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1、光伏電站安全隱患與防范措施解析,生產技術部,目 錄,光伏電站安全隱患解析,光伏發電高速發展下的安全隱患,一,二,三,光伏電站安全隱患防范措施,四,總 結,近幾年，我國光伏發電產業蓬勃發展，自2013年7月15日，國務院發布促進光伏產業健康發展的若干意見以來，國家多部門紛紛出臺政策、意見，鼓勵支持光伏發電項目。在國家政策如此利好的大環境下，多個省份陸續出臺各種政策，旨在貫徹落實國務院精神，推動光伏發電的建設和發展。但是，這個光鮮的光伏電站建設潮下面隱藏的是頻現的電站質量問題。近年來，國內外均陸續報道了不少光伏電站的安全事故，其中多為各種原因引起的火災、雷擊、觸電等，其中，比較多的案例是光伏電站起2、火。,一、光伏發電高速發展下的安全隱患,2012年7月，位于德國某地的光伏電站起火，起火點發生在屋頂光伏組件的匯流箱處；2013年8月，天津某生態城服務中心的屋頂電站項目發生火災，雖然消防部門初步確認，起火原因為天氣過熱，引發樓頂防水層和光伏組件自燃；2015年5月，位于美國亞利桑那州的蘋果公司數據中心發生火災，目前起火原因尚未明確。,一、光伏發電的高速發展下的安全隱患,圖1 蘋果公司屋頂光伏電站火災現場,一、光伏發電的高速發展下的安全隱患,案例1：2014年8月，武漢某屋頂光伏電站發生著火，彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個大洞，廠房內設備燒毀若干，損失慘重。最終分析原因為：由于施工或其他原因導致某匯流3、箱線纜對地絕緣降低，在環流、漏電流的影響下進一步加劇，最終引起絕緣失效，線槽中的正負極電纜出現短路、拉弧，導致了著火事故的發生。,一、光伏發電的高速發展下的安全隱患,案例2：2014年5月，某山地光伏電站發生著火，當地林業部門立即責令停止并網發電，進行全面風險評估，持續時間三個月，造成了數百萬的損失。最終分析原因為：由于某匯流箱電纜在施工時被拖拽磨損，在運行一段時間后絕緣失效，正負極電纜出現短路、拉弧，導致了著火事故的發生。,一、光伏發電的高速發展下的安全隱患,案例3：2014年8月，某平原光伏電站早上6點左右發生火災，造成部分組件及匯流箱燒毀，造成極大的損失。最終分析原因為：由于早上氣溫較低4、，組件運行在較低氣溫的環境下時，輸出電壓較大，匯流箱內部平衡器件在高壓的情況下被擊穿，正負極短路，并導致器件通過電流過大，進而引發火災。,二、光伏發電安全隱患解析,光伏電站安全風險因素按照風險源主要分為光伏現場自然因素風險，光伏電站技術風險，安裝風險，安全風險及材料風險五大方面。1.現場自然因素風險 光伏電站現場自然因素風險主要包括暴風和雷擊、結冰、暴雪和冰雹、沙塵、巖石滾落、地質滑坡、地震、洪水和動物啃咬破壞等眾多方面。因光伏電站選址一般為荒山荒地、廢棄魚塘、荒漠灘涂等地形復雜且偏僻無人的區域，故受以上自然因素影響造成的安全事故不易避免。,二、光伏發電安全隱患解析,自然風險如下圖所示：,二、5、光伏發電安全隱患解析,2.技術風險 造成光伏電站安全隱患的技術風險主要包括電站設計缺陷，設備故障，電站系統衰減、設備老化、維護及修理技術失誤等方面。設計缺陷、技術方案和設備故障是造成電站安全風險極其重要的原因。,錯誤估計風載造成的電站事故,二、光伏發電安全隱患解析,2.技術風險,過電壓導致的設備及器件損壞,錯誤估計山體遮擋,設備老化引起火災,二、光伏發電安全隱患解析,3.安裝風險 由安裝造成的光伏電站風險主要是指在光伏電站建設施工階段，非規范化的施工造成各種電站安全隱患。,二、光伏發電安全隱患解析,4.