光伏電站現場檢測中的安全管控措施分析

蘇州熱工研究院有限公司 張 欣 張鎮滔 鄒平國

光伏發電作為實現國家碳中和目標的清潔能源近年來發展勢頭迅猛，國家能源局數據顯示，2020年全國電源新增裝機容量19087萬千瓦，其中太陽能發電4820萬千瓦，同比增長81.7%。光伏發電快速增長的背后卻是光伏電站設備制造和施工質量參差不齊。以光伏組件為例，它占到了光伏電站單位建設總成本的50%，因此組件制造和施工階段帶來的組件質量問題，都將直接或間接地帶來安全隱患和發電損失。為了提升光伏發電設備制造質量，控制光伏電站工程建設階段施工質量，組件現場檢測的作用越來越突出。

光伏電站類型多樣，現場檢測項目也各有不同，往往會涉及多種多樣的作業環境，每一種作業環境中都有可能存在安全隱患。因此只有準確識別安全風險，在風險辨識的基礎上制定好防范方案，進行有效的現場安全管控，才能踐行安全第一的宗旨，杜絕安全事故的發生，提高現場檢測的質量。

1 光伏現場檢測的目的和內容

現場檢測是光伏電站質量控制的關鍵環節。根據光伏電站的工程進度，現場檢測工作主要分三個階段：第一階段到貨驗收，可檢驗光伏組件的出廠質量；第二階段組件安裝質量檢查，可判斷光伏組件施工安裝的質量；第三階段是光伏電站并網后的檢測，可為光伏組件發電后的日常維護提供依據。光伏組件現場檢測項目主要有5項：組件外觀檢查、組件EL 測試、組件IV 測試、組件陣列IV 測試、組件紅外熱斑檢測[1]。

組件外觀檢查：在不低于1000lx 的照度下，通過目視檢查，可發現組件是否有缺損、電池片變色、破片、位移、封裝氣泡、鼓包、邊框變形開裂、背板變色劃傷、玻璃破損、接線盒脫落、銘牌標識等缺陷。

組件EL 測試：利用晶體硅的電致發光（EL）原理給組件施加反向激勵電源，再利用相機捕獲組件發出的紅外光并形成紅外圖片，通過對圖片的分析，可發現組件的隱裂、黑心、斷柵、虛焊等外觀檢查無法發現的缺陷。由于組件發出的光很弱，避免環境光線對測試結果的影響，EL 測試應在弱光或無光的環境中進行，實際的EL 測試工作一般在夜間進行。組件的EL 檢測一般分為到貨EL 檢測和安裝后EL 檢測。到貨EL 檢測將組件開箱并擺放到合適的位置進行測試。安裝后EL 檢測一般直接對安裝在支架上的組件進行測試。由于已安裝組件位置固定，對比到貨EL 檢測，安裝后EL 檢測可能存在登高的安全風險。

組件IV 測試：在一定光照和溫度條件下使用IV 測試儀測試組件輸出電壓和電流的關系，形成IV 曲線，測得組件開路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流、峰值功率、填充因子等數值[1]，通過換算成標準試驗條件下的（STC）的組件各種電性能數值可分析組件的質量狀態。

組件陣列IV 測試：在一定光照和溫度條件下使用IV 測試儀測試組串輸出電壓和電流的關系，測試數據可得到組串的開路電壓、短路電流、最大功率點的電壓和電流、轉換效率、填充因子等數據。組串IV 測試原理與單片組件相同，測試方法也類似，但串連組件的電壓往往達到上千伏，屬于帶電作業，存在觸電的風險；組件熱斑檢測：利用無人機搭載紅外熱像儀對光伏組件進行熱紅外圖像采集和分析，發現組件上的熱斑。通過對熱斑的識別和定位能發現光伏組件的遮擋、污跡、二極管的損壞、焊帶故障、組件短路等問題。

