分布式光伏发电安全性分析

来源:电子发烧友网 作者:2017年12月21日 14:34

太阳能是我国总储量最为丰富的可再生能源,我国陆地每年接受的太阳能辐射能理论估计值为1.47&TImes;108亿千瓦时,是我国继水电、风电之后最具规模化、产业化发展潜力的可再生能源。在政策支持加强、国内市场不断启动的情况下,中国光伏行业逐步走出低谷,2015年更是加速回暖。国家发改委能源研究所预计,今年新增光伏装机量约1500万千瓦,累计总量将达到4300万千瓦,将超过德国成为全球光伏应用第一大国。未来2020年则将可能突破1亿千瓦、2030年突破4亿千瓦,标志着我国走向规模化应用时代。

那么,分布式光伏发电与光伏地面电站相比,作为更为贴近人民日常生活的分布式光伏发电,其安全性如何呢?

从使用的角度,分布式光伏发电特有的优点:

1、分布式光伏发电可实现就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路的损失;

2、太阳能不用燃料,运行成本很低;

3、太阳能发电没有运动部件,不易用损坏,维护简单,特别适合于无人值守情况下使用;

4、太阳能发电不会产生任何废弃物,没有污染、噪声等公害,对环境无不良影响,是理想的清洁能源;

5、太阳能发电系统建设周期短,方便灵活,而且可以根据负荷的增减,任意添加或减少太阳能方阵容量,避免浪费。这些优点使得分布式光伏发电不存在较高的操作难度和危险性,安全性得到了保障,为广泛推广提供了现实的可行性。

分布式光伏发电安全性分析

但从运行维护的角度来说,分布式光伏发电也并非完全安全无隐患的。与独立占地的大型地面电站不同,分布式光伏发电需要依附居民住宅、工业厂房、仓库、商业大楼、学校市政建筑等,而这些建筑物载体一般都有人口密集、配装有相关精密仪器设备或存放有易燃物质的特点,所以分布式光伏发电对于安全性能的要求就更加严格,必须要保证光伏发电不影响这些建筑物原有的生产生活功能,对人员、生产、物资不产生安全隐患。

为了避免安全事故的发生,在开展电站方案设计及设备选型之时,会严格做好一系列准备工作。

第一:分析安装分布式光伏发电系统的载体建筑,做好合理安全的空间规划,必须安排专门的空间区域放置光伏组件和配电逆变等发电设备,尽量避免非专业人员接触发电设备,以免引发安全事故。

第二:对选用设备的品质和产品认证齐备情况进行充分的了解,确认逆变器所获得的认证证书和认证质量,不仅需要将EMC(电磁兼容)问题作为重要考虑内容,必要时要采用相关的辅助措施,以防出现发电设备对原有电子设备的电磁干扰,同时还需要在逆变器输出汇总点设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器,以确保电力设施检修维护人员的人身安全,杜绝可能出现的孤岛效应。

第三:在完成以上要求的基础上,对防火、接地、应对强风方面加大防护力度。

第四:另一方面,在分布式光伏发电系统的正常运行过程中,我们应当坚持对发电系统进行安全性定期检查,同时不断提高分布式光伏发电系统的智能化运维能力,将所有可能出现的安全故障第一时间得到反馈,在保证发电效率的同时提高整个系统的安全性。具体来说,除了基本的消防安检措施外,还特别要求光伏系统具备自我检测、识别异常并主动停止异常发电组串工作的功能,降低火灾发生可能性。发电系统的任何一个环节,光伏电池、组串汇流、逆变设备等,都可以作为这一智能自检自控功能的加装应用载体。

通过分析,我们不难看出,分布式光伏发电在总体上的安全性是值得信赖的,随着行业标准和规范的不断提高,分布式光伏发电因为设备质量问题、设计建设问题而导致的安全隐患必然会越来越少,但是因为其自身发电模式的特殊性,还是需要业主关心分布式光伏发电系统的整体安全性能,养成定期维护的良好习惯。

