化工園區(qū)分布式光伏發(fā)電全生命周期安全體系研究

摘要：隨著工業(yè)屋頂光伏應(yīng)用越來(lái)越廣，衍生安全問(wèn)題也日趨嚴(yán)峻。在多起化工園區(qū)分布式光伏電站起火燒毀事件中，不僅有損壞廠區(qū)工藝裝置的風(fēng)險(xiǎn)，還可能造成周?chē)h(huán)境污染、財(cái)產(chǎn)損失與人身傷亡。為加強(qiáng)化工園區(qū)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的安全管理，文章對(duì)項(xiàng)目各個(gè)階段存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了量化分析，提出基于全生命周期理念的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系，以提高化工園區(qū)光伏項(xiàng)目的安全性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；化工園區(qū)；全生命周期；安全管理

中圖分類(lèi)號(hào)：X959 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求量不斷增加，傳統(tǒng)供電方式難以支撐，新能源發(fā)電在電力行業(yè)發(fā)展中得到了較為廣泛的應(yīng)用^［1］。光伏發(fā)電具有環(huán)保低碳、噪聲低、適用范圍廣、環(huán)境破壞小等優(yōu)點(diǎn)，而其中分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目更因不占用土地資源而備受青睞，使其在發(fā)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，得到了較好的推廣和應(yīng)用^［2］。近年來(lái)，分布式光伏發(fā)電在工業(yè)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用得到了快速發(fā)展，同時(shí)也暴露出了安全隱患。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2011—2018年光伏行業(yè)發(fā)生48起事故，火災(zāi)29起，占比60.4%；自然災(zāi)害8起，占比16.7%；爆炸、坍塌及人為因素均為3起，均占比6.3%^［3］。化工園區(qū)對(duì)于分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的需求日益增大，由于化工園區(qū)自身的危險(xiǎn)性，將分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)擴(kuò)大，為提高化工園區(qū)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的安全性，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展全生命周期安全管理。

1 分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目安全管理研究現(xiàn)狀

針對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目存在的安全問(wèn)題，趙鋒鋒^［4］對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目主要存在的腳手架工程危險(xiǎn)點(diǎn)、屋面高處墜落危險(xiǎn)點(diǎn)、觸電危險(xiǎn)點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)點(diǎn)4個(gè)方面進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)分析，并提出相應(yīng)的預(yù)控措施；高成^［5］對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中存在的安全問(wèn)題進(jìn)行了匯總，并提出了相關(guān)安全管控措施；毛宏舉^［6］對(duì)分布式光伏發(fā)電站的消防安全問(wèn)題運(yùn)用AHP-熵權(quán)法構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，定量研究和定性研究相結(jié)合，全面揭示影響分布式光伏系統(tǒng)安全的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。各學(xué)者對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的研究主要是開(kāi)展安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，對(duì)于安全管理體系建設(shè)方面的研究尚有所欠缺。

2 分布式光伏電站全生命周期風(fēng)險(xiǎn)特征分析

分布式光伏電站的全生命周期即為決策立項(xiàng)到分布式光伏電站完全退出運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程，可分為4個(gè)階段：選址踏勘階段、施工建設(shè)階段、運(yùn)營(yíng)階段、退出拆除階段（見(jiàn)圖1）。

化工園區(qū)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目存在的風(fēng)險(xiǎn)主要包括自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和政策風(fēng)險(xiǎn)，具體分析如表1所示。

針對(duì)項(xiàng)目施工情況進(jìn)行分析，運(yùn)用一種量化風(fēng)險(xiǎn)耦合效應(yīng)和表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)因素重要性的方法，快速篩選導(dǎo)致事故發(fā)生的關(guān)鍵因素：用Ucinet軟件^［7］繪制復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)圖描述項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)，中介中心度是一個(gè)以經(jīng)過(guò)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑數(shù)目反映節(jié)點(diǎn)重要性的指標(biāo)，它是指網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過(guò)某點(diǎn)并連接兩點(diǎn)的最短路徑占這兩點(diǎn)的最短路徑線總數(shù)之比，能夠用于揭示網(wǎng)絡(luò)中具有連接橋作用的節(jié)點(diǎn)，從而發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接中的關(guān)鍵點(diǎn)或脆弱點(diǎn)，即關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。計(jì)算公式如下：

