智能光伏电站解决方案可靠性是怎样炼成的——走进GCTC

本刊记者 ■ 包婧文 安丽珍 葛晓敏

智能光伏电站解决方案的特点为智能、高效、安全和可靠。相比传统集中式解决方案，其核心理念是让电站更简单。所谓让电站更简单是指：无逆变器房、直流汇流箱等系统多余设施；无熔丝、风扇等易损部件；实现电站的简洁化、标准化交付；电站所有部件能满足风沙、盐雾、高温高湿、高海拔等各种复杂环境，25年免维护、可靠运行的质量要求。建设与运维更加简单，最大程度保护客户投资。

众所周知，光伏发电系统通常直接暴露在室外环境工作，经常遇到高温、高寒、高湿、风沙大、淋雨、盐雾等恶劣气象条件。常规电子设备的工作环境相对稳定，但光伏系统中，比如逆变器、汇流箱等电力电子器件等受多重因素影响，工作条件变化频繁，运行可靠性挑战巨大。业界很多厂家的可靠性试验条件简陋，只是进行简单的高温、低温性能测试，很多可靠性试验评估缺失。

作为智能光伏电站解决方案中的核心设备，逆变器的可靠性更是保障电站稳定运行的关键因素。那么华为的智能光伏电站解决方案的可靠性是怎么锻炼出来的呢？让我们一起走进GCTCC(Global Compliance & Testing Center)，一探究竟。

华为GCTC是一个集EMC、RF、Telecom、安全和环境可靠性为一体的综合性实验室，获得了CNAS、ATLA、MET、ITS、CETECOM等国际权威组织的认可。GCTC严格按照ISO/IEC 17025标准要求为华为产品提供测试、认证和设计咨询服务。华为GCTC除传统试验设备外，首创建立了温度、湿度、腐蚀性粉尘综合应力试验设备和试验方法，高温淋雨试验设备和试验方法，模拟太阳辐射实验设备及实验方法，高空引雷试验方法，大幅提升了华为产品的环境适应性。

图1 GCTC试验室

图2 GCTC一个实验室场景

华为逆变器千锤百炼出精品

华为逆变器通过华为GCTC多重可靠性试验的严酷测试验证，分短期可靠性试验和长期可靠性试验两部分。短期可靠性试验包括：HALT试验、高温/低温工作、高温淋雨试验、结冰试验、低气压试验、湿尘试验、高空引雷试验、EMC测试(电磁辐射、浪涌、静电、防雷等)、安规试验等。长期可靠性试验包括：长期温度循环试验(TC)、长期高温高湿试验(HTOB)、长期寿命试验(LLT)、外场暴露试验(高温、高湿、高盐)等，试验时长超1000 h，一些试验甚至长达1年。

华为逆变器整个可靠性试验方案覆盖高温高湿、淋雨、盐雾/湿尘腐蚀、太阳辐射、温度变化、雷击、高海拔、温度极限(低温到-60 ℃，高温到100 ℃以上)等实际场景。下面带领大家走进华为GCTC主要实验室，深刻体验一下华为逆变器可靠性的千锤百炼过程。

1 HALT试验——“极限”体验

HALT(Highlg Accelerated Life Test)试验室也叫高加速寿命试验室。HALT试验是华为逆变器必须通过的可靠性激发试验之一，在产品早期开发阶段开展。该试验主要特点是步进极限高温、步进极限低温(液氮瞬时降温)、步进极限振动、综合(温冲+振动)应力来激发产品设计的薄弱点。高温极限到110 ℃，低温极限到-60 ℃，振动极限达到40G的加速度，试验周期一般约为3天，整个试验过程上电带负载运行，实时监控逆变器的运行状态。

图3 逆变器HALT试验

2 结冰试验——“冰冻三尺，非一日之寒”

来到结冰试验箱前面，感觉到阵阵寒意。结冰试验模拟验证华为逆变器对冬天场景(西北、东北等地区)的适应能力。该试验在极低的-40℃下进行，对样品间歇的淋水，让样品外表面慢慢结冰，经过3天的结冰后，升高温度让冰融化；试验连续运行1周，施加“淋雨结冰——结冰融化”2个循环。试验过程中对华为逆变器执行反复上下电、负载开启、关闭等各项功能测试。

图4 逆变器结冰试验

3 散热极限试验——“冰火两重天”

散热极限试验模拟华为逆变器在密闭场景下的极限散热能力，及时识别热设计短板。走进密闭实验室，热浪袭来，树叶塞满散热片缝隙或覆盖满顶部，在不同的挂装方式下，华为逆变器仍然满负荷运行。

图5 散热极限测试

4 低气压试验——“勇登珠峰”

高海拔是逆变器典型应用场景之一，走进西藏，勇攀珠峰，则是华为逆变器的追求之一。低气压试验模拟高海拔应用场景，验证华为逆变器在极限高海拔的功率降额能力及安全性。华为逆变器低气压试验模拟了4000 m、4500 m、5000 m、5500 m海拔高度的并网运行状态。

5 湿尘试验——“沙尘暴来袭”

