本刊記者 ■ 包婧文 安麗珍 葛曉敏

智能光伏電站解決方案的特點為智能、高效、安全和可靠。相比傳統(tǒng)集中式解決方案，其核心理念是讓電站更簡單。所謂讓電站更簡單是指：無逆變器房、直流匯流箱等系統(tǒng)多余設施；無熔絲、風扇等易損部件；實現(xiàn)電站的簡潔化、標準化交付；電站所有部件能滿足風沙、鹽霧、高溫高濕、高海拔等各種復雜環(huán)境，25年免維護、可靠運行的質(zhì)量要求。建設與運維更加簡單，最大程度保護客戶投資。

眾所周知，光伏發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作，經(jīng)常遇到高溫、高寒、高濕、風沙大、淋雨、鹽霧等惡劣氣象條件。常規(guī)電子設備的工作環(huán)境相對穩(wěn)定，但光伏系統(tǒng)中，比如逆變器、匯流箱等電力電子器件等受多重因素影響，工作條件變化頻繁，運行可靠性挑戰(zhàn)巨大。業(yè)界很多廠家的可靠性試驗條件簡陋，只是進行簡單的高溫、低溫性能測試，很多可靠性試驗評估缺失。

作為智能光伏電站解決方案中的核心設備，逆變器的可靠性更是保障電站穩(wěn)定運行的關鍵因素。那么華為的智能光伏電站解決方案的可靠性是怎么鍛煉出來的呢？讓我們一起走進GCTCC(Global Compliance & Testing Center)，一探究竟。

華為GCTC是一個集EMC、RF、Telecom、安全和環(huán)境可靠性為一體的綜合性實驗室，獲得了CNAS、ATLA、MET、ITS、CETECOM等國際權威組織的認可。GCTC嚴格按照ISO/IEC 17025標準要求為華為產(chǎn)品提供測試、認證和設計咨詢服務。華為GCTC除傳統(tǒng)試驗設備外，首創(chuàng)建立了溫度、濕度、腐蝕性粉塵綜合應力試驗設備和試驗方法，高溫淋雨試驗設備和試驗方法，模擬太陽輻射實驗設備及實驗方法，高空引雷試驗方法，大幅提升了華為產(chǎn)品的環(huán)境適應性。

圖1 GCTC試驗室

圖2 GCTC一個實驗室場景

華為逆變器千錘百煉出精品

華為逆變器通過華為GCTC多重可靠性試驗的嚴酷測試驗證，分短期可靠性試驗和長期可靠性試驗兩部分。短期可靠性試驗包括：HALT試驗、高溫/低溫工作、高溫淋雨試驗、結冰試驗、低氣壓試驗、濕塵試驗、高空引雷試驗、EMC測試(電磁輻射、浪涌、靜電、防雷等)、安規(guī)試驗等。長期可靠性試驗包括：長期溫度循環(huán)試驗(TC)、長期高溫高濕試驗(HTOB)、長期壽命試驗(LLT)、外場暴露試驗(高溫、高濕、高鹽)等，試驗時長超1000 h，一些試驗甚至長達1年。

華為逆變器整個可靠性試驗方案覆蓋高溫高濕、淋雨、鹽霧/濕塵腐蝕、太陽輻射、溫度變化、雷擊、高海拔、溫度極限(低溫到-60 ℃，高溫到100 ℃以上)等實際場景。下面帶領大家走進華為GCTC主要實驗室，深刻體驗一下華為逆變器可靠性的千錘百煉過程。

1 HALT試驗——“極限”體驗

HALT(Highlg Accelerated Life Test)試驗室也叫高加速壽命試驗室。HALT試驗是華為逆變器必須通過的可靠性激發(fā)試驗之一，在產(chǎn)品早期開發(fā)階段開展。該試驗主要特點是步進極限高溫、步進極限低溫(液氮瞬時降溫)、步進極限振動、綜合(溫沖+振動)應力來激發(fā)產(chǎn)品設計的薄弱點。高溫極限到110 ℃，低溫極限到-60 ℃，振動極限達到40G的加速度，試驗周期一般約為3天，整個試驗過程上電帶負載運行，實時監(jiān)控逆變器的運行狀態(tài)。

