新能源光伏電站安全技術(shù)應(yīng)用研究

陳 曦

（中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源管道技術(shù)分公司，天津 300452）

1 新能源光伏電站的概念

所謂新能源光伏電站，就是利用太陽(yáng)能，使其在特殊材料的作用下，形成發(fā)電體系，并且可以輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)也是目前國(guó)家大力支持的新能源項(xiàng)目。同時(shí)，新能源光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)可以分為：帶蓄電池的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的發(fā)電原理都是，使用到半導(dǎo)體表面的光發(fā)電螺栓效應(yīng)，讓其實(shí)現(xiàn)把光能轉(zhuǎn)化為電能的效果，進(jìn)而減少能源消耗，起到保護(hù)環(huán)境的作用。另一方面，這種新型的新能源光伏電站的電能的使用主要體現(xiàn)在以下幾方面：①應(yīng)用在常規(guī)的電力系統(tǒng)中，以此滿足人們?nèi)粘Ｉ钏?，以及?duì)電子設(shè)備的充電，比如，太陽(yáng)能的充電系統(tǒng)和交通電力系統(tǒng)等；②應(yīng)用在特殊地區(qū)，對(duì)于有些用電困難的區(qū)域，通過(guò)新能源光伏電站的建立，滿足當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣秒娦枨?，比如，微波系統(tǒng)和通信系統(tǒng)用電等；③并網(wǎng)發(fā)電的模式，這種產(chǎn)生電能的原理是利用分散化的光伏電池，進(jìn)行集中地整理，能夠?qū)崿F(xiàn)逆變或者變壓的處理和控制，進(jìn)而產(chǎn)生并網(wǎng)發(fā)電的效果。

2 新能源光伏電站對(duì)配電網(wǎng)安全效果的影響分析

2.1 引起保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)

在光伏電站實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)工作之后，使配電網(wǎng)的潮流方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，一旦兩者之間的容量比值較大，就會(huì)造成配電網(wǎng)的線路電流產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而造成線路保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)的現(xiàn)象。同時(shí)，在光伏電站中增加功率，也會(huì)造成繼電保護(hù)效果造成影響，進(jìn)而不能起到良好的保護(hù)線路的作用。

2.2 造成電壓波動(dòng)和閃變

由于光伏電站的建立位置比較空曠，容易受到自然氣候的影響，使其輸出功率隨著溫度變化而發(fā)生改變，也就會(huì)導(dǎo)致電壓出現(xiàn)波動(dòng)或者閃變的情況，不利于光伏電站發(fā)電工作。因此，在光伏電站實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后，要保證線路中的電壓處于平穩(wěn)狀態(tài)，能夠讓并網(wǎng)容量和線路中負(fù)荷能量處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，進(jìn)而讓電網(wǎng)持續(xù)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

3 新能源光伏電站的智能化建設(shè)

3.1 電廠智能化建設(shè)

在新能源光伏電站建設(shè)中，會(huì)設(shè)置相應(yīng)的中央通信基站，同時(shí)在光伏電站中也會(huì)設(shè)置相應(yīng)的子基站，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)通信信號(hào)的接收和傳輸，并且能夠使這種傳輸信息的方式更加優(yōu)質(zhì)。在監(jiān)視信號(hào)和控制信號(hào)相互傳輸?shù)倪^(guò)程中，可以收到中央控制系統(tǒng)中傳遞出的信號(hào)，進(jìn)而能夠?qū)@些信號(hào)做出合理有效地判斷，然后把這些有價(jià)值的信息自動(dòng)備份到云儲(chǔ)存空間中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化的電廠信息傳輸效果。此外，對(duì)于承運(yùn)商來(lái)講，可以在權(quán)限范圍內(nèi)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把信息傳遞到手機(jī)系統(tǒng)中，利用直觀的界面進(jìn)行指令的導(dǎo)入，進(jìn)而完成對(duì)云儲(chǔ)存系統(tǒng)的信息提取工作，推動(dòng)管理人員科學(xué)化和智能化地監(jiān)控和管理。

