分布式光伏發(fā)電安全性分析

太陽能是我國總儲量最為豐富的可再生能源，我國陸地每年接受的太陽能輻射能理論估計值為1.47&TImes;108億千瓦時，是我國繼水電、風電之后最具規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。在政策支持加強、國?nèi)市場不斷啟動的情況下，中國光伏行業(yè)逐步走出低谷，2015年更是加速回暖。國家發(fā)改委能源研究所預(yù)計，今年新增光伏裝機量約1500萬千瓦，累計總量將達到4300萬千瓦，將超過德國成為全球光伏應(yīng)用第一大國。未來2020年則將可能突破1億千瓦、2030年突破4億千瓦，標志著我國走向規(guī)模化應(yīng)用時代。

那么，分布式光伏發(fā)電與光伏地面電站相比，作為更為貼近人民日常生活的分布式光伏發(fā)電，其安全性如何呢？

從使用的角度，分布式光伏發(fā)電特有的優(yōu)點：

1、分布式光伏發(fā)電可實現(xiàn)就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失;

2、太陽能不用燃料，運行成本很低;

3、太陽能發(fā)電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合于無人值守情況下使用;

4、太陽能發(fā)電不會產(chǎn)生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環(huán)境無不良影響，是理想的清潔能源;

5、太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，而且可以根據(jù)負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。這些優(yōu)點使得分布式光伏發(fā)電不存在較高的操作難度和危險性，安全性得到了保障，為廣泛推廣提供了現(xiàn)實的可行性。

但從運行維護的角度來說，分布式光伏發(fā)電也并非完全安全無隱患的。與獨立占地的大型地面電站不同，分布式光伏發(fā)電需要依附居民住宅、工業(yè)廠房、倉庫、商業(yè)大樓、學(xué)校市政建筑等，而這些建筑物載體一般都有人口密集、配裝有相關(guān)精密儀器設(shè)備或存放有易燃物質(zhì)的特點，所以分布式光伏發(fā)電對于安全性能的要求就更加嚴格，必須要保證光伏發(fā)電不影響這些建筑物原有的生產(chǎn)生活功能，對人員、生產(chǎn)、物資不產(chǎn)生安全隱患。

為了避免安全事故的發(fā)生，在開展電站方案設(shè)計及設(shè)備選型之時，會嚴格做好一系列準備工作。

第一：分析安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的載體建筑，做好合理安全的空間規(guī)劃，必須安排專門的空間區(qū)域放置光伏組件和配電逆變等發(fā)電設(shè)備，盡量避免非專業(yè)人員接觸發(fā)電設(shè)備，以免引發(fā)安全事故。

第二：對選用設(shè)備的品質(zhì)和產(chǎn)品認證齊備情況進行充分的了解，確認逆變器所獲得的認證證書和認證質(zhì)量，不僅需要將EMC（電磁兼容）問題作為重要考慮內(nèi)容，必要時要采用相關(guān)的輔助措施，以防出現(xiàn)發(fā)電設(shè)備對原有電子設(shè)備的電磁干擾，同時還需要在逆變器輸出匯總點設(shè)置易于操作、可閉鎖、且具有明顯斷開點的并網(wǎng)總斷路器，以確保電力設(shè)施檢修維護人員的人身安全，杜絕可能出現(xiàn)的孤島效應(yīng)。

第三：在完成以上要求的基礎(chǔ)上，對防火、接地、應(yīng)對強風方面加大防護力度。

第四：另一方面，在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運行過程中，我們應(yīng)當堅持對發(fā)電系統(tǒng)進行安全性定期檢查，同時不斷提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化運維能力，將所有可能出現(xiàn)的安全故障第一時間得到反饋，在保證發(fā)電效率的同時提高整個系統(tǒng)的安全性。具體來說，除了基本的消防安檢措施外，還特別要求光伏系統(tǒng)具備自我檢測、識別異常并主動停止異常發(fā)電組串工作的功能，降低火災(zāi)發(fā)生可能性。發(fā)電系統(tǒng)的任何一個環(huán)節(jié)，光伏電池、組串匯流、逆變設(shè)備等，都可以作為這一智能自檢自控功能的加裝應(yīng)用載體。

通過分析，我們不難看出，分布式光伏發(fā)電在總體上的安全性是值得信賴的，隨著行業(yè)標準和規(guī)范的不斷提高，分布式光伏發(fā)電因為設(shè)備質(zhì)量問題、設(shè)計建設(shè)問題而導(dǎo)致的安全隱患必然會越來越少，但是因為其自身發(fā)電模式的特殊性，還是需要業(yè)主關(guān)心分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體安全性能，養(yǎng)成定期維護的良好習慣。