圖3 逆變器HALT試驗

2 結冰試驗——“冰凍三尺，非一日之寒”

來到結冰試驗箱前面，感覺到陣陣寒意。結冰試驗模擬驗證華為逆變器對冬天場景(西北、東北等地區(qū))的適應能力。該試驗在極低的-40℃下進行，對樣品間歇的淋水，讓樣品外表面慢慢結冰，經(jīng)過3天的結冰后，升高溫度讓冰融化；試驗連續(xù)運行1周，施加“淋雨結冰——結冰融化”2個循環(huán)。試驗過程中對華為逆變器執(zhí)行反復上下電、負載開啟、關閉等各項功能測試。

圖4 逆變器結冰試驗

3 散熱極限試驗——“冰火兩重天”

散熱極限試驗模擬華為逆變器在密閉場景下的極限散熱能力，及時識別熱設計短板。走進密閉實驗室，熱浪襲來，樹葉塞滿散熱片縫隙或覆蓋滿頂部，在不同的掛裝方式下，華為逆變器仍然滿負荷運行。

圖5 散熱極限測試

4 低氣壓試驗——“勇登珠峰”

高海拔是逆變器典型應用場景之一，走進西藏，勇攀珠峰，則是華為逆變器的追求之一。低氣壓試驗模擬高海拔應用場景，驗證華為逆變器在極限高海拔的功率降額能力及安全性。華為逆變器低氣壓試驗模擬了4000 m、4500 m、5000 m、5500 m海拔高度的并網(wǎng)運行狀態(tài)。

5 濕塵試驗——“沙塵暴來襲”

濕塵試驗是華為首創(chuàng)的集溫度、濕度、腐蝕性、粉塵(收集全球各地灰塵制定配方)為一體的綜合試驗，為華為逆變器在高溫、高濕、高塵環(huán)境下的適應性保駕護航。對降塵箱中的華為逆變器先實施大量降塵，然后加高溫高濕，驗證設備抗風沙、灰塵腐蝕的能力。從外面觀察內(nèi)部積塵的過程，猶如“沙塵暴來襲”，讓觀者有種窒息的感覺。

圖6 華為逆變器低氣壓試驗

圖7 逆變器濕塵試驗

6 振動試驗——“地動山移”

振動試驗室是一個獨立區(qū)間，一走近就聽到了強烈的振動聲音。振動試驗是指評定產(chǎn)品在預期的使用環(huán)境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。

振動對產(chǎn)品的影響包括：1)結構損壞，如結構變形、產(chǎn)品裂紋或斷裂；2)產(chǎn)品功能失效或性能超差，如接觸不良、繼電器誤動作等，這種破壞不屬于永久性破壞，一旦振動減小或停止，工作就能恢復正常；3)工藝性破壞，如螺釘或連接件松動、脫焊。

把逆變器固定在一個大的振動試驗平臺上，試驗中帶電并網(wǎng)滿負荷運行，實時監(jiān)控逆變器運行數(shù)據(jù)；整個試驗過程無異常報警和運行數(shù)據(jù)異常，試驗后對結構件、連接器、單板零件等逐個檢查無異常。

圖8 逆變器振動試驗

7 高溫淋雨試驗——“桑拿房”到“冰窖”

高溫淋雨試驗模擬高溫、高濕、天氣突降大雨等氣溫驟降條件下華為逆變器的適應能力(如熱帶雨林地區(qū)等)，通過該試驗驗證逆變器的IP65等級防護及抗凝露能力。

淋雨試驗在一個大的溫濕度箱進行，有專門設備控制噴淋的大小和方向，在70 ℃/95%溫濕度工作一段時間后，對逆變器外殼噴淋涼水。實驗前在逆變器內(nèi)部單板、外殼內(nèi)側壁、關鍵器件、散熱器等關鍵部位貼濕敏試紙，對比試驗前后試紙顏色變化來判斷是否有凝露發(fā)生。整個試驗過程中，逆變器帶電運行，實時遠程監(jiān)控運行狀態(tài)。

8 帶電溫循試驗——溫度“過山車”