式中：g_jk表示節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)k之間存在所有最短路徑的路徑數(shù)；g_jk（n_i）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)j和k最短路徑經(jīng)過(guò)i點(diǎn)的路徑數(shù)。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)耦合矩陣與項(xiàng)目情況繪制風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，分別如表2與圖2所示。表2利用風(fēng)險(xiǎn)耦合矩陣描述風(fēng)險(xiǎn)事件之間的物理、邏輯和空間耦合效應(yīng)，“0”表示行事件對(duì)列事件的發(fā)生沒(méi)有直接影響，“1”則表示有影響。圖2中圓節(jié)點(diǎn)表示一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素，方節(jié)點(diǎn)表示二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素。箭頭指向由圓節(jié)點(diǎn)指向方節(jié)點(diǎn)，表示方節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素是造成圓節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素的子因素。

用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法中的中介中心度指標(biāo)對(duì)該分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目中風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度進(jìn)行量化表達(dá)，按數(shù)值進(jìn)行排序，數(shù)值越高越占據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的流通位置（見(jiàn)表3）。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素的中介中心度分布不均勻，風(fēng)險(xiǎn)因素中介中心度處于0～62，平均中心度為40.667，80%的風(fēng)險(xiǎn)因素中介中心度lt;60，因而存在少數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)具有較大控制力的重要節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)是安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素，即關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。人員資質(zhì)、電氣設(shè)備安裝位置、光伏組件質(zhì)量和電氣設(shè)備故障是項(xiàng)目進(jìn)行中的幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。因此，做好項(xiàng)目中人員以及電氣設(shè)備的管理為重中之重。

3 分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目全生命周期的安全管理體系

3.1 選址踏勘階段

3.1.1 選址合規(guī)性

項(xiàng)目選址時(shí)，要綜合分析區(qū)域內(nèi)氣象地質(zhì)條件及所利用建筑物的建成年限、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、承重荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、使用功能、周邊環(huán)境、安全距離、消防救援能力等因素，有效規(guī)避自然災(zāi)害、火災(zāi)、爆炸、坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 建筑物危險(xiǎn)性鑒定

嚴(yán)禁利用危險(xiǎn)性鑒定等級(jí)為C級(jí)、D級(jí)的建筑物建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目；利用B級(jí)建筑物建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的，要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格論證評(píng)估，并避讓處于危險(xiǎn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。嚴(yán)禁利用火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為甲類(lèi)、乙類(lèi)的建筑物建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。

3.1.3 周?chē)h(huán)境評(píng)估

項(xiàng)目?jī)?yōu)先在用電負(fù)荷高、電網(wǎng)承載能力強(qiáng)的區(qū)域建設(shè)，降低大規(guī)模接入對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全的影響；同時(shí)需要遠(yuǎn)離排放具有腐蝕性的煙霧、水汽等環(huán)境，避免光伏組件受到腐蝕。

3.2 施工建設(shè)階段

3.2.1 安全交底

在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中存在較多的危險(xiǎn)因素，為降低作業(yè)過(guò)程中發(fā)生安全事故的可能性，在項(xiàng)目建設(shè)前向作業(yè)人員進(jìn)行交底，使作業(yè)人員掌握現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)情況。

3.2.2 特殊作業(yè)管理

在建設(shè)過(guò)程中可能涉及的動(dòng)火作業(yè)、登高作業(yè)、臨時(shí)用電等特殊作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)作業(yè)票的各項(xiàng)要求，避免在作業(yè)過(guò)程中發(fā)生安全事故。

3.2.3 用電安全管理

作業(yè)時(shí)規(guī)定佩戴絕緣手套、穿戴絕緣鞋和衣物、使用絕緣作業(yè)工具等勞保用品；負(fù)載情況下切勿斷開(kāi)電氣連接；不應(yīng)在雷雨、風(fēng)雪等惡劣天氣作業(yè)；保持接插頭干燥與清潔；涉及臨時(shí)用電作業(yè)的應(yīng)嚴(yán)格按照特殊作業(yè)的程序執(zhí)行。

