西门子E-House应用案例分析

    作为太阳能光伏发电系统中的核心——箱式逆变系统电气房凭借其组合灵活、便于运输迁移、安装方便、施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，正受到世界各国电力光伏业者的重视，光伏逆变器的研发及应用也日趋成熟。

    随着光伏发电功率的不断增加、地理环境等因素的限制及光伏并网发电系统在世界各国的应用，一种新型的具有防冻、防裂、防腐、隔热、保温和防凝露的箱式逆变系统电气房就随之诞生。

    在欧洲，由于设计、安装、土建等专业化程度的上升，从节约成本和缩短施工周期等各方面考虑，在中大型光伏电站建设项目中，箱式逆变系统电气房解决方案正在成为主流。目前光伏系统装机容量最大的德国在MW级光伏电站项目建设中，采用箱式逆变系统电气房解决方案也已经较为普遍。但在中国的光伏电站项目中使用者还为数极少。

图1  2MW发电单元实景  

优势明显

    箱式逆变系统电气房是将高效逆变器、中压变压器、交/直流配电、监控通讯等设备集成于单个移动房内，从而增强系统的安全性与可靠性，方便系统的运输和安装，提高系统的效率和发电量，是兆瓦级光伏电站逆变器系统很好的解决方案之一。受技术等相关因素的制约，截至目前国内生产光伏产业箱式逆变系统电气房的厂家还较少，仅有中电电气、上海交大电气集团等。    [page]      

    箱式逆变系统电气房主要包括：安装设备的电气房、大功率逆变器、中压变压器与中压配电系统、电气房的冷却与加热系统、照明系统、消防系统、辅助配电系统与监控系统等。设计时必须对安装地的实际使用环境（满足在极限下的使用）、电气房内的设备运行条件、运输、吊运、以及安全保护等因素进行考虑。目前箱式逆变系统电气房的箱体设计中，外壳一般采用镀铝锌钢板并进行涂装，框架采用标准材料及制作工艺，良好的防腐性能确保20年不锈蚀，内封板采用扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装冷却与加热装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在恶劣环境下正常运行。在设备出厂前，箱式逆变系统电气房内所有设备已经安装完毕，并进行了预调试。

    目前中国中大型光伏电站建设模式为：用户先从不同厂家购买逆变器与升压变压器，设计院再根据用户具体采购设备进行地基、建筑、建筑内设备布置与安装等设计，然后土建施工单位与安装公司根据设计图纸进行相应的土建施工和安装。此模式的优点是价格低廉，缺点是设备匹配得不到保证，施工周期长，人员众多。箱式逆变系统电气房与这种传统逆变方式相比有明显优势：

    1、系统可靠性高。

    所有设备都在工厂内安装，安装质量有保证；所有元件运行在同一个特定环境中，在良好的设计下，器件寿命有保证。

    2、方便安装，缩短施工周期。

    传统的光伏电站在施工时，由于各部件拆分运输，又需要专业人员进行现场操作，给安装带来了极大不便，使整个项目建设时间大大增多。而箱式逆变系统电气房解决方案，把各部件组装到一个柜体，现场操作人员只需要简单地把箱内与直流输入端及交流输出端进行电缆连接，简单方便，稍有资质的人员就可以完成。

    3、节约安装人力资源，降低成本。

    由于负荷需求等原因，传统的光伏电站施工大多为分期进行，而且间隔时间不固定。这将造成土建的分期进行。而在每期光伏电站的建设中，货物运输也基本上是分期进行的，造成每一批部件的运达都需要一批工人进行装卸、安装等工作，大大增加了项目中人力资源的浪费，从而增加了项目的成本。使用箱式电气房解决方案使这一问题迎刃而解，不仅项目施工周期大为缩短，人力成本也得以降低。[page]   

    4、降低土建与设计费用。

    传统光伏电站的每一期施工都需要设计院对建筑进行设计，在现场进行大量的建筑施工。这种模式，在设计、施工成本上与土地占用上，相对箱式方案较高。如果采用箱式电气房解决方案，依客户需求灵活定制功能，设计相应的基础，使电站的设计更加简单，工程总造价得以降低。

 E-House应用案例

    长久以来，西门子一直在为世界能源问题寻找新的解决方案。西门子不仅在光伏安装和光伏逆变器领域有超过25年的丰富经验，还率先在大型光伏电站项目中采用了箱式逆变系统电气房解决方案——E-House，并在欧洲市场取得了巨大的成功。

    E-House解决方案采用集装箱式预安装逆变系统设计，有如下优势：

1、节约包装材料与成本。

    集装箱本身就可简化包装甚至可以不需要其他包装，极大程度地节约包装成本与包装材料的浪费，做到了绿色环保。

2、运输风险小。

    集装箱具有坚固、密封的特点，避免设备在运输过程中的损坏与被盗。传统的运输方式因为具有装卸环节多、劳动强度大等不利因素，使货物运输具有很高风险及成本代价。

    西门子子逆变站一般包含逆变器室、中压变压器室以及兆瓦开关室。以下是西门子一个典型的E-House解决方案，包括设计图与安装实例。图2为E-House解决方案1MW平面设计示意图。图3~图6为E-House解决方案从产品出厂至电站项目现场安装的整个过程。

 图2  1MW平面设计示意图[page]

图3  工厂组装

图4  运输

图5  吊装

图6  安装[page]

发展前景

    国际市场上，箱式逆变系统电气房最明显的发展趋势就是大型化。目前箱式逆变系统电气房主流产品都在1MW以上，在很多大型电站项目中甚至已经达到了2MW。西门子超过2MW的箱式方案已经进入测试阶段，并将于明年投放市场。

    随着我国太阳能光伏电站装机量的不断发展，使用箱式逆变系统电气房解决方案是一个必然趋势，它将帮助客户获得更高的投资收益，为光伏产业的发展做出重要的贡献。根据国外相关资料，箱式逆变系统电气房解决方案2014年世界市场份额将超过1GW；在中国，由于大型荒漠光伏电站项目的建设比重较大，预计2014年的市场份额将达到462MW。