湿尘试验是华为首创的集温度、湿度、腐蚀性、粉尘(收集全球各地灰尘制定配方)为一体的综合试验，为华为逆变器在高温、高湿、高尘环境下的适应性保驾护航。对降尘箱中的华为逆变器先实施大量降尘，然后加高温高湿，验证设备抗风沙、灰尘腐蚀的能力。从外面观察内部积尘的过程，犹如“沙尘暴来袭”，让观者有种窒息的感觉。

图6 华为逆变器低气压试验

图7 逆变器湿尘试验

6 振动试验——“地动山移”

振动试验室是一个独立区间，一走近就听到了强烈的振动声音。振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。

振动对产品的影响包括：1)结构损坏，如结构变形、产品裂纹或断裂；2)产品功能失效或性能超差，如接触不良、继电器误动作等，这种破坏不属于永久性破坏，一旦振动减小或停止，工作就能恢复正常；3)工艺性破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊。

把逆变器固定在一个大的振动试验平台上，试验中带电并网满负荷运行，实时监控逆变器运行数据；整个试验过程无异常报警和运行数据异常，试验后对结构件、连接器、单板零件等逐个检查无异常。

图8 逆变器振动试验

7 高温淋雨试验——“桑拿房”到“冰窖”

高温淋雨试验模拟高温、高湿、天气突降大雨等气温骤降条件下华为逆变器的适应能力(如热带雨林地区等)，通过该试验验证逆变器的IP65等级防护及抗凝露能力。

淋雨试验在一个大的温湿度箱进行，有专门设备控制喷淋的大小和方向，在70 ℃/95%温湿度工作一段时间后，对逆变器外壳喷淋凉水。实验前在逆变器内部单板、外壳内侧壁、关键器件、散热器等关键部位贴湿敏试纸，对比试验前后试纸颜色变化来判断是否有凝露发生。整个试验过程中，逆变器带电运行，实时远程监控运行状态。

8 带电温循试验——温度“过山车”

图9 淋雨试验时序图

图10 淋雨试验前后内部单板试纸比较

逆变器昼工夜停，每天都在温度循环，按照25年寿命期计算，温循次数为365×25=9125次。华为逆变器充分识别实际应用场景，实行严酷的温度循环实验(循环1500次，最低温度-40 ℃，高温70 ℃,温变15 ℃/min)，而电源行业标准(如IPC9592)要求带电温循环300次。实验过程中，逆变器上电运行，实时监控工作状态。

图11 带电温循试验

9 高温高湿试验——“蒸桑拿”

在东南亚、中国南方等地区，高温高湿持续时间长。该试验设置主要验证华为逆变器对高温高湿环境的长期适应性，及时识别单板、外壳等的耐腐蚀、电气绝缘风险。

图12 高温高湿试验场景图

华为逆变器在高温高湿箱试验中，温湿度70 ℃/95%条件下试验运行超过6个月，产品电气性能完好，外观基本无变化。

10 外场暴露试验——“太阳辐射、高湿高盐”洗礼

华为海南专业合作试验外场临近赤道，太阳紫外辐射强，台风多，夏天最高温度达40 ℃以上，典型的高温、高湿高盐场景，有海上试验平台，350 m、1000 m试验场。华为逆变器身处350 m试验场，充分验证了其抗太阳辐射、抗盐雾腐蚀，以及高温高湿适应能力，已并网运行超过3年时间。

图13 海上试验平台

图14 350 m试验区逆变器外场暴露试验

11 高空引雷试验——“晴天霹雳不惧怕”

GCTC合作开展外场火箭引雷试验，引雷火箭制造出闪电奇观，仿佛一把巨大的“闪电镰刀”劈开阴沉的天空，场面十分壮观。通过专业试验场发射火箭弹，将雷引入到设备，验证华为逆变器的抗雷击能力。

图15 外场引雷试验

总结

GCTC一直重视试验测试能力建设，拥有包括气候、机械、室外风吹雨打、太阳辐射、结冰等业界最全的产品全环境应用场景的模拟测试能力，以及领先HALT测试(加速生命老化测试)、加速灰尘腐蚀等先进的可靠性测试能力。同时在测试标准、试验有效性等方面进行了长期研究，积累了丰富的试验数据和经验。

图16 全球140多个国家各种极端严酷的自然环境考验

华为所有产品均需要经过严格的质量测试。无论在寒冷的北冰洋，还是酷热的非洲；无论是海边的高盐雾环境，还是西北的沙漠地区，华为的产品经受了自然界恶劣严格的考验，屹立不倒。

华为光伏逆变器产品及整个智能光伏电站解决方案的设计理念，均按照25年的系统可靠运行免维护设计，采用IP65防护等级，实现内外部的环境隔离，使器件保持在稳定的运行环境中，降低温度、风沙、盐雾等外部环境对器件寿命的影响；系统无易损部件，无熔丝、风扇等需定期更换器件，实现系统免维护；借鉴华为通信基站产品全球海量发货及部署的设计和质量管理经验，从器件到系统实现25年可靠性设计及寿命仿真，加上严格的验证测试，保证系统部件在整个生命周期内无需更换，可靠经济运行。

华为始终信奉一个理念——“质量是我们的生命，数据真实有据，服务客户有情”。华为智能光伏电站解决方案千锤百炼出精品，产品方案应用遍布全球，质量得到客户的广泛好评。华为相伴，幸福一生，您的选择是正确的！