安全風險 安全風險主要包括人為造成的電擊、電弧、火災風險，人為盜竊、人為破壞以及操作人員誤操6、作造成的電站及人身安全危險。,二、光伏發電安全隱患解析,5.材料風險 材料安全風險主要包括光伏電站各種構成材料的選購風險及運行損壞風險,二、光伏發電安全隱患解析,根據多年電站運行事故發生頻率進行評估，以上多種風險因素中暴風、雪壓、動物啃咬破壞、冰雹等現場自然因素造成的風險約占19%，過電壓和技術性故障因素約占5%，人為損壞造、盜竊和人為誤操作造成的安全風險約為16%，火災造成的風險約8%，玻璃材料造成的風險達7%。,三、光伏電站安全隱患防范措施,面對以上各種風險因素，我們應積極應對并避免以上各種因素帶來的光伏電站安全隱患，規劃初期就充分考慮各種風險，進行整體設計，從光伏電站調研階段，設計階段，7、建設施工階段和后期運維階段采取相應措施來進行規避，以便保障光伏電站的安全無故障運行。1.光伏電站前期調研階段 光伏電站前期調研階段能規避的風險主要為項目選址地的自然因素風險。項目選址之初，需要對場址的土壤、氣象、環境、地質構造等因素進行精準評估。具體措施為：1）咨詢當地氣象站：了解場地的氣象數據，請具有專業資質的可研或氣象機構對各種不利氣候條件進行專業分析，避免此種因素帶來的電站風險。尤其對冰雹、最大及平均風速、降雨量、積雪厚度等關鍵數據的收集。,三、光伏電站安全隱患防范措施,2）站址考察及做好地勘報告：項目選址之初，需要找專業地勘機構做好項目選址地的地勘調查，了解項目地點的地質條件和構造穩定8、性情況。根據項目地點的地質和構造、歷年降雨量、地震、洪災和泥石流滑坡等的發生情況，電站選址盡量避開河堤、滑坡、洪澇災害頻發地區、地理構造不穩定地區以及土壤腐蝕嚴重地區，并合理進行防洪工程的設計及考量，做好水保工作，避開降雨及冰雪融水形成的地表徑流通道。特別是在灘涂、廢棄魚塘等建設的電站，需做好前期規劃設計及施工過程中排水防汛工作。2.光伏電站設計階段 光伏電站設計階段著重需要選擇具有專業資質和經驗豐富的設計單位，進行優質的光伏電站系統方案設計，選擇國內外一線品牌設備，并根據項目地點實際情況，采取合理設計及措施避免光伏電站安全風險。,三、光伏電站安全隱患防范措施,1）應對現場自然安全因素采取的措9、施：合理防雷設計：根據項目考察前期獲得的項目選址地點的氣象特征情況，結合場址雷電活動規律以及防護目標，詳細研究防雷裝置的形式及其布置，制定合理的防雷方案，將站區內光伏發電單元、升壓站、綜合樓等的防雷措施協調統一、全面規劃。防風防腐，散熱防塵：根據項目前期考察所得的項目選址地近年來的沙城暴次數，暴風強風次數及級別，合理設計支架的抗風防腐、組串及設備的散熱防塵等預防措施。關鍵設備選型時，需要選擇耐風沙、抗鹽霧、抗高溫高濕等惡劣環境的設備。其他自然安全因素應對措施：電站設計時需充分評估項目地點的冰雹，雨雪發生情況及級別，合理地對組串排布及組串承壓情況進行設計，減少電站因冰雹，暴雪等自然災害因素產生的10、危害。,三、光伏電站安全隱患防范措施,2）合理設計減少電站組串之間的遮擋 采用專業三維遮擋分析軟件，進行電站地點及組串間距分析，規避電站周圍物體、地勢差異或電站組串之間因排布不合理造成的安全隱患。結合實際地形，借助專業軟件，計算方陣間距，保證全年組件方陣無遮擋；針對山地電站，合理設計，規避由于地勢差異而導致的同排方陣不同子陣高度差引起的遮擋。3）合理設計以便應對光伏電站火災隱患。合理設計布置線路路徑，降低線纜損耗，減少火災隱患；合理設備選型，防止由過電壓、電弧引起的電站安全隱患；光伏電站存在大量直流電纜及直流設備。直流電沒有過零點，開關元件在斷開故障電流時，電壓會一直存在，電弧持續燃燒，必須拉11、開足夠的弧長距離才能夠可靠熄弧。