【古瑞瓦特】影響光伏逆變器壽命的因素

光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，其性能和壽命對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率至關(guān)重要，直接影響整個(gè)光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益。逆變器受內(nèi)部電子元器件(IGBT、電容、電感等)所限，使用壽命一般無(wú)法達(dá)到25年，在整個(gè)光伏電站的生命周期內(nèi)至少需要更換一次逆變器。但逆變器的具體壽命會(huì)受到多種因素的影響。在正常使用和保養(yǎng)條件下跟在環(huán)境苛刻或使用條件不當(dāng)?shù)那闆r下，壽命會(huì)有較大差異。接下來(lái)帶大家了解影響逆變器壽命的幾個(gè)因素。

01

元器件因素

光伏逆變器主要元器件包括功率器件(IGBT或者M(jìn)OS管)、二極管、電阻、電感、電容、電流傳感器、光耦、繼電器、散熱風(fēng)扇等，逆變器的使用壽命是由壽命最短的器件決定的。電阻、貼片電容和瓷片電容的使用壽命一般都可以達(dá)到20年以上，電感和變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)，只要不超過(guò)其材料溫度，理論上認(rèn)為是可以長(zhǎng)期工作而不失效的;小功率的二極管，三極管基本可以工作10萬(wàn)小時(shí)以上;繼電器的機(jī)械壽命一般在100萬(wàn)次以上，電氣壽命大于1萬(wàn)次;功率器件IGBT或者M(jìn)OS只要滿足設(shè)計(jì)規(guī)格，一般也不考慮壽命。散熱風(fēng)扇屬于易損元器件，出現(xiàn)問(wèn)題只要及時(shí)更換，對(duì)逆變器壽命便無(wú)影響;電解電容器使用壽命與環(huán)境溫度的相對(duì)關(guān)系，當(dāng)紋波電流一定時(shí)(如額定紋波電流)，環(huán)境溫度越高，電解電容器的使用壽命越短。相反，若降低工作溫度則可以使電解電容器壽命大大增加，如額定最高溫度為85℃的電解電容器在85℃的環(huán)境溫度條件下壽命為1000小時(shí)，而環(huán)境溫度降低到60℃，則壽命可以延長(zhǎng)到約10000小時(shí)，在逆變器里面，元器件最大的短板在電解電容壽命方面。

02

環(huán)境因素

盡管目前組串式逆變器基本都是IP66的防護(hù)等級(jí)，可以安裝在室外，但是安裝環(huán)境的好與壞對(duì)逆變器的壽命也是有比較大影響。

首先，環(huán)境溫度是一個(gè)關(guān)鍵因素。過(guò)高的溫度會(huì)加速電子元件的老化，降低其性能和可靠性。逆變器本身在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，如果逆變器安裝在密閉環(huán)境內(nèi)或陽(yáng)光直射的位置，會(huì)加速其內(nèi)部溫度升高，從而縮短使用壽命。所以最好選擇安裝在組件下方或者安裝遮陽(yáng)棚，不僅可以延長(zhǎng)逆變器使用壽命，還可以減少由于陽(yáng)光直射造成的逆變器過(guò)溫降載。

其次，濕度也是不可忽視的因素。潮濕的環(huán)境可能導(dǎo)致逆變器內(nèi)部的電路板受潮，引發(fā)短路、腐蝕等問(wèn)題。特別是在一些氣候潮濕的地區(qū)，如沿海地區(qū)或雨季較長(zhǎng)的地區(qū)，需要特別注意逆變器的防潮措施。

03

電網(wǎng)質(zhì)量因素

電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)光伏逆變器的壽命有著重要影響。電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)、諧波干擾等問(wèn)題會(huì)給逆變器帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)，增加其故障率。電網(wǎng)波動(dòng)可能導(dǎo)致逆變器頻繁進(jìn)行調(diào)整和保護(hù)動(dòng)作，從而影響逆變器壽命。

在一些有大功率設(shè)備和熔爐的工廠，設(shè)備啟動(dòng)瞬間電能變化非常劇烈，波形會(huì)嚴(yán)重畸變，輕則降低逆變器運(yùn)行可靠性，重則導(dǎo)致逆變器內(nèi)部元器件燒毀。如有此種場(chǎng)景，建議逆變器與現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載錯(cuò)開(kāi)啟動(dòng)，另外在熔爐類(lèi)負(fù)載工作時(shí)，將逆變器限功率運(yùn)行，提高運(yùn)行的可靠性。下圖是一現(xiàn)場(chǎng)熔爐負(fù)載開(kāi)啟畸變嚴(yán)重與熔爐關(guān)閉時(shí)正常波形對(duì)比。

熔爐開(kāi)啟時(shí)波形畸變

熔爐關(guān)閉時(shí)正常波形

04

維護(hù)和管理因素

定期對(duì)光伏逆變器進(jìn)行維護(hù)和管理是延長(zhǎng)其使用壽命的重要措施。通過(guò)定期檢查、清潔等維護(hù)工作可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在問(wèn)題。比如灰塵和污染物的積累是一個(gè)潛在的威脅。長(zhǎng)期積累的灰塵和污垢會(huì)影響逆變器的散熱性能，導(dǎo)致逆變器溫度升高，進(jìn)而影響內(nèi)部元器件壽命。如下圖所示，由于逆變器使用過(guò)程中未注重清潔維護(hù)，灰塵積累過(guò)多，嚴(yán)重影響逆變器的散熱，從而導(dǎo)致逆變器故障頻發(fā)，甚至燒毀內(nèi)部元器件。

同時(shí)，一些污染物可能具有腐蝕性，會(huì)侵蝕逆變器的外殼和內(nèi)部元件。因此，定期對(duì)光伏逆變器進(jìn)行清潔和維護(hù)是必要的。

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小結(jié)

雖然影響逆變器壽命的因素有很多，只要我們?cè)谀孀兤靼惭b和使用過(guò)程中，確保逆變器有良好的通風(fēng)散熱條件，采取有效的防潮、防塵措施，并定期進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的問(wèn)題。便可在一定程度上延長(zhǎng)逆變器的使用壽命，保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

審核編輯 黃宇