隆玛科技杨宇辉:光伏汇流箱发展的痛楚经历

图：隆玛科技总经理杨宇辉发表主题演讲《汇流箱全生命周期管理》

杨宇辉：我先说点题外话，作为电站的配套产品，希望能够在1500V未来发展路径下做出我们的贡献。

我做一个光伏汇流箱的产品介绍，我讲的是全生命周期，一共六部分。第一个是汇流箱发展历程，在座很多都持有电站，或者是电站的老人了，手上的电站可能是老的不一定都是新的。第二个讲一下汇流箱发展过程中的产品痛和行业的痛，下面再讲一下基于痛和发展历史，我讲一下汇流箱四个周期的具体需要做哪些事情。

我把汇流箱简单从2006年开始截至到2015，我把发展历史分了四个阶段，第一个阶段，当时很多要求DC1000V，实际电压是800V，在这个过程中材质主要是PC材料，这时候为什么国内都是用塑料箱，中国的光伏发展最开始以国外技术为引导，包括现在欧洲人在做项目的时候，还坚持用的是PC箱子，可能会升级为波玻纤，主要是本身材料是绝缘的，考虑安全性多一点。当时的照片可以看到只有一个很小箱子的，这是第一代的产品。第二代产品的特点很明确，这时候的系统电压是到1000V，而且这时候的组件串做到20串，这时候大电站已经出现了，汇流箱从4路跳到16路。我在6号的报告里，汇流箱也会从16路跃升到32路，趋势很明显，通过电站的收益和运维来考虑。第三代产品里面，大家对电站运维关注的时候加上了一个智能作用，现在的监控是隔离测量，是独立于主回路旁路的测量。第四代产品，加上了一个防反功能，不是说一定都要加，根据不同的电量类型做选择，当时很多防反是独立成箱，现在发展路线是可以集成在一起，这个的使用经历了很长时间的使用，很多是直接放在箱子里，导致当时的项目产品出了问题，随着对内部的一些创新以后，现在的二极管直接装在散热器，热量直接被散热器带走，没有在箱体里有热量，这个产品在很多电站尤其是在跟踪系统尤其是屋顶电站上用的比较多一点。

这张PPT是光伏未来发展的核心价值点，平价上网和收益率高及稳定，我认为这两者缺一不可，如果只关注建设成本，初始投资，未来的运维成本会增加，甚至电量会有很多不可预测未来的硬商。基于这两个出发点，我把汇流箱发展需遵循的规律做一个说明，符合光伏电站的发展需求，通过自身发展推动电站的升级，第二本体的运行稳定性、可靠性、安全性，电站系统越来越大，汇流箱这个东西一定要做，如何做的更好是大家需要考虑的事情，第三质优价廉。

下面讲汇流箱的发展痛楚，这是一些现场的照片，像这个照片的右上角，防反二极管装在内部，导致保险丝和很多不确定因素。上面讲的汇流箱发展过程中，因为汇流箱的本身问题导致很多原因，我认为这是一个痛。同时在十年过程中做汇流箱产品，首先我经历很长时间，这个产品是不受重视的，因为在一个10兆瓦电站，汇流箱按照瓦来算的话基本是3分到5分钱，所以被忽略，所以是很重要的。第二个讲的是产品良莠不齐，做了这么多年，我们身边很多合作伙伴包括竞争对手来来去去，很多时候没有关注产品的品质，只是讲我能做，但是是不是能做好，这是我讲的产品良莠不齐。再下面讲，很多人拿到一个产品，会认为这个东西很简单，认为没有技术含量，但实际上我们觉得是需要考虑很多因素的，我在下面的讲解中会讲，在设计之前会涉及很多因素。还有设计的不合理，分为两个部分，一个是前期设计院和业主设计不合理，还有产品生产不合理，还有施工的不规范和没有运维，我认为这是我们碰到的一些难点在行业内。

基于发展历史和痛点，我把汇流箱提出了一个全生命周期，你不能只关注我只做的汇流箱，要考虑电站的实际需要。首先我讲前期的设计部分，我提两个点，这里面有一句话，在谈论汇流箱质量的时候，往往都忽略的前期设计方案导致的产品先天性问题。我举两个例子，一个是针对使用环境的不同，我们对箱体材料的考虑，第二讲的是对于不同电站的汇流箱的需求是什么。关于开发电站的时候，地越来越少了，山顶光伏项目比较多，我们要特别关注雷击的问题，包括沙漠少雨的地方，还有屋顶分布式的电站，雷击是主要考虑的，不是二次防雷，是增加通讯防汛，来保证电站监控稳定工作。这是一个被我们行业忽略的问题，我们渔光互补项目，包括海上光伏，凝露的问题一定要引起重视，在前期设计的时候要考虑，如果在鱼塘上做的，要考虑凝露的处理方面，现在处理的方式是通过呼吸伐，同时内部加干燥剂。

