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光伏电站安全隐患与防范措施解析

		点击数：	更新时间： 2021年07月14日
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光伏电站安全隐患与防范措施解析
生产技术部
备注：PPEOS
目   录
光伏电站安全隐患解析

光伏发电高速发展下的安全隐患
一
二
三
光伏电站安全隐患防范措施

四
总    结
        近几年，我国光伏发电产业蓬勃发展，自2013年7月15日，国务院发布《促进光伏产业健康发展的若干意见》以来，国家多部门纷纷出台政策、意见，鼓励支持光伏发电项目。在国家政策如此利好的大环境下，多个省份陆续出台各种政策，旨在贯彻落实国务院精神，推动光伏发电的建设和发展。但是，这个光鲜的光伏电站建设潮下面隐藏的是频现的电站质量问题。近年来，国内外均陆续报道了不少光伏电站的安全事故，其中多为各种原因引起的火灾、雷击、触电等，其中，比较多的案例是光伏电站起火。
一、光伏发电高速发展下的安全隐患
      ? 2012年7月，位于德国某地的光伏电站起火，起火点发生在屋顶光伏组件的汇流箱处；
     ? 2013年8月，天津某生态城服务中心的屋顶电站项目发生火灾，虽然消防部门初步确认，起火原因为天气过热，引发楼顶防水层和光伏组件自燃；
    ? 2015年5月，位于美国亚利桑那州的苹果公司数据中心发生火灾，目前起火原因尚未明确。
     
一、光伏发电的高速发展下的安全隐患
图1  苹果公司屋顶光伏电站火灾现场 
一、光伏发电的高速发展下的安全隐患
案例1：2014年8月，武汉某屋顶光伏电站发生着火，彩钢瓦屋顶被烧穿了几个大洞，厂房内设备烧毁若干，损失惨重。最终分析原因为：由于施工或其他原因导致某汇流箱线缆对地绝缘降低，在环流、漏电流的影响下进一步加剧，最终引起绝缘失效，线槽中的正负极电缆出现短路、拉弧，导致了着火事故的发生。 
一、光伏发电的高速发展下的安全隐患
案例2：2014年5月，某山地光伏电站发生着火，当地林业部门立即责令停止并网发电，进行全面风险评估，持续时间三个月，造成了数百万的损失。最终分析原因为：由于某汇流箱电缆在施工时被拖拽磨损，在运行一段时间后绝缘失效，正负极电缆出现短路、拉弧，导致了着火事故的发生。 
一、光伏发电的高速发展下的安全隐患
案例3：2014年8月，某平原光伏电站早上6点左右发生火灾，造成部分组件及汇流箱烧毁，造成极大的损失。最终分析原因为：由于早上气温较低，组件运行在较低气温的环境下时，输出电压较大，汇流箱内部平衡器件在高压的情况下被击穿，正负极短路，并导致器件通过电流过大，进而引发火灾。
二、光伏发电安全隐患解析 
    
    光伏电站安全风险因素按照风险源主要分为光伏现场自然因素风险，光伏电站技术风险，安装风险，安全风险及材料风险五大方面。       
 1.现场自然因素风险    光伏电站现场自然因素风险主要包括暴风和雷击、结冰、暴雪和冰雹、沙尘、岩石滚落、地质滑坡、地震、洪水和动物啃咬破坏等众多方面。因光伏电站选址一般为荒山荒地、废弃鱼塘、荒漠滩涂等地形复杂且偏僻无人的区域，故受以上自然因素影响造成的安全事故不易避免。
二、光伏发电安全隐患解析 
自然风险如下图所示：
二、光伏发电安全隐患解析 
    
 2. 技术风险    造成光伏电站安全隐患的技术风险主要包括电站设计缺陷，设备故障，电站系统衰减、设备老化、维护及修理技术失误等方面。设计缺陷、技术方案和设备故障是造成电站安全风险极其重要的原因。        
错误估计风载造成的电站事故 
二、光伏发电安全隐患解析 
    