3.2 實(shí)時(shí)開(kāi)展數(shù)據(jù)收集和云計(jì)算工作

新能源光伏電站在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)涉及到大量的數(shù)據(jù)信息，這種數(shù)據(jù)信息的收集和整理工作較為復(fù)雜和多變，進(jìn)而為管理人員造成一定的難度。因此，通過(guò)對(duì)光伏電站的智能化建設(shè)，能夠真實(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)光伏發(fā)電信息進(jìn)行收集，實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏電站運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)一步幫助電傳遞的保護(hù)和管理。一旦發(fā)生安全故障，智能設(shè)備就會(huì)及時(shí)發(fā)出安全預(yù)警信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別，停止設(shè)備操作，并且可以及時(shí)通知到中央總控制室，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。同時(shí)，在光伏電站正常工作中，也可以利用傳感器對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，以此讓管理人員更加了解到設(shè)備運(yùn)行的情況，以及設(shè)備運(yùn)行故障的程度，進(jìn)而可以提前做好有效的應(yīng)對(duì)措施。

4 新能源光伏電站安全技術(shù)在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

4.1 新能源光伏電站在消防系統(tǒng)中的安全隱患

在新能源光伏電站的安全技術(shù)中，由于光伏電站的建立位置較為偏遠(yuǎn)，周邊很少有居民居住，導(dǎo)致人們并不重視消防安全，有關(guān)消防安全的防范制度也不完善，因此一旦發(fā)生消防安全事故，就會(huì)造成不可挽回的局面，進(jìn)而為光伏發(fā)電站造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，由于新能源光伏電站飛快發(fā)展，相關(guān)技術(shù)不夠成熟，沒(méi)有建立專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的消防規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)，在以往的光伏電站的設(shè)計(jì)和管理中，不能有效開(kāi)展和消防有關(guān)的安全演練工作，導(dǎo)致光伏電站的管理不到位，無(wú)法滿足現(xiàn)代光伏電站的發(fā)展需求。

4.2 光伏電站類(lèi)型以及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

4.2.1 光伏電站類(lèi)型

所謂光伏發(fā)電站，就是利用太陽(yáng)的光能量，通過(guò)晶硅板等新型的電子元件，利用特殊的工藝，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，這種轉(zhuǎn)化過(guò)程建立的場(chǎng)所就叫做光伏電站。在太陽(yáng)能光伏電站中，很多新型的能源企業(yè)都在大力開(kāi)展新型的電力開(kāi)發(fā)，進(jìn)而研發(fā)出更加節(jié)能和環(huán)保的能源技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)資源可持續(xù)發(fā)展。

4.2.2 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

在新能源光伏電站運(yùn)行過(guò)程中，也容易受到設(shè)備自身的安全隱患，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。因?yàn)楣夥娬局懈鞣N組件的方陣位置之間，存在遮擋的情況，就導(dǎo)致各種光伏組件受到負(fù)載消耗光照的影響，分散了光伏組件應(yīng)該接受的光能量，促使組件發(fā)生熱斑的現(xiàn)象，也就容易造成局部熱能量過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)擊穿背板的危險(xiǎn)，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于光伏電站是一體化的系統(tǒng)，一旦其中一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生松動(dòng)，都會(huì)產(chǎn)生電流，進(jìn)而使光伏組件發(fā)生燒毀，甚至發(fā)生火災(zāi)。另一方面，光伏組件也會(huì)受到自然環(huán)境的影響，由于溫度的變化，導(dǎo)致組件內(nèi)部產(chǎn)生氣泡火災(zāi)脫層的現(xiàn)象，嚴(yán)重會(huì)損壞組件結(jié)構(gòu)。在電纜的走向中，如果沒(méi)有安裝專(zhuān)業(yè)的橋架設(shè)備，也會(huì)讓電纜老化，容易產(chǎn)生漏電，從而發(fā)生火災(zāi)。

5 新能源光伏電站在消防系統(tǒng)中的安全技術(shù)措施

5.1 建立健全的監(jiān)管機(jī)制

在我國(guó)新能源光伏電站不斷發(fā)展的背景下，健全的監(jiān)督和管理制度是非常重要的。由于在光伏發(fā)電站中，消防安全始終缺乏一個(gè)完整的控制體系，導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)人員無(wú)法按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工，進(jìn)而使管理人員在開(kāi)展工作時(shí)存在一定的難度。因此，企業(yè)一定要重視對(duì)消防安全管理機(jī)制的制定，能夠使用到科學(xué)化的管理方式，采用更加專(zhuān)業(yè)和智能化的消防安全技術(shù)，結(jié)合實(shí)際的消防安全管理情況，不斷對(duì)安全技術(shù)方案進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，進(jìn)而提升消防安全管理的質(zhì)量和效率，減少新能源光伏電站在運(yùn)行中發(fā)生危險(xiǎn)事故的概率。

