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據國家能源局的統計數據顯示，截至2018年前九個月，中國新增并網光伏裝機量為34．5GW，累計并網裝機容量為165GW�！�531”光伏新政讓狂奔數年的中國光伏按下減速鍵，增量規(guī)模放緩，1．5億千瓦存量電站的運維工作則備受關注。對于光伏電站持有者而言，追求電站的最大發(fā)電能效，達到電站的預期收益是最為核心的目標，在光伏設備降本空間有限、效率提升難度加大的現實背景下，通過精細化運維向電站要收益成為光伏系統持續(xù)降本增效的最快捷途徑，而達到預期收益的前提是光伏資產的安全穩(wěn)定運行。近年來，由于施工質量缺陷、設備選型不當、運維管理不規(guī)范等，發(fā)生人員傷亡和重大財產損失的案例屢見不鮮，因此安全保障是運維工作的基礎和關鍵，需要通過預防性、周期性的維護、定期檢測等手段，科學合理地對運行壽命中的電站進行管理，以保障整個系統的安全、穩(wěn)定、高效運行。

1、火災隱患和防火措施

1．1 組件熱斑

熱斑現象是光伏發(fā)電系統的一種典型故障，如圖1所示，它不僅會降低系統的發(fā)電效率，也容易帶來安全問題，組件內部原因形成的熱斑有組件的虛焊，它容易引起電阻增加，導致組件發(fā)熱。高溫下嚴重的熱斑會導致電池局部燒毀、焊點熔化、柵線毀壞、封裝材料老化等永久性損壞，局部過熱還可能導致玻璃破裂、背板燒穿，甚至組件自燃、發(fā)生火災，所以熱斑一直是電站運維過程中最受關注的問題。

電池片的漏電，會對電池的正常工作帶來影響，從而充當負載，消耗其他正常電池的電量；二極管的可靠性差，得不到及時的旁通。另外組件其他因素，如外部遮擋和組件材料阻燃性差，都可能會引起光伏電站的起火。

預防措施：可使用手持紅外熱像儀或無人機定期對光伏區(qū)的組件進行掃描，通過測試結果對組件的質量進行評價，由于目前對熱斑溫度范圍沒有統一的標準，部分企業(yè)以夏季和非夏季進行定義，如夏季，環(huán)境溫度大于35℃時，組件玻璃面的溫度大于90℃。非夏季時，玻璃面的溫度極差大于等于20℃作為熱斑判斷的標準。由于組件的正常工作溫度范圍一般在－40～＋85℃，因此，當溫度持續(xù)超過85℃后，建議更換組件。

1．2 組件接線盒故障

接線盒承接來自組件的輸出能量，是載體和中間器，接線盒中的二極管擊穿、二極管的短路或失效、組件正負極引出線虛接、接線盒開裂是常見的問題點，若接線盒的密封性比較差，空氣和水汽易侵入，內部的元器件電阻增加，加快腐蝕，最終也會導致燒毀。接線盒發(fā)熱可能是接觸不良或二極管失效，同時也埋下了安全隱患。二極管內部存在反向電流，溫度每升高10℃，反向電流就會增大一倍，反向電流會減小組件產生的電流，影響組件的功率。所以，接線盒選型時必須具備優(yōu)良的散熱性，或作特殊的散熱設計。在日常運維工作中，建議利用紅外熱像儀定期排查接線盒發(fā)熱問題，一經發(fā)現立即處理。

1．3 光伏連接器故障

光伏連接器在系統初始投資成本中的占比不足0．5％，但卻是光伏系統的關鍵零部件，它確保著系統所發(fā)電量能夠從組件穩(wěn)定傳輸到逆變器和用戶端。歐盟Horizon 2020“Solar Bankability”項目組根據746座電站的現場運維數據，給出了電站運維TOP20技術失效的列表，若只考慮失效風險所造成的發(fā)電量收益損失，“光伏連接器損壞和燒毀”在失效列表中排在第2位。

連接器的失效主要是由于本身的質量，如公母連接器對插之后的接觸電阻，一個優(yōu)質的連接器必須具有很低的接觸電阻，并且能長期維持在低的接觸電阻。根據光伏連接器國際標準EN50521，接觸電阻需小于或等于5mΩ。失效的第2個原因是不同品牌之間的連接器互插，由于技術和產品材料存在差異、生產過程和質量標準存在差異、公差不一致和原材料不同等問題，因而無法保證100％匹配。倘若強行互插，會導致溫升、接觸電阻增高和IP等級無法保證的問題，進而嚴重影響電站的發(fā)電效率和安全。TüV和UL都出過書面聲明，不支持不同廠家的連接器互插應用。如果一定要使用的話，最好提前做匹配性測試。