2 光伏現場檢測的安全風險辨識

為方便進行光伏電站現場檢測工作的安全風險管理，首先應進行安全風險識別。光伏電站主要分為山地、漁光互補、農光互補、高海拔、分布式幾種類型，不同類型的電站有不同的安全隱患。

山地光伏電站地形條件往往不好，組串位置分散。山區道路狹窄交通不便，會帶來交通風險。另外在山地作業往往存在高差，經常會涉及高處作業，還有失足墜落的風險[2]；漁光互補光伏電站指的是將光伏發電和漁業生產結合起來，在魚塘區域上設置光伏支架，在支架上安裝相應的光伏發電組件。在漁光互補電站實施現場檢測需水上作業，會帶來人員溺水的風險；農光互補光伏電站與漁光互補光伏電站涉設計思路一致，在農業棚頂建設光伏組件實現發電，棚下發展現代農業，既利用清潔能源發電又不額外占用土地，實現光伏發展和農業生產的結合。

海拔高度超過3000米的光伏電站稱為高海拔光伏電站。高海拔地區空氣稀薄、低氧、晝夜溫差大，在高海拔地區從事現場檢測工作有高原反應、缺氧的風險；分布式光伏電站通常是指利用分散式資源，分散布置在用戶附近的發電系統[3]。分布式光伏電站檢測的工作面大多數在屋頂，屋面的臨邊高度往往都超過三米，有的甚至能達到十幾米，在該處檢測組件屬高處作業，會帶來人員的高墜風險及高處落物的風險。

本文從電站類型和現場檢測項目兩個方面進行考量，對可能存在的安全風險做識別。據表1可在檢測工作開始前對可能存在的安全風險制定管控方案和措施。

表1 光伏電站現場檢測安全風險識別表

3 各類安全風險的管控措施

光伏檢測現場的安全管控，在安全風險識別完成后，需針對不同的風險因素制定安全管控措施。

高處作業風險的管控措施。山地和分布式電站的現場檢測，安裝后EL 檢測都會涉及高處作業，有相關風險。高處作業主要采取的管控措施包括：工作前檢查工作人員有無高空禁忌癥，有無登高作業證，檢查安全工器具是否合格有效，作業要設置監護人。工作時必須正確使用安全帶，掛點牢固，高掛低用。工作人員應穿勞保鞋，做好防滑措施，工作時禁止在臨邊處逗留。小型工器具要放入隨身工具包，物品不能外露。使用的工器具、物品不得臨邊放置或綁扎牢靠，防止高處掉落。

觸電風險的管控措施。組串IV 測試涉及到電源不能完全隔離的帶電操作，電壓最高可達1500V，存在觸電風險。主要采取的管控措施包括：工作前檢查人員電工證是否在有效期內，確認安全工器具（絕緣手套、絕緣靴等）的外觀無破損且在有效期內，IV 測試儀合格在有效期內。檢測開始前取得電站工作票，監護人員要到位。檢測工作中首先確認逆變器/匯流箱開關已斷開，然后確認絕緣手套和絕緣鞋穿戴正確，最后再將測試儀器接入被測量回路。

高海拔作業風險的管控措施。在高海拔光伏電站執行檢測工作主要采取的管控措施包括：開始工作前確認人員身體狀態，應注意患有疾?。ㄈ绺忻?、發燒）的人員不得參與，檢測現場準備好氧氣及吸氧裝置，設置監護人員。檢測人員在高海拔地區連續工作時長不能超過2小時。如檢測人員中途不適或患病應立即安排下撤到3000米以下海拔區域進行治療或休整。

淹溺風險的管控措施。漁光互補光伏電站檢測涉及到水面作業，存在落水、淹溺的風險。主要采取的管控措施包括：開始工作前查詢氣象預報，選擇氣象條件適合時再開始水上作業。工作人員在岸上穿好救生衣、戴好安全帽，設置岸上緊急安全聯系人。出船前檢查船只安全狀態，配置好穩定船只、平衡重量的人員。在工作過程中人員上下船時，船只靠穩后人員須按序上下船，船只行駛中人員不得站立。因檢測操作需要人員移動時，提醒平衡重量的人員配合移動保證船只穩定。