3.2.4 應(yīng)急管理

項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中較易發(fā)生火災(zāi)、高處墜落事故，應(yīng)編制相關(guān)應(yīng)急處置措施，并向現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，在事故發(fā)生后第一時(shí)間采取應(yīng)急處置措施，降低事故影響。

3.3 運(yùn)營(yíng)階段

3.3.1 人員管理

按照《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》等一系列法律法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，認(rèn)真貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，進(jìn)一步完善管理制度、加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)、強(qiáng)化考核機(jī)制。

定期開(kāi)展安全培訓(xùn)，提高運(yùn)維、管理等人員的專(zhuān)業(yè)技能和安全意識(shí)，避免由于人員專(zhuān)業(yè)技能短缺、安全意識(shí)不足等原因造成事故。

對(duì)人員專(zhuān)業(yè)資格有相關(guān)要求的崗位，嚴(yán)格落實(shí)崗位人員全部持證上崗。

3.3.2 電氣設(shè)備管理

光伏電氣設(shè)備主要有主變、光伏組件、匯流箱、箱變等，是電站發(fā)電和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，故障概率及事故頻次高。電氣設(shè)備是電站發(fā)電和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同程度上的磨損、變形和損傷，設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)及性能會(huì)隨著工作時(shí)間的增加而下降，進(jìn)行維護(hù)檢修后的設(shè)備故障率下降明顯。應(yīng)定期對(duì)光伏組件及電氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

3.3.3 日常管理

檢查工作人員是否規(guī)范操作、工作人員的安全設(shè)施是否到位、防護(hù)用具是否使用正確、工作人員是否具備專(zhuān)業(yè)資格等，對(duì)檢查出的安全隱患進(jìn)行閉環(huán)管理。

3.3.4 應(yīng)急管理

對(duì)項(xiàng)目存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，制定相關(guān)應(yīng)急處置措施，成立應(yīng)急救援組織，配備應(yīng)急物資，定期開(kāi)展應(yīng)急演練。

3.3.5 智能化系統(tǒng)管理

可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)一體化設(shè)計(jì)，建立基于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示的智能化電站生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)，為光伏電站的安全性、智能性運(yùn)維管理提供良好條件。

3.4 退出拆除階段

進(jìn)行拆除作業(yè)的主要內(nèi)容包括電氣系統(tǒng)和光伏組件、支架拆除。拆除作業(yè)前斷開(kāi)電源；拆除時(shí)搭設(shè)腳手架防護(hù)網(wǎng)，拆除區(qū)邊界設(shè)置安全警示；光伏組件、支架、電氣系統(tǒng)的拆除需按照專(zhuān)項(xiàng)拆除方案進(jìn)行。拆除作業(yè)過(guò)程中禁止帶電操作；對(duì)涉及的動(dòng)火、登高等特殊作業(yè)嚴(yán)格按照作業(yè)票程序進(jìn)行，落實(shí)安全措施，避免發(fā)生安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家能源政策的大力扶持下，分布式光伏行業(yè)在工業(yè)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)將得到迅速發(fā)展，同時(shí)分布式光伏建設(shè)的安全管理問(wèn)題日益突出。本文對(duì)化工園區(qū)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目各個(gè)階段存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)其全生命周期的安全管理要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，以期降低事故發(fā)生概率，最大可能發(fā)揮光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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（編輯 姚鑫編輯）

Research on the safety system for the full life cycle of distributed photovoltaic power generation project in chemical industry park

Tan Tao

（Office of Nanjing Jiangbei New Material Science Park， Nanjing 211103， China）

Abstract： As industrial rooftop photovoltaics become more and more widely used， derivative safety issues are becoming increasingly serious. In several fires and burns in distributed photovoltaic power stations in chemical parks， there is not only a risk of damaging the process equipment in the plant， but also may cause environmental pollution， property damage and personal casualties. In order to strengthen the safety management of distributed photovoltaic power generation projects in chemical parks， the safety risks existing in each stage of the project were quantitatively analyzed， and a safety risk management system of distributed photovoltaic power generation projects based on the concept of full life cycle was proposed to improve the safety of photovoltaic projects in chemical parks and achieve sustainable and healthy development.

Key words： distributed photovoltaic power generation; chemical industry park; full life cycle; security management