如圖2所示為對某電站利用紅外熱成像儀對優(yōu)、劣質光伏連接器工作時的溫度進行熱成像，顯然劣質光伏連接器工作時溫度更高［1］。因此，在連接器選型時，要選擇優(yōu)質的連接器。

1．4 直流電弧

據第三方機構調查，光伏電站40％以上的起火事故因直流電弧故障所致，國際標準如NEC 690．11要求對于光伏系統中任意2個帶電部件間的電壓超過80V以上的，必須具備直流電弧檢測和保護能力。

組串正負極性之間的高壓之間產生電弧，組串不發(fā)電時，電壓表現為開路電壓，一般最高可達700V以上。光伏電池系統是一種直流電的發(fā)電裝置，其造成的故障電弧稱之為“直流故障電弧”，此與一般交流故障電弧最大不同處在于其沒有相位改變所造成的閑歇性周期現象。換句話說，一旦發(fā)生了直流故障電弧，高熱現象將會維持直至電源來源消失。由于故障電弧產生的高熱可達攝氏1，000度以上，因此不僅會造成周遭的絕緣物質分解或碳化而失去絕緣的功效，同時也容易導致鄰近的物質達到燃點而被點燃起火，如圖4左為某電站匯流箱起火燒毀，從燒毀照片觀察，主要集中在斷路器上的輸入和輸出端，端子上溫度最高，而熔斷器和光伏電纜未見燃燒痕跡，可以排除線纜接觸不良或短路等引起熔斷器上的拉弧現象。圖4右為組串與匯流箱內的接線不牢固，存在虛接現象，在運行過程中不良接觸引起電流拉弧，高溫把熔斷絲座融掉引起短路，燒掉匯流箱。

1．5 其他原因

一般來說：直流電弧、大自然的野火、人為的明火源都可能造成火災。

圖5為某山地光伏電站發(fā)生火災，地表有一定的植被，光伏區(qū)雜草過多，因冬季天干物噪，植被易燃，有明火即可發(fā)生火災。另外區(qū)內區(qū)外未做有效的防護隔離，導致火情蔓延至光伏區(qū)。

防范措施：

1）對光伏廠區(qū)的每個角落做到全面監(jiān)控。

2）參照《DL 5027－2015電力設備典型消防規(guī)程》中的要求，檢查站內消防設施的配備、安全情況，確保其完備可用。

3）要做好突發(fā)火情的應急處置措施，組織員工進行一次實戰(zhàn)演練，提高員工的應對火災的能力和防火救護能力。

4）加強電纜溝、豎井、橋架穿墻處的防火封堵，電纜溝內禁止存放易燃、可燃、助燃物品，雜物要清理干凈。

5）冬季風大草干，燒山、祭祀等習俗極易引發(fā)火災，需要廠區(qū)植被進行清理，具備條件的電站要做好與外界區(qū)域的防火消防隔離；重點防火部位在明顯位置懸掛禁煙、禁火警示牌。做好外來人員的安全教育和監(jiān)督管理。

6）電站要在特殊季節(jié)、時段，開展特巡、專巡，時刻保持火災警戒狀態(tài)，發(fā)現火情及時處置、處理。

2、自然災害隱患和防范措施

2．1 洪水

光伏電站遭受洪澇災害影響的源頭是由于其在電站設計之初未依照正確的規(guī)范標準進行設計。在光伏電站設計、施工過程中，應對洪澇災害時通常采用結構性防洪和人工防洪兩種方式。結構性防洪通常體現在設計階段，設計時參照洪水評價影響報告。

對于處于不同區(qū)域的光伏電站，防洪標準應當區(qū)別對待，不同地理位置防洪等級與標準存在較大差異，對于鄰江、鄰海地區(qū)通常會采用＋0．5m的安全超高，對于山區(qū)部分還要另外考慮山洪帶來的影響增設樁基高程。

目前對于大多數項目，設計單位通�？紤]以50年一遇的最高內澇水位作為參考標準增設超高，實際情況會根據地理位置和防洪標準設計而有所調整。

【防范措施】

謹慎選址：在水文條件方面要多方考慮短時最大降水雨量、積水深度、洪水水位、排水條件等，上述因素將直接影響光伏系統的支架系統、支架基礎的設計以及電氣設備的安裝高度。積水深度高，則組件以及其他電氣設備的安裝高度就要高。洪水水位影響支架基礎的安全。排水條件差，則導致基礎甚至金屬支架長期浸水。

