淺談大中型并網光伏電站安全防火管控

華潤電力山西新能源公司 李賢敏 張艷鋒 楊慧劍 王明明

太陽能資源是儲藏量最大、最具開發利用價值的可再生能源，我國屬光資源豐富區，全國有66%以上地方年日照時數大于2000小時。十三五末全國太陽能光伏發電并網裝機容量達253GW，結合我國做出的2060年碳中和目標，屆時光伏發電裝機容量預計超過6500GW,因此光伏發電發展蘊含著重大發展機遇，同時光伏運維也面臨著重大挑戰。大型并網光伏電站大多建在地勢平坦廣闊之地或山地雜草叢生之地，占地面積廣，春夏兩季天干物燥，如果廠區雜草不及時清理，一旦發生火情借助風力火勢很容易迅速蔓延，燒損光伏組件、匯流箱、逆變器等設備。

1 太陽能光伏發電的分類及系統組成

太陽能光伏發電發電模式分為光熱發電和光伏發電；按照電能輸送方式分為離網光伏發電系統、并網光伏發電系統和分布式光伏發電系統。并網光伏系統一般指光伏組件產生的直流電經逆變器逆變后，經升壓站升壓接入電網供用戶側使用。其主要特征是組件產生的電能直接并入電網，由電網對用戶統一供電。

太陽能光伏系統一般由光伏組件、直流匯流箱、逆變器、就地升壓變、高壓集電線路、開關站（或升壓站）組成。光伏電站光伏組件按照一定方位角度安裝在鋼架結構上，將一定數量的光伏組件串聯形成光伏支路，光伏方陣則是若干支路組件的集合。其中光伏鋼架結構的傾斜角可固定和可調，具體依據項目可研執行。光伏組件一般由低碳鋼化玻璃、EVA、太陽能電池片、背板材料、鋁邊框及接線盒組成。

直流匯流箱的電氣連接位置處于光伏陣列與逆變器之間，屬于直流匯集設備，主要功能是將一定數量的光伏支路匯集為一路直流電，再送入逆變器直流側，同時匯流箱兼具光伏支路電流電能檢測和保護功能；逆變器指將直流匯流箱輸送過來的直流電轉化符合電網要求的工頻交流電，并送至就地升壓變低壓側，同時具備電能監測、電能質量調整、故障保護及自動并網功能；就地升壓變壓器用來將逆變器輸送過來的低壓工頻交流電升為高壓工頻電，一般升壓至10kV或35kV，然后高壓集電線路將就地升壓后的電能匯集至升壓站或開光站；升壓站是將高壓集電線路輸送過來的電能進一步匯集升壓并入高壓電網。一般只進行匯集電能不進行升壓直接并入高壓電網的電站，稱為開關站。

2 火災危險性分析及防火管控

光伏電站火源一般分兩類，一類是廠區內的火源，另一類則是來自廠區外。

光伏廠區內的火災多是由于電站部件，例如電纜夾層、帶油設備、蓄電池室、檔案室、組件、匯流箱、組件接頭、連接器等的老化發熱等導致。廠外火源主要有祭祀、焚燒秸稈及其他不可控因素。針對這些情況可采取如下管控措施防止火情發生，降低財產損失[1]。

2.1 完善消防管理制度、落實防火責任

光伏電站作為消防管理機構，組織制定本單位防火責任制度及消防管理制度，落實各級人員防火責任，并對本單位消防責任落實情況進行監督、考核。對消防設施進行定期檢檢查及定期試驗切換工作，并對滅火器材進行定期檢測，保證消防設施的有效性和可靠性，并完善消防設施、器材的記錄臺賬，做到記錄清晰、準確、可溯。光伏場區消防水井泵要保證可以正常啟停，能噴出合格的消防水，消防水井泵電源留有備用電源。光伏廠區視頻監控系統無損壞，在出現火險時監控室能夠第一時間掌握現場火勢，合理安排布置滅火任務。

制定消防管理計劃、確保消防安全。光伏電站制定年度消防安全工作計劃，對消防器材補充、消防設施維護及檢驗、消防演練、消防培訓等工作進行總體規劃，確保消防安全工作有計劃、有保障；場站內重點消防區域安全管理。繼電保護室、蓄電池室、檔案室、配電室、庫房、辦公區和生活區域等為重點防火區域，需增加相關區域防控檢查次數和防控力度，徹底消除火險隱患，明確重點防火區域責任人，落實防火責任制，堅持每天對重點消防管控區域進行消防安全檢查；加強集電線路防火管理。加強集電線路巡視檢查，消除集電線路避雷器、電纜接頭故障隱患，防止因集電線路故障引起失火事件，在林區的風電場排查集電線路沿線樹木高度，對小于安全距離的樹木及時處理，防止因安全距離不夠，造成短路引發山林火災。