分布式光伏发电安全性分析

近年来,由于施工质量差、设备选型不过关、后期运维不到位等原因,分布式光伏电站安全事故时有发生,特别是与建筑结合的分布式光伏电站火灾事故,可能会造成人身、财产的巨大损失,尤其应引起业内重视。本文主要从设备安全的角度分析分布式光伏电站安全风险及相应防范措施。其中,分布式光伏电站设备风险主要可以分为火灾风险及自然灾害风险

一、火灾风险

         1)引起火灾的原因分析

光伏电站设备多、直流电压较高,存在较多火灾安全隐患点,一旦发生火灾事故可能会对电站发电设备、建筑物以及建筑内人员造成重大伤害。引起分布式光伏电站火灾事故的因素主要有:

组件热斑

热斑效应可能导致组件局部温度高达100℃以上,造成焊点熔化、局部烧毁,甚至引起火灾。

引起组件热斑的原因主要有:组件局部遮挡、虚焊、气泡等。

组件热斑防范措施主要包括:选择可靠组件、配备红外热像仪、及时进行表面清洗等。另外,当发生严重热斑时,应及时更换组件,防止组件起火烧毁。

连接器故障

连接器质量差、互插、不规范安装都可能引起接触电阻过大,从而造成过热烧毁。

 连接器烧毁

连接器过热烧毁防范措施主要有:选用高品质连接器、严禁连接器互插、使用专业安装工具、利用红外热像仪巡检等。

线缆虚接

光伏电站中线缆连接点众多,不可靠的连接一方面可能会引起接触电阻过大,造成过热烧毁;另一方面,在较高直流电压下,线缆虚接容易产生直流拉弧。

 线缆虚接引起汇流箱烧毁

线缆虚接防范措施主要有:采用专业工具进行安装、定期巡检。

绝缘失效

线缆受到磨损、腐蚀、损坏以及长期浸泡、曝晒都可能降低绝缘性能,造成正负极电缆出现短路、拉弧,导致火灾发生。

 线缆损坏导致绝缘性能下降

 线缆浸泡导致绝缘性能下降

线缆绝缘失效防范措施主要有:选用光伏专用线缆、规范线缆铺设、定期进行线缆绝缘性能测试。

分布式光伏发电安全性分析

人员误操作

在光伏电站直流侧相关设备中,只有直流断路器或直流开关具有灭弧功能,在断路器闭合情况下,直接插拔连接器或保险,可能会造成拉弧。

更换汇流箱内部部件或阵列断电检测规范操作:先用钳形表测电流,然后断开断路器,再用钳形表确认电流为0,最后断开熔断器,在确保无电的情况下进行操作。

更换汇流箱内部部件后或阵列检测后上电规范操作:先确保接线正常,闭合熔断器,最后闭合断路器。

逆变器断电检测规范操作:断开交流断路器,将直流开关旋转至“OFF”位置,在确保无电的情况下进行操作。

逆变器检测后上电规范操作:先确保接线正常,将直流开关旋转至“ON”位置,最后闭合交流断路器。

2)火灾事故紧急预案

为了快速响应火灾事故、减少火灾损失,光伏电站应配备有效的防火设施,建立专门的防火应急预案。

电站现场应备防火设施

分布式光伏电站现场应配备的防火设施主要包括:

1)火灾报警系统、自动灭火系统等自动防火装置;

2)灭火器、消防栓、消防沙等消防器材;

3)防毒面具、正压式呼吸器、急救药品等安全防护用品;

4)应急照明装备;

5)通讯工具及有关通讯录。

 光伏电站消防器材

电站火灾处理程序

1)现场发现火情后立即报告当值负责人;

2)当值负责人组织查看火势情况,判断起火位置;

3)切断相关电源;

4)釆取合适灭火措施进行灭火,控制火势蔓延;

5)经判断火势不可控制时,立即拨打119报警电话请求支援,派人在路口等候。

二、自然灾害风险

总结

分布式光伏电站安全预防应贯穿于包括选址、设计、选型、施工、运维在内的整个生命周期,电站业主及运维人员应坚持“安全第一、预防为主”的运维理念,将安全隐患消除在萌芽之中。

分布式光伏发电安全性分析

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