增設排水系統等防護系統：強降水對電站的影響主要是雨水浸泡，地面電站、漁光互補電站及水面電站都應根據所在地的氣象和水文條件設置相應的排水設施，或者在強降水來臨前增設臨時排水設施。

升壓站、配電室、水泵房、箱變、電纜溝等設施設備易發(fā)生淹蓋地點，應提前做好疏堵措施。

小面積或電站處理能力范圍內的水土流失、塌陷問題，電站發(fā)現后應積極組織回填，防止隱患進一步擴大。

制定應急預案：電站安全生產第一責任人要結合本單位的防汛工作特點，制定合理的防汛措施和應急預案，對可能引發(fā)電站設備損失、影響電站安全的事項進行恰當的應急處置和安全評估；有效預防、降低強降雨導致的山體滑坡、泥石流、塌方等自然災害及電站設備基礎塌陷、道路沖毀等造成的不利影響，密切關注天氣預報及變化過程，對雨情、水情、汛情要有足夠的敏感性，并及時掌握發(fā)展趨勢，提前做好應急物資儲備（如沙袋、排水泵、電源盤等），一旦設備停電要盡快查找原因，盡早恢復設備運行。

2．2 暴風

2017年某光伏電站遭遇大風及沙塵暴襲擊，直到16點分大風才停止。期間平均風速16m／s，瞬時風速達30m／s，瞬間風力達到9級，并出現沙塵暴約半小時，最小能見度為299米，大風共持續(xù)近6小時，暴風過后，多個支架單元的光伏組件被吹落。

防范措施：

1）提高光伏支架、組件壓塊等的強度設計要求，合理選擇具有更優(yōu)抗風能力的組件傾角。對于風抗較大的地方應加強支架強度設計，盡量采用強度較高的鍍鋅鋼材支架。

2）為了將暴風造成的損失減到最低，應“先在預防，重在管理”，建設和運營期都要建立防臺風應急預案，建立防臺風工作程序化、規(guī)范化、制度化的響應機制，采取有效措施。

3）對光伏區(qū)組件壓塊及其螺栓、支架立柱緊固件進行抽驗工作，特別春季、秋季大風來臨之前制定專項抽檢計劃，根據螺栓滾動檢修的執(zhí)行和日常巡視時的實際松動情況，確定螺栓的抽檢緊固比例，判斷評估螺栓的緊固程度，確保大風期間組件不受損失。由于人工操作因個人力道不同，松緊程度不一，施工時需采用專業(yè)的安裝工具，如電動力矩扳手。

4）在日常運維時，加強陣列巡檢力度，及時緊固松動壓塊。

3、光伏保險

中國人保財險按照產業(yè)鏈分布推出了多種形式的光伏保險，包括面向組件制造商推出的25年功率保障險，面向電站建造商的職業(yè)責任險，面向已建成電站的財產險及機器損壞險、利潤損失險、公眾責任險，以及電站并網運行后的發(fā)電收入損失補償險。

財產一切險的保障范圍：承保自然災害、意外事故等導致的光伏電站的直接財產損失。

1）自然災害：指雷擊、暴雨、洪水、暴風、龍卷風、冰雹、臺風、颶風、沙塵暴、暴雪、冰凌、地震、突發(fā)性滑坡、崩塌、泥石流、地面突然下陷下沉等其他人力不可抗拒的破壞力強大的自然現象。

2）意外事故：指不可預料的、被保險人無法控制并造成物質損失的突發(fā)性事件，如：火災、爆炸。

間接損失保險：運營中斷與額外費用保險，承保自然災害、意外事故等導致光伏電站運營中斷的間接損失，包括預期發(fā)電量和補貼的減損以及固定成本的增加。

電站可以根據實際情況選擇合適的保險，盡可能的減少財產損失。

4、小結

安全保障是分布式光伏系統運維的一項重要工作，本文詳細說明了光伏系統的運維工作有可能發(fā)生的安全風險，包括火災隱患、自然災害隱患等等，光伏發(fā)電作為一個快速發(fā)展中的行業(yè)，在設計、施工、設備質量控制等各個環(huán)節(jié)都容易發(fā)生漏洞，運維工作應該多管齊下，加強管理，防患于未然，才能減少工作中的安全風險。

參考文獻：

［1］時劍，童紅．關于光伏連接器對光伏電站投資回報影響的分析［J］．太陽能，2016（11）：32－35．

［2］孫潤曦，黃田田．長三角區(qū)光伏電站的防洪措施及其效用研究［J］．太陽能，2017（9）：37－40．