5.2 建立安全事故防范系統(tǒng)

在新能源光伏電站運(yùn)行過(guò)程中，由于忽視消防安全管理，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些安全問(wèn)題，對(duì)光伏電站和人員造成嚴(yán)重威脅。因此，一定要建立合理有效的安全事故防范系統(tǒng)，進(jìn)而可以在事故發(fā)生時(shí)，能夠采取有效措施，快速解決。同時(shí)，對(duì)消防安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也是非常重要的，能夠?qū)夥l(fā)電站各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的監(jiān)控和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中出現(xiàn)的安全隱患，并且可以采用科學(xué)化的防范方法去應(yīng)對(duì)。此外，在第三方消防檢測(cè)系統(tǒng)中，主要是對(duì)站內(nèi)整個(gè)消防設(shè)施的安全性負(fù)責(zé)，能夠更加公平公正地對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，更加真實(shí)和準(zhǔn)確地對(duì)相關(guān)消防安全數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)和整理，進(jìn)而為后續(xù)的管理工作提供重要的參考數(shù)據(jù)，推動(dòng)新能源光伏電站安全技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

5.3 加強(qiáng)光伏電站的消防安全管理和培訓(xùn)

消防安全管理工作在各個(gè)行業(yè)發(fā)展中都至關(guān)重要，但是在很多企業(yè)中對(duì)安全管理的意識(shí)不到位，大多數(shù)都是為了應(yīng)付當(dāng)時(shí)的檢查，導(dǎo)致在安全事故發(fā)生時(shí)，無(wú)法采取有效措施解決。因此，光伏電站相關(guān)管理人員一定要重視，消防安全知識(shí)的管理和培訓(xùn)工作，定期組織人員參加消防安全教育培訓(xùn)或者講座，積極開(kāi)展培訓(xùn)活動(dòng)，使工作人員在培訓(xùn)中可以互相交流，充分了解消防安全設(shè)備或者器材的操作方法，進(jìn)而提高站內(nèi)人員的專(zhuān)業(yè)技能和素養(yǎng)。同時(shí)，也可以開(kāi)展一些消防安全演練活動(dòng)，確保演練的協(xié)調(diào)性，并且讓每一名工作人員都積極參與其中，能夠把消防安全的理論知識(shí)，融入到實(shí)際的演練中，有利于人員可以對(duì)初期的火災(zāi)進(jìn)行正確的處理，減少火災(zāi)對(duì)周邊環(huán)境的傷害。在消防安全演練過(guò)程中，需要相關(guān)人員對(duì)其演練的全過(guò)程進(jìn)行真實(shí)的記錄，最好建立完整的臺(tái)賬，并且可以整理成標(biāo)準(zhǔn)的課件或者視頻，進(jìn)而為之后的演練或者培訓(xùn)，提供更加有價(jià)值的參考資料，促進(jìn)消防安全技術(shù)的發(fā)展。

5.4 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的安全檢查

在新能源光伏電站安全隱患中，經(jīng)常會(huì)有設(shè)備的故障，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)等危險(xiǎn)，對(duì)人員的生命健康造成嚴(yán)重威脅。因此，必須加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的安全檢查力度，能夠在光伏電站中各個(gè)組件使用時(shí)，對(duì)其生產(chǎn)廠家和廠家資質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的審查，對(duì)其組件的檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行仔細(xì)分析和比較，確保各項(xiàng)參數(shù)都合格都再應(yīng)用到設(shè)備中。對(duì)于有些需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備儀器，也要要求供應(yīng)商提供全部的資料證明和產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，對(duì)這些資料進(jìn)行科學(xué)的論證，進(jìn)一步保證光伏電站內(nèi)部組件的完整性和科學(xué)性。另一方面，在并網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，也要對(duì)其設(shè)置專(zhuān)業(yè)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，根據(jù)新能源光伏電站的實(shí)際情況，配備專(zhuān)業(yè)的消防設(shè)備，如果有必要可以建立小型的消防站，進(jìn)而使光伏電站的消防系統(tǒng)更加完整，使其持續(xù)處于安全和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

