率约95%,2018年的价格约3000元,只有10年前的20%,效率约98%;现在到2023年,5KW逆变器的价格 大约1000元左右,技术更先进,效率更高,功能更全,价格更低。跟家用电器相似,与其维修,不如更换。

对于集中式逆变器故障,一般采用模块维修方式。集中式逆变器整体价值高,更换成本高,通常整机分为若干模块,先检测是哪一个模块出现故障,再更换故障模块。

原创No.2405;转载需联系授权

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