苏北的电站运行两三年，很奇怪的现象是保险丝都是好的，保险丝螺钉都拧紧，但是在保险丝上面会起火发黑，我们发现上面和导线压的地方已经有锈了，如果11月份去苏北的话，会发现早上整个箱体全部都是露珠，如果在这时候打开箱体湿空气都进去了，第二天凌晨的时候都结在导线上，导致很多在原理不该出现的问题。对使用环境不同，箱体材质的选择考虑不足，在东部沿海地区要特别关注如果有渔光互补，建议用户用不锈钢喷涂，来提高使命寿命，如用其他材料盐雾时间不小于500小时。这是针对于不同电站的类型，我们简单做了一个分类，如果是带跟踪系统的电站，我认为我们推荐是在监控系统上增加反反二极管，如果是屋顶电站，因为照射角度和安全角度来讲，我们也建议加上反防二极管。

对于不同电站类型需要选择的汇流箱类型考虑，首先有两个作用，第一防止阳光的直射，第二有6公分的通风道，遮阳板可以防止雨水直接喷溅。这是我们在宁夏拍的照片，这是跟踪系统，因为风沙比较大，跟着太阳走的大概700到800V左右。我们往往运维的人去了以后，只会把断路器断掉，其他的地方会造成15路有500V电压差持续加电压。针对于地面分西北和沿海，针对于屋顶主要是分布式，五角星推荐时间，横向是不建议使用，打勾是可使用，打差是无相关应用。

在汇流箱生产制造方面，我从两个方面讲，一个是元器件的选型，第二讲的是设计布局及工艺，这是讲的箱体部分，重点是箱体防护等级和盐雾实验，就是耐辅食性，第一表面处理工艺怎么做，第二户外粉的厚度。这个测试方法很简单，有标准仪器就可以测出来，喷出来的厚度有没有达到要求。下面讲一下断路器部分，交流断路器不能用于直流系统，根据使用环境的温度不同，直流微断使用的环境温度一般是低温不超过零下30度。塑壳断路器的分段能力不能低于15K管的分段能力仅为6KA，需注意管路其自身的功耗。

讨论关于断路器、隔离开关、负荷隔离开关、保险丝在汇流箱输出侧使用。隔离管开关、保险丝成本比较低，断路器和符合隔离开关未来的向，现在的断路器基本做到250安倍的额定电流。这是早几年在山东的一个电站，当时用的就是这个方案做的，已经全部改了，用断路器输出的方式。这是2014年8月份在国内很多光伏官网上都发布的信息，澳大利亚太阳能公司由于贴盘销售的光伏直流开关不何止导致关门大吉，当时在设计的时候，在组件和逆变器，逆变器到负载之间全部都是隔离开关。

刚才讲到雷击的环境，我讲一下防雷器，通过位移的方式起到保护的作用。这个照片是把防雷器里面剖开，左边是好的时候状态，负极是看不到的，正极在上面，当雷击以后就损坏了，形成保护作用。如果本身不合格，会漏电，本身防雷器自己会起火，就是典型防雷器产品不合格。

下面是保险丝，我把保险丝拆开了五个部分，一个触头，一个熔管，一个石英砂，一个接触帽。这是我们把保险丝及座剖开，通过下面的导电，导到压线框下面。真的可以偷工减料，有些是两个夹口宽度很小，保险丝里面的导电部分如果是不合格品，肉眼看不出来，就会出现很多障碍。我们拿到很多运维心理时候，大家普遍反映保险丝损坏的非常多，可能会说有几千个坏了，我们要去把它分开来说，发现这些部分我们也有能力判断的，拆开看看是不是符合。我把运维部分讲掉，如果我们保险丝在现场已经烧了，现在行业的做法是把保险丝换了，我建议是把保险丝和保险座都换了。这里面讲到保险丝分段能力，主要讲的是灭弧功能。

下面是一个监控部分，大家现在比较关注，很多运维报告监控问题很多，包括数据不准，我们讲讲监控的部分。首先讲一下它的功能，监控是五个部分的功能，每路组串电路测量，总电压测量，温度测量，防雷器状态采集，直流断路器状态采集，未来监控的发展，因为汇流箱产品肯定会在电站存在，未来集成的东西会越来越多，我们现在接到的需求是希望能够检测到备办后面的温度，把温度的采集放在汇流箱里进行。在这部分里有一个很重要的设计理念，最重要的第三点是不正常不能影响系统发电，原则上是辅助设备，它坏了，不能影响最终的发电实际结果，可能看不到数据，但是不是因为它的坏了影响发电，同时讲它的安全可靠和操作和运维方便。关于监控模块的供电是自供电，关于自供电模块上，现在行业里对这个地方写的是要1000V供电模块，我建议在高压的部分预留20%的流量，提高电源的稳定性。讲到安全性，这部分属于PCB类产品，建议装于塑壳里，防止触摸。第二可靠性，在PC板上面就没有大电流和高电压，只有0到5V和0到20毫安的信号电压，采用霍尔模块独立测量数据，一根导线直接穿过霍尔感应器，中间无任何接线点。同时在监控模块上要有一些指示灯，通过指示灯可以简单判断出汇流箱基本故障，我们讲运维人员需要让他有运维技能，但是要告诉他通过哪些东西可以提高运维技能。还有我们在正面预留一个232口，可以方便进行系统更新及故障排除。我们可以看一下这就是包括有2011年和更早的照片。

