光伏發電組件危險有害因素分析及安全對策措施

苗冬子 齊磊

摘要：以光伏等為代表的新能源發電形式正蓬勃興起，其安全運行問題研究尚屬空白。本文首先介紹了光伏發電組件的構成，然后分析了其運行過程中可能存在的危險有害因素，最后提出了相關的安全對策措施。本文內容能夠為今后光伏發電站安全運行管理提供一定參考。

關鍵詞：光伏發電組件 ?危險有害因素 ?安全對策措施

1 概述

能源是人類賴以生存和發展的基礎，電力作為最清潔便利的能源形式，是國民經濟發展的命脈，而傳統的煤炭、石油等一次能源是不可再生的，終歸要走向枯竭，提高能源利用效率、開發新能源、加強可再生能源的利用，是解決各國經濟和社會發展過程中日益凸顯的能源需求增長與能源緊缺、能源利用與環境保護之間矛盾的必然選擇。

目前，以光伏等為代表的新能源發電形式正蓬勃興起，它解決了一系列能源問題。但是，由于運行經驗的不足，其安全生產具有特殊性。對光伏發電站的核心部分光伏發電組件的運行安全性進行研究分析就顯得十分必要。

本文首先介紹了光伏發電組件的構成，然后分析了其運行過程中可能存在的危險有害因素，最后提出了相關的安全對策措施。本文內容能夠為今后光伏發電站安全運行管理提供一定參考。

2 光伏發電組件構成

光伏電站安裝單晶硅或多晶硅太陽能電池若干塊，構成光伏陣列。光伏陣列分為若干個發電單元，每個發電單元設置防雷直流匯流柜、逆變器、升壓變壓器組成。先通過光伏陣列匯流箱進行匯流，再經電纜接至直流匯流柜，然后再與逆變器相連。再通過電力電纜并聯敷設接至升壓變壓器。接入升壓變電站或開閉站，將電能送入電網。

3 光伏發電組件危險有害因素分析

3.1 光伏支架危險因素分析

支架基礎的設計應考慮工程地質條件、環境條件、荷載等因素，支架采用鍍鋅螺栓連接，若未按圖紙施工、螺栓連接不牢固、強度不夠，螺栓未按要求鍍鋅、安裝完成后未進行整體調平等，都可能使支架發生傾倒現象，影響電池組件對太陽能輻射的接收;若遇強風等災害天氣，會使支架不穩，坍塌，造成一定的經濟損失。

若支架制造材料存在缺陷，表面未采取防銹處理，支架加固不符合規定，運行期未定期巡視和維護、未按氣候條件進行事故預測和采取對策，當電站遭遇不良氣候條件或超標準地震時，可能導致支架傾倒，嚴重時會發生光伏方陣整體傾倒現象。

3.2 光伏組件危險因素分析

光伏組件也就是太陽能電池組件，是光伏電站中所不可缺少的重要組件。光伏電站在運行過程中，由于設計缺陷、太陽能電池組件質量缺陷、安裝質量不合格、清理不及時、性能測試不合標準，都可能會影響光伏組件的性能;設計安裝時未考慮荷載、風速、沙暴等惡性天氣帶來的影響，也將會對光伏電池造成損害，影響電站的運行。

若光伏組件支架設計安裝時為考慮地質條件，環境條件，荷載等因素，可能造成光伏組件不穩、傾覆，影響電池組件對太陽能輻射的接收效果。

逆變器是直交流轉換的設備，若設計制造不合理，元件調整、操作和保養不善、加熱或通風不良，防護等級不夠，可能影響逆變器轉換效率、性能的穩定性。

4 光伏發電組件安全對策措施

光伏組件安全對策措施主要依據《光伏發電站設計規范》（GB50797-2012）等規范和標準提出，主要有：

①光伏方陣接地應連續、可靠，接地電阻應不小于4Ω。

②集中敷設于溝道、槽盒中的電纜宜選用C類阻燃電纜。

③光伏組件之間及組件與匯流箱之間的電纜應有固定措施和防曬措施。

④動力電纜和控制電纜宜分開排列。

⑤匯流箱應具有下列保護功能：a應設置防雷保護裝置;b匯流箱的輸入回路宜具有防逆流及過流保護;c匯流箱的輸出回路應具有隔離保護措施;d宜設置監測裝置。

⑥充電控制器應具有短路保護、過負荷保護、蓄電池過充（放）保護、欠（過）電壓保護及防雷保護功能。

⑦對光伏發電站送出線路，應在系統側配置分段式相間、接地故障保護;有特殊要求時，可配置縱聯電流差動保護。

⑧光伏發電站調度管轄設備供電電源應采用不間斷電源裝置（UPS）或站內直流電源系統供電，在交流供電電源消失后，不間斷電源裝置帶負荷運行時間應大于40min。

⑨光伏發電站應具備頻率適應性、電壓適應性、低電壓穿越能力。

⑩光伏發電站動態無功響應時間應不大于30min。

5 結語

本文介紹了光伏發電站的中的光伏發電組件在運行過程中可能具有的危險有害因素，并提出了相關安全對策措施，可以為光伏發電企業安全生產管理提供一定的參考。

參考文獻：

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[3]呂淑然，劉春鋒，王樹琦.安全生產事故預防控制與案例評析[M].北京：化學工業出版社，2010.

[4]GB26860-2012，電力安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分.

作者簡介：

苗冬子（1976-），男，吉林省人，工程師，碩士，研究方向：電力系統安全評價技術。