 2. 技术风险
过电压导致的设备及器件损坏 
?错误估计山体遮挡 ? ?? 
?设备老化引起火灾 ? ?? 
二、光伏发电安全隐患解析 
    
 3. 安装风险      由安装造成的光伏电站风险主要是指在光伏电站建设施工阶段，非规范化的施工造成各种电站安全隐患。
二、光伏发电安全隐患解析 
    
 4. 安全风险   安全风险主要包括人为造成的电击、电弧、火灾风险，人为盗窃、人为破坏以及操作人员误操作造成的电站及人身安全危险。 
二、光伏发电安全隐患解析 
    
 5. 材料风险                                                                                                          材料安全风险主要包括光伏电站各种构成材料的选购风险及运行损坏风险 
二、光伏发电安全隐患解析 
    
    根据多年电站运行事故发生频率进行评估，以上多种风险因素中暴风、雪压、动物啃咬破坏、冰雹等现场自然因素造成的风险约占19%，过电压和技术性故障因素约占5%，人为损坏造、盗窃和人为误操作造成的安全风险约为16%，火灾造成的风险约8%，玻璃材料造成的风险达7%。 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    面对以上各种风险因素，我们应积极应对并避免以上各种因素带来的光伏电站安全隐患，规划初期就充分考虑各种风险，进行整体设计，从光伏电站调研阶段，设计阶段，建设施工阶段和后期运维阶段采取相应措施来进行规避，以便保障光伏电站的安全无故障运行。1.光伏电站前期调研阶段    光伏电站前期调研阶段能规避的风险主要为项目选址地的自然因素风险。项目选址之初，需要对场址的土壤、气象、环境、地质构造等因素进行精准评估。具体措施为：1）咨询当地气象站：了解场地的气象数据，请具有专业资质的可研或气象机构对各种不利气候条件进行专业分析，避免此种因素带来的电站风险。尤其对冰雹、最大及平均风速、降雨量 、积雪厚度等关键数据的收集。
三、光伏电站安全隐患防范措施
    2）站址考察及做好地勘报告：项目选址之初，需要找专业地勘机构做好项目选址地的地勘调查，了解项目地点的地质条件和构造稳定性情况。根据项目地点的地质和构造、历年降雨量、地震、洪灾和泥石流滑坡等的发生情况，电站选址尽量避开河堤、滑坡、洪涝灾害频发地区、地理构造不稳定地区以及土壤腐蚀严重地区，并合理进行防洪工程的设计及考量，做好水保工作，避开降雨及冰雪融水形成的地表径流通道。特别是在滩涂、废弃鱼塘等建设的电站，需做好前期规划设计及施工过程中排水防汛工作。 
2. 光伏电站设计阶段    光伏电站设计阶段着重需要选择具有专业资质和经验丰富的设计单位，进行优质的光伏电站系统方案设计，选择国内外一线品牌设备，并根据项目地点实际情况，采取合理设计及措施避免光伏电站安全风险。
三、光伏电站安全隐患防范措施
    1）应对现场自然安全因素采取的措施：    ① 合理防雷设计：根据项目考察前期获得的项目选址地点的气象特征情况，结合场址雷电活动规律以及防护目标，详细研究防雷装置的形式及其布置，制定合理的防雷方案，将站区内光伏发电单元、升压站、综合楼等的防雷措施协调统一、全面规划。    ② 防风防腐，散热防尘：根据项目前期考察所得的项目选址地近年来的沙城暴次数，暴风强风次数及级别，合理设计支架的抗风防腐、组串及设备的散热防尘等预防措施。关键设备选型时，需要选择耐风沙、抗盐雾、抗高温高湿等恶劣环境的设备。    ③ 其他自然安全因素应对措施：    电站设计时需充分评估项目地点的冰雹，雨雪发生情况及级别，合理地对组串排布及组串承压情况进行设计，减少电站因冰雹，暴雪等自然灾害因素产生的危害。 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    2）合理设计减少电站组串之间的遮挡    采用专业三维遮挡分析软件，进行电站地点及组串间距分析，规避电站周围物体、地势差异或电站组串之间因排布不合理造成的安全隐患。   ①结合实际地形，借助专业软件，计算方阵间距，保证全年组件方阵无遮挡；   ②针对山地电站，合理设计，规避由于地势差异而导致的同排方阵不同子阵高度差引起的遮挡。 