近年來，由于施工質(zhì)量差、設(shè)備選型不過關(guān)、后期運維不到位等原因，分布式光伏電站安全事故時有發(fā)生，特別是與建筑結(jié)合的分布式光伏電站火災(zāi)事故，可能會造成人身、財產(chǎn)的巨大損失，尤其應(yīng)引起業(yè)內(nèi)重視。本文主要從設(shè)備安全的角度分析分布式光伏電站安全風險及相應(yīng)防范措施。其中，分布式光伏電站設(shè)備風險主要可以分為火災(zāi)風險及自然災(zāi)害風險。

一、火災(zāi)風險          1）引起火災(zāi)的原因分析

光伏電站設(shè)備多、直流電壓較高，存在較多火災(zāi)安全隱患點，一旦發(fā)生火災(zāi)事故可能會對電站發(fā)電設(shè)備、建筑物以及建筑內(nèi)人員造成重大傷害。引起分布式光伏電站火災(zāi)事故的因素主要有：

組件熱斑

熱斑效應(yīng)可能導(dǎo)致組件局部溫度高達100℃以上，造成焊點熔化、局部燒毀，甚至引起火災(zāi)。

引起組件熱斑的原因主要有：組件局部遮擋、虛焊、氣泡等。

組件熱斑防范措施主要包括：選擇可靠組件、配備紅外熱像儀、及時進行表面清洗等。另外，當發(fā)生嚴重熱斑時，應(yīng)及時更換組件，防止組件起火燒毀。

連接器故障

連接器質(zhì)量差、互插、不規(guī)范安裝都可能引起接觸電阻過大，從而造成過熱燒毀。

 連接器燒毀

連接器過熱燒毀防范措施主要有：選用高品質(zhì)連接器、嚴禁連接器互插、使用專業(yè)安裝工具、利用紅外熱像儀巡檢等。

線纜虛接

光伏電站中線纜連接點眾多，不可靠的連接一方面可能會引起接觸電阻過大，造成過熱燒毀;另一方面，在較高直流電壓下，線纜虛接容易產(chǎn)生直流拉弧。

 線纜虛接引起匯流箱燒毀

線纜虛接防范措施主要有：采用專業(yè)工具進行安裝、定期巡檢。

絕緣失效

線纜受到磨損、腐蝕、損壞以及長期浸泡、曝曬都可能降低絕緣性能，造成正負極電纜出現(xiàn)短路、拉弧，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。

 線纜損壞導(dǎo)致絕緣性能下降

 線纜浸泡導(dǎo)致絕緣性能下降

線纜絕緣失效防范措施主要有：選用光伏專用線纜、規(guī)范線纜鋪設(shè)、定期進行線纜絕緣性能測試。

人員誤操作

在光伏電站直流側(cè)相關(guān)設(shè)備中，只有直流斷路器或直流開關(guān)具有滅弧功能，在斷路器閉合情況下，直接插拔連接器或保險，可能會造成拉弧。

更換匯流箱內(nèi)部部件或陣列斷電檢測規(guī)范操作：先用鉗形表測電流，然后斷開斷路器，再用鉗形表確認電流為0，最后斷開熔斷器，在確保無電的情況下進行操作。

更換匯流箱內(nèi)部部件后或陣列檢測后上電規(guī)范操作：先確保接線正常，閉合熔斷器，最后閉合斷路器。

逆變器斷電檢測規(guī)范操作：斷開交流斷路器，將直流開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“OFF”位置，在確保無電的情況下進行操作。

逆變器檢測后上電規(guī)范操作：先確保接線正常，將直流開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“ON”位置，最后閉合交流斷路器。

2）火災(zāi)事故緊急預(yù)案

為了快速響應(yīng)火災(zāi)事故、減少火災(zāi)損失，光伏電站應(yīng)配備有效的防火設(shè)施，建立專門的防火應(yīng)急預(yù)案。

電站現(xiàn)場應(yīng)備防火設(shè)施

分布式光伏電站現(xiàn)場應(yīng)配備的防火設(shè)施主要包括：

1）火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等自動防火裝置;

2）滅火器、消防栓、消防沙等消防器材;

3）防毒面具、正壓式呼吸器、急救藥品等安全防護用品;

4）應(yīng)急照明裝備;

5）通訊工具及有關(guān)通訊錄。

 光伏電站消防器材

電站火災(zāi)處理程序

1）現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)火情后立即報告當值負責人;

2）當值負責人組織查看火勢情況，判斷起火位置;

3）切斷相關(guān)電源;

4）釆取合適滅火措施進行滅火，控制火勢蔓延;

5）經(jīng)判斷火勢不可控制時，立即撥打119報警電話請求支援，派人在路口等候。

二、自然災(zāi)害風險 總結(jié)

分布式光伏電站安全預(yù)防應(yīng)貫穿于包括選址、設(shè)計、選型、施工、運維在內(nèi)的整個生命周期，電站業(yè)主及運維人員應(yīng)堅持“安全第一、預(yù)防為主”的運維理念，將安全隱患消除在萌芽之中。