这部分讲的是设计工艺，可以看下照片。我觉得在运维过程中，包括在安装过程中会碰到很多问题，我们总希望我们的安装人员能够更便捷安装，所以在设计的时候把保险丝正负极左右平铺于箱体底部一一对应，大大降低了正负极接错线的可能性，也简化了后续维护维修工作。保险丝要放在保险丝座内，同时要分颜色，内部导线1000V要用1000V导线，汇流箱以后会有参数提供给大家，导线的发热量损耗跟铜排来讲。很多人会问为什么设计成一个像放倒的烟盒，这是我在日本拍的照片，一般支架都很低，只有5度倾角，我看了之后就明白日本为什么会选择我们公司，它的安装高度是一定的，我建议把汇流箱尽量往上装，不要让运维工作人员哈着腰工作，他甚至看不见线是否接到保险丝座里，螺钉是否拧好，对整个电站运维是好的。为什么算体积?

我在今年6月份的时候接到一个电话，我们的客户问我，你的汇流箱多重，我说16汇流箱大概43公斤，他说为什么别人家只要20公斤?我就问了一下体积，我简单算一下，体积一样，元器件的东西也应该是一样，怎么会差20多公斤?有的时候可以用很简单的办法，就去承重看一下，尤其是箱体钢板材料和看不见的东西是否用了货真价实的东西。

这部分讲的是施工运维，这资料比较细，这是我做的培训资料。你在做的过程中，他们需要具备哪些工具。我们算了一下，一共是需要17种产品。这个地方是每一个安装位置要用什么样的工具，这是在安装的过程，这是接线的位置，这是做输出大线的时候，这是做通讯线的位置，这是做接地线的，这是打号码管的位置，这是并网前的一些检查。现在的主流厂家保险丝座，给过的规范里保险长度是12毫米，如果不压线就要保证超度不小于12毫米，包括第四步做压线鼻子。为什么重点讲这个地方，接线的位置。一台16路智能汇流箱要接41根线，10MV电站汇流箱需要接线5740根。我们分析一个电站的好坏的时候，这部分是我们重点关注的。

这是我去日本拍的一些照片，这是鹿儿岛的一些照片，白的正极，黑的是负极，大线位置的标识，这张照片可以看到所有的电缆规范。在这个位置会放一个图带盒，有一张纸，标注着这一台汇流箱里面对应的组件是在哪些位置。这是当时设计的时候，因为没有考虑铁塔，16、15、14每一个里面少装板子造成了问题。这是通讯线不通讯。这张照片是在宁夏拍的照片，因为在安装过程中的风沙，导致里面都是风沙。

讲到后期运维，第一要旨是人员的安全，非专业人士要操作，则必须在专业人士的指导下进行操作。第二是汇流箱作用，前四个不讲了，讲一下第五个，是组串和逆变器之间的分段检修点及保修装置，在运维过程中很多人不理解这个概念，会认为这个东西怎么老是在坏，只是关注汇流箱本身的故障，没有关注整个电站系统导致的某些部件损坏，比如保险丝损坏，有没有检查组件之间，甚至在逆变器侧有其他的问题，导致保险丝烧毁，不仅是保险丝的更换。

我把反馈比较多的情况简单列了一下，箱体生锈、保险丝熔断数量较多，保险丝座发黑且有熔化变形情况，断路器经常跳闸。针对保险丝损坏比较多的情况，我简单说一下，需要做什么工作。第二点对箱体内部进行测量并记录，我们希望得到的数据是什么，哪台汇流箱第几路，箱体在什么温度的时候，保险丝发生了问题，给到这样的数据对电站后期运维是有帮助的，如果只是把坏的拿出来换个好的，很难提升电站的运维或者发电量的结果。大家提的比较多是智能化运维，有一个定期检查的事情，我们在检查的时候发现一般都会选在早上10点到中午或者下午的时间，我们有一个建议是尽量选择非发电量高峰期的时候检查，还有在恶劣环境下不要去检查。

还有大数据运维及预防措施，我认为运维过程中的记录数据也是大数据中很必要的数据，运维里面的大数据包括因为有了大数据预防措施就可以很有针对性制定预防措施。第三管理电站和运维电站和管理企业很相似，本身电站比较苦，基本在偏僻的地方，比较封闭，可能很多人都留不住，甚至天高皇帝远，也没有办法关心他是否做运维的事情，行业讨论激励及收入模式的探讨。老电站的升级改造，山东业主和我们说不稳定，我问了一个问题，天线放在哪里，原则上有条件放在高于组件上，包括每个电站设计的时候要考虑终结点，点多了不好会导致堵塞，点少会导致丢包的现象。

我的整个介绍讲完了，这是我们的一个口号，创造价值，传递价值，成就你我，谢谢大家。