圖9 淋雨試驗時序圖

圖10 淋雨試驗前后內(nèi)部單板試紙比較

逆變器晝工夜停，每天都在溫度循環(huán)，按照25年壽命期計算，溫循次數(shù)為365×25=9125次。華為逆變器充分識別實際應用場景，實行嚴酷的溫度循環(huán)實驗(循環(huán)1500次，最低溫度-40 ℃，高溫70 ℃,溫變15 ℃/min)，而電源行業(yè)標準(如IPC9592)要求帶電溫循環(huán)300次。實驗過程中，逆變器上電運行，實時監(jiān)控工作狀態(tài)。

圖11 帶電溫循試驗

9 高溫高濕試驗——“蒸桑拿”

在東南亞、中國南方等地區(qū)，高溫高濕持續(xù)時間長。該試驗設置主要驗證華為逆變器對高溫高濕環(huán)境的長期適應性，及時識別單板、外殼等的耐腐蝕、電氣絕緣風險。

圖12 高溫高濕試驗場景圖

華為逆變器在高溫高濕箱試驗中，溫濕度70 ℃/95%條件下試驗運行超過6個月，產(chǎn)品電氣性能完好，外觀基本無變化。

10 外場暴露試驗——“太陽輻射、高濕高鹽”洗禮

華為海南專業(yè)合作試驗外場臨近赤道，太陽紫外輻射強，臺風多，夏天最高溫度達40 ℃以上，典型的高溫、高濕高鹽場景，有海上試驗平臺，350 m、1000 m試驗場。華為逆變器身處350 m試驗場，充分驗證了其抗太陽輻射、抗鹽霧腐蝕，以及高溫高濕適應能力，已并網(wǎng)運行超過3年時間。

圖13 海上試驗平臺

圖14 350 m試驗區(qū)逆變器外場暴露試驗

11 高空引雷試驗——“晴天霹靂不懼怕”

GCTC合作開展外場火箭引雷試驗，引雷火箭制造出閃電奇觀，仿佛一把巨大的“閃電鐮刀”劈開陰沉的天空，場面十分壯觀。通過專業(yè)試驗場發(fā)射火箭彈，將雷引入到設備，驗證華為逆變器的抗雷擊能力。

圖15 外場引雷試驗

總結

GCTC一直重視試驗測試能力建設，擁有包括氣候、機械、室外風吹雨打、太陽輻射、結冰等業(yè)界最全的產(chǎn)品全環(huán)境應用場景的模擬測試能力，以及領先HALT測試(加速生命老化測試)、加速灰塵腐蝕等先進的可靠性測試能力。同時在測試標準、試驗有效性等方面進行了長期研究，積累了豐富的試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

圖16 全球140多個國家各種極端嚴酷的自然環(huán)境考驗

華為所有產(chǎn)品均需要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量測試。無論在寒冷的北冰洋，還是酷熱的非洲；無論是海邊的高鹽霧環(huán)境，還是西北的沙漠地區(qū)，華為的產(chǎn)品經(jīng)受了自然界惡劣嚴格的考驗，屹立不倒。

華為光伏逆變器產(chǎn)品及整個智能光伏電站解決方案的設計理念，均按照25年的系統(tǒng)可靠運行免維護設計，采用IP65防護等級，實現(xiàn)內(nèi)外部的環(huán)境隔離，使器件保持在穩(wěn)定的運行環(huán)境中，降低溫度、風沙、鹽霧等外部環(huán)境對器件壽命的影響；系統(tǒng)無易損部件，無熔絲、風扇等需定期更換器件，實現(xiàn)系統(tǒng)免維護；借鑒華為通信基站產(chǎn)品全球海量發(fā)貨及部署的設計和質(zhì)量管理經(jīng)驗，從器件到系統(tǒng)實現(xiàn)25年可靠性設計及壽命仿真，加上嚴格的驗證測試，保證系統(tǒng)部件在整個生命周期內(nèi)無需更換，可靠經(jīng)濟運行。

華為始終信奉一個理念——“質(zhì)量是我們的生命，數(shù)據(jù)真實有據(jù)，服務客戶有情”。華為智能光伏電站解決方案千錘百煉出精品，產(chǎn)品方案應用遍布全球，質(zhì)量得到客戶的廣泛好評。華為相伴，幸福一生，您的選擇是正確的！