2.2 光伏設備區重點嚴防

場區宜布置環形消防通道且保持消防通道暢通，光伏場區配備足夠的滅火裝置，光伏電站嚴禁吸煙、嚴禁明火，并在出入口、周界圍墻或圍欄上設立醒目的防火安全標志牌和禁止煙火的警示牌；集中敷設于溝道、槽盒中的電纜宜使用阻燃電纜，太陽電池組件表面應清潔，無雜物或遮擋；全面排查光伏廠區內設備隱患，消防設備防火隱患；有條件的可在光伏場區周圍設置防火隔離帶，阻止外部火源進入場區。

切實檢查熱斑組件、匯流箱、連接器（MC4插頭）、組串式逆變器的進出線連接位置等可直接造成周邊環境著火點的重點設備及位置，避免內部原因造成火災事故的發生。光伏電站在直流側著發生火災后，光伏組件由于光生伏特效應仍會繼續輸出直流電能，若直流電纜與直流匯流箱或直流配電柜無明顯斷開點時，因直流電纜絕緣破壞或斷線造成接地后，在一定范圍內會存在接觸電壓和跨步電壓，注意在撲救火災時做好防觸電措施。

針對站內有祭祀情況的，在傳統祭祀節日前對祭祀地點附近進行除草；站內有耕種的，在收獲季節重點防范秸稈焚燒帶來的火災風險，在條件允許情況下幫助農戶盡快處理完作物秸稈。在祭祀、秋收等火災易發季節和時段進行預防檢查及應急處理，一旦發現電站附近有濃煙等情況，立即采用無人機巡查，及時發現隱患、控制險情。在入秋前即對光伏電站進行除草，并將清理下來的草外運，防止干枯的草在冬季和次年春季成為火源。同時，在除草時還要將電站圍欄外面的草清理出防火隔離帶，防止外火源蔓延到電站內。

2.3 加強動火作業管控及相關管理

嚴格執行動火管理規定，動火作業嚴格履行動火許可制度，作業前必須落實有效的安全措施，動火作業時要擴大防范空間，確保周邊無雜草等可燃物，一時無法清除的地面荒草必須用水打濕，五級及以上大風天氣、高火險環境要明確禁止任何動火作業的開展，并對重點電氣線路和用火部位加強防火監管。

加強危化品防火、防爆管理。光伏電站要嚴格落實公司危化品管理相關要求，嚴格危化品出入庫管理，每月進行對危化品存儲進行定期檢查，加強危化品存儲安全管理，消除危化品存儲、使用安全隱患。

開展消防應急管理、消防培訓管理。光伏電站要組織開展多種形式的消防宣傳和消防培訓，使全體員工都能了解所在崗位的火災危險性，并使其在火災發生初期能熟練使用消防設施進行撲救滅火，提升現場人員的應急處理能力，熟練掌握消防安全“三懂三會”知識；組織兩次消防安全考試（4月份、10月份），組織兩次消防應急演練（4月、10月），檢驗場站人員消防應急處置能力，鍛煉消防應急隊伍，提升消防應急能力。此外，還需對附近居民開展消防宣傳活動，建立民企消防聯動機制及消防預警機制，與當地消防救援隊建立聯動機制，確保發生火情時消防救援隊能快速響應。

特殊時期防火管理。每年3、4月是北方春耕時期及清明節，各地農耕燃燒秸稈、祭祀活動頻繁，是山林火災多發期；光伏電站需增加生產現場巡視檢查頻次，利用視頻監控系統密切監控場站及周邊情況，如發現失火事件需認真分析、及時處置，且勿盲目救援；若無法控制初期火災，在第一時間撥打消防報警電話，聯系地方消防救援隊，同時按照公司信息上報制度進行報告，火災得到控制后立即匯報公司，不得遲報、瞞報。

綜合防控技術管理。綜合防控管理可采取多項防控技術，如光伏安消防應急指揮平臺、光伏滅火彈懸掛式布置技術、火電廢舊資產再利用項目、防火隔離帶技術、定期除草及無公害施藥除草等技術，實現降低電站防火壓力、提升電站防火管控水平、減輕企業負擔、提升企業應急響應能力的目的，是保障光伏電站安全、平穩運行的重要手段。