具有較高熱能的電弧使得電站存在火災隱患，因此光伏電站的特殊性要求前期設計時對于電氣設備選型、線纜選型等設計工作需要重點考慮其直流性、阻燃性。在遵守各種設計規范的前提下，合理設備選型并充分考慮光伏發電的特殊性是消除電站火災隱患的關鍵。,三、光伏電站安全隱患防范措施,4）根據項目選擇地點的不同類型，合理設計光伏電站。如下圖所示：,三、光伏電站安全隱患防范措施,3.光伏電站施工建設階段 光伏電站建設過程中涉及的作業面較廣，施工人員較多，故在施工建設階段必須嚴格控制施工質量，規范化施工，并建立完善的工程監管制度和管理體系，以便減少及規避由于人為因素造成的光伏電站的安全隱12、患。1）選擇經驗豐富的施工建設及監理單位；2）業主與監理聯合監督施工建設；3）嚴格審核施工建設中人、材、機的配置是否滿足施工質量要求；4）嚴格控制建設施工質量，規范化及精細化施工。保證光伏電站各環節的嚴格正確且規范化施工是光伏電站安全運行的關鍵保障。,三、光伏電站安全隱患防范措施,規范施工案例,三、光伏電站安全隱患防范措施,3.光伏電站施工建設階段 光伏電站建設過程中涉及的作業面較廣，施工人員較多，故在施工建設階段必須嚴格控制施工質量，規范化施工，并建立完善的工程監管制度和管理體系，以便減少及規避由于人為因素造成的光伏電站的安全隱患。1）選擇經驗豐富的施工建設及監理單位；2）業主與監理聯合監督13、施工建設；3）嚴格審核施工建設中人、材、機的配置是否滿足施工質量要求；4）嚴格控制建設施工質量，規范化及精細化施工。保證光伏電站各環節的嚴格正確且規范化施工是光伏電站安全運行的關鍵保障。,三、光伏電站安全隱患防范措施,4.光伏電站運維階段 健全的光伏電站運維管理體系能有效預防和減少光伏電站由于后期設備老化，腐蝕、動物啃食破壞、人為損壞、偷盜、自然災害破壞等造成的電站安全隱患，確保電站設備和人員的安全，以便達到光伏電站的安全高效運行。1）規范光伏電站的運營和維護流程，建立定期巡檢制度并明確巡檢目的。光伏電站運行過程中由于各種因素帶來的設備故障都不可避免的造成光伏電站的各種安全隱患。因此實行光伏電14、站全面運維管理，規范光伏電站的日常維護流程，是光伏電站必不可少的關鍵環節。,三、光伏電站安全隱患防范措施,定期進行組件清洗,西北地區通過組件清洗，單塊功率平均提升9.64%，一般地區亦可平均提升3%-5%,三、光伏電站安全隱患防范措施,去除植被遮擋,三、光伏電站安全隱患防范措施,巡檢光伏電站設備老化，支架腐蝕、線纜脫落以及組件損壞等情況 加強安防監控措施，減少人為偷盜,三、光伏電站安全隱患防范措施,2）建立智能化運維管理平臺，24小時運行狀態實時監測 運用大數據運維管理分析系統，通過綜合統計分析直觀展現電站發電量及運行狀態，多維對比各電站核心數據指標，實時掌握已建電站整體運行水平。3）設立專業15、運維隊伍，要求專業運維人員持證上崗 定期對專業技術人員和電站操作人員進行培訓，提高運維人員專業素質和技能，避免運維過程中由于人員誤操作造成的安全隱患。除在電站前期考察，設計，建設及運維階段采取的以上措施來預防并規避光伏電站安全風險外，還可在電站建設期及電站運營期為光伏電站購買多種保險，如建筑/安裝工程一切險，財產一切險等來降低光伏電站各種安全風險帶來的損失。,四、總結,隨著光伏行業日益蓬勃的發展，光伏電站已向大眾揭開其神秘的面紗。越來越多的目光已投入到光伏電站的實際效益以及長期安全運行上，深入了解光伏電站安全風險因素并采取有效措施進行預防與規避，確保光伏電站高效優質安全無礙的運行，是光伏行業內一項不可避免且亟待解決的實際問題。相信隨著光伏行業的飛速發展，越來越多的行業規范將會不斷出臺，行業經驗也會加速積累，所以高效安全智能的光伏電站也將在不久的未來觸手可得。,