中暑風險的管控措施。組件IV 測試、組件陣列IV 測試和組件熱斑檢測等檢測工作經常需在陽光很強的天氣下進行，檢測人員長時間在高溫工作環境下進行高強度的作業，一旦發生中暑或者其他身體不適很難進行有效救護。要采取的管控措施包括：作業前備齊防暑降溫物品，至少設置兩人輪流作業，單人連續作業不得超過1小時，在作業過程中身體如有不適應立即停止作業并返回陰涼處降溫。

夜間作業風險的管控措施。組件EL 檢測往往在夜間進行，有照明不足帶來的安全風險，主要采取的管控措施包括：夜間作業前調整好工作人員的作息，嚴格控制好夜間作業的時間。檢測作業中要穿戴反光背心，佩戴頭燈。在檢測工作場地設置夜間照明燈，保證整個工作現場有較好的照明。

總結光伏電站現場檢測的安全風險管理，主要分為光伏現場檢測的安全風險辨識和安全風險的管控措施制定兩大方面（圖1）。

圖1 風險管控流程圖

4 典型案例分析

2020年6月貴州普安營山突發特大冰雹災害，導致某光伏電站多處組件受損，除了明顯爆裂的組件外，還造成大量因冰雹撞擊的隱裂組件，為評估災害的損失，需對現場已安裝的全部光伏組件做EL 檢測。針對項目特點，檢測團隊首先對可能存在的安全風險進行了辨識分析，然后制定了相關防范措施。

項目安全風險識別：該項目屬于山地電站，組件在山地分布分散，部分地區沒有通訊信號，另外貴州山區天氣多變，組件EL 檢測又是夜間作業，項目時間緊、任務重、安全風險突出。通過分析辨識，該EL 檢測項目主要有山地作業、高處作業、夜間作業幾項安全風險。

風險防范方案制定：針對組件任務量大、在山地分散的特點，檢測團隊采用以無人機航拍來規劃測試區域，分區進行檢測，檢測隊伍統一指揮，嚴格分區管理作業；通過無人機航拍提前對組件區地形進行勘察，有效避免了作業人員因地形不熟導致的交通風險。對于天氣變化異常的問題，檢測團隊在每日作業前查詢氣象預報，選擇適合的氣象條件再開展工作；對于安裝后的EL 檢測存在的觸電風險，檢測團隊作業人員嚴格持電工證上崗作業，工作全程佩戴合格的絕緣手套。因為EL檢測全部在夜間進行，檢測團隊提前準備了反光背心、頭燈、照明燈等工具，保證夜間EL 測試的場地的照明。

風險防范措施落實結果：每日工作前檢測團隊固定召開班前會，對作業環境、作業內容及可能出現的安全風險做交底，保證每一位檢測人員熟悉安全風險及預防措施。檢測團隊設定專職安全員負責落實、監督安全風險管理，確保每項風險防范方案的嚴格執行。一個月的項目實施過程中，檢測團隊嚴格執行風險防范措施，克服了地形、天氣等嚴峻條件，最終提前完成檢測任務，未出現任何安全事故。

通過普安營山光伏發電項目現場檢測的結果表明，提前識別安全風險，制定對應的方案，采取管控措施，能夠保障光伏電站現場檢測工作順利完成。

5 結語

光伏電站的現場檢測為電站的安全質量管控提供了有力保證，但是在實際現場檢測過程中有很多的安全隱患值得關注，需要不斷完善和優化現場安全管控措施，減少安全事故的發生。本文從風險因素辨識、預防措施和典型案例三個方面進行了分析，期望為光伏電站現場檢測工作提供借鑒。