    3）合理设计以便应对光伏电站火灾隐患。   ① 合理设计布置线路路径，降低线缆损耗，减少火灾隐患；   ② 合理设备选型，防止由过电压、电弧引起的电站安全隐患；   光伏电站存在大量直流电缆及直流设备。直流电没有过零点，开关元件在断开故障电流时，电压会一直存在，电弧持续燃烧，必须拉开足够的弧长距离才能够可靠熄弧。具有较高热能的电弧使得电站存在火灾隐患， 因此光伏电站的特殊性要求前期设计时对于电气设备选型、线缆选型等设计工作需要重点考虑其直流性、阻燃性。在遵守各种设计规范的前提下，合理设备选型并充分考虑光伏发电的特殊性是消除电站火灾隐患的关键。 
三、光伏电站安全隐患防范措施
  4）根据项目选择地点的不同类型，合理设计光伏电站。如下图所示： 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    3. 光伏电站施工建设阶段    光伏电站建设过程中涉及的作业面较广，施工人员较多，故在施工建设阶段必须严格控制施工质量，规范化施工，并建立完善的工程监管制度和管理体系，以便减少及规避由于人为因素造成的光伏电站的安全隐患。    1）选择经验丰富的施工建设及监理单位；    2）业主与监理联合监督施工建设；    3）严格审核施工建设中人、材、机的配置是否满足施工质量要求；    4）严格控制建设施工质量，规范化及精细化施工。保证光伏电站各环节的严格正确且规范化施工是光伏电站安全运行的关键保障。 
三、光伏电站安全隐患防范措施
规范施工案例 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    3. 光伏电站施工建设阶段    光伏电站建设过程中涉及的作业面较广，施工人员较多，故在施工建设阶段必须严格控制施工质量，规范化施工，并建立完善的工程监管制度和管理体系，以便减少及规避由于人为因素造成的光伏电站的安全隐患。    1）选择经验丰富的施工建设及监理单位；    2）业主与监理联合监督施工建设；    3）严格审核施工建设中人、材、机的配置是否满足施工质量要求；     4）严格控制建设施工质量，规范化及精细化施工。保证光伏电站各环节的严格正确且规范化施工是光伏电站安全运行的关键保障。 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    4. 光伏电站运维阶段
    健全的光伏电站运维管理体系能有效预防和减少光伏电站由于后期设备老化，腐蚀、动物啃食破坏、人为损坏、偷盗、自然灾害破坏等造成的电站安全隐患，确保电站设备和人员的安全，以便达到光伏电站的安全高效运行。
    1）规范光伏电站的运营和维护流程，建立定期巡检制度并明确巡检目的。光伏电站运行过程中由于各种因素带来的设备故障都不可避免的造成光伏电站的各种安全隐患。因此实行光伏电站全面运维管理，规范光伏电站的日常维护流程，是光伏电站必不可少的关键环节。?
三、光伏电站安全隐患防范措施
    ① 定期进行组件清洗 
西北地区通过组件清洗，单块功率平均提升9.64%，一般地区亦可平均提升3%-5%
三、光伏电站安全隐患防范措施
② 去除植被遮挡
三、光伏电站安全隐患防范措施
③ 巡检光伏电站设备老化，支架腐蚀、线缆脱落以及组件损坏等情况④ 加强安防监控措施，减少人为偷盗 
三、光伏电站安全隐患防范措施
    2）建立智能化运维管理平台，24小时运行状态实时监测
    运用大数据运维管理分析系统，通过综合统计分析直观展现电站发电量及运行状态，多维对比各电站核心数据指标，实时掌握已建电站整体运行水平。    3）设立专业运维队伍，要求专业运维人员持证上岗
    定期对专业技术人员和电站操作人员进行培训，提高运维人员专业素质和技能，避免运维过程中由于人员误操作造成的安全隐患。除在电站前期考察，设计，建设及运维阶段采取的以上措施来预防并规避光伏电站安全风险外，还可在电站建设期及电站运营期为光伏电站购买多种保险，如建筑/安装工程一切险，财产一切险等来降低光伏电站各种安全风险带来的损失。 
四、总结
    随着光伏行业日益蓬勃的发展，光伏电站已向大众揭开其神秘的面纱。越来越多的目光已投入到光伏电站的实际效益以及长期安全运行上，深入了解光伏电站安全风险因素并采取有效措施进行预防与规避，确保光伏电站高效优质安全无碍的运行，是光伏行业内一项不可避免且亟待解决的实际问题。相信随着光伏行业的飞速发展，越来越多的行业规范将会不断出台，行业经验也会加速积累，所以高效安全智能的光伏电站也将在不久的未来触手可得。?

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