6 新能源光伏電站的智能化運(yùn)維的管理機(jī)制和系統(tǒng)部署

6.1 光伏發(fā)電站智能化運(yùn)行和維護(hù)的管理核心內(nèi)容

在新能源光伏電站的智能化運(yùn)行和維護(hù)中，主要體現(xiàn)在智能化和自動(dòng)化上，這種智能化的管理方式，可以通過(guò)人工智能的理論或者技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)信息和故障的處理和控制，一般的智能處理功能包含虛擬建?；蛘吣M建模兩種，這兩種處理技術(shù)都富有一定的主動(dòng)性，能夠自動(dòng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息識(shí)別、診斷以及調(diào)節(jié)，進(jìn)一步促進(jìn)新能源光伏電站安全技術(shù)的科學(xué)性和智能性。同時(shí)，在傳統(tǒng)的新能源光伏電站運(yùn)行和維護(hù)管理中，智能設(shè)備的出現(xiàn)，打破了原有的設(shè)備儀器的使用和控制，強(qiáng)化了對(duì)儀器設(shè)備的管理和控制手段，實(shí)現(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)信息的收集工作，通過(guò)智能裝置對(duì)信息進(jìn)行判斷，提高智能化設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信息的感應(yīng)能力。此外，在原有的自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，智能控制層對(duì)數(shù)據(jù)的處理效果更加明顯，通過(guò)對(duì)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)和自動(dòng)的計(jì)算，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地處理和控制，進(jìn)而可以對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中出現(xiàn)的偏差及時(shí)修正。

6.2 新能源光伏發(fā)電站智能運(yùn)行和維護(hù)管理的系統(tǒng)構(gòu)成

在新能源光伏發(fā)電站智能設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，必須建立完善的管理機(jī)制，對(duì)其管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也要不斷創(chuàng)新和完善，進(jìn)一步提高設(shè)備的使用效果。與此同時(shí)，在智能設(shè)備體系的結(jié)構(gòu)中，可以從以下幾方面進(jìn)行考慮：①智能設(shè)備層，這種設(shè)備層在光伏發(fā)電站的運(yùn)行和維護(hù)管理工作中非常重要，兩者之間連接相當(dāng)密切，也是國(guó)家在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中較為關(guān)鍵性的一步。在對(duì)其進(jìn)行建立時(shí)，需要使用新型的測(cè)量工藝，保證光伏電站中的設(shè)備參數(shù)都能順利轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，這種參數(shù)主要包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，然后可以利用系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別功能，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)化地處理和傳送。另一方面，通過(guò)上一級(jí)別的決策層的指令，能夠?qū)Πl(fā)電站的運(yùn)行或者維護(hù)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行精準(zhǔn)的分析和傳輸，進(jìn)而使智能設(shè)備層的控制和管理工作更加完善，實(shí)現(xiàn)管理和控制工作的價(jià)值。②智能控制層，這種系統(tǒng)主要的作用是對(duì)光伏電站進(jìn)行智能化的管理和控制，能夠?qū)\(yùn)行中的各個(gè)環(huán)節(jié)和技術(shù)進(jìn)行科學(xué)化的管理和完善。智能控制層也是應(yīng)用到有關(guān)物理實(shí)體的行為，以及規(guī)則的模型，采用自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加高級(jí)的算法，以此對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷和模糊的控制和管理。同時(shí)，對(duì)于智能設(shè)備層收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，通過(guò)智能監(jiān)督層的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)出對(duì)光伏電站安全運(yùn)營(yíng)的運(yùn)行和維護(hù)管理的指導(dǎo)要點(diǎn)，進(jìn)一步滿足環(huán)境、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)等需求。此外，通過(guò)這種智能化系統(tǒng)的建立，對(duì)其建立更加合理有效的控制管理體系，不斷提升光伏電站的安全性，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

7 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，安全防范措施在新能源光伏電站中占有重要地位，各個(gè)行業(yè)都要把“以人為本，安全第一”作為核心目標(biāo)，不僅要保證光伏電站運(yùn)行的質(zhì)量和效率，也要確保運(yùn)行效果的安全性和穩(wěn)定性。另一方面，也要重視新能源材料的使用，能夠在運(yùn)行中節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。