新能源光伏電站安全技術(shù)應(yīng)用研究

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 趙大威 徐浩天

1 新能源光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)概況

新能源光伏電站就是利用太陽能，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[1]。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)在以下幾點(diǎn)。

一是應(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，太陽能的充電系統(tǒng)和交通電力系統(tǒng)等；二是應(yīng)用在特殊地區(qū)，對(duì)于有些用電困難的區(qū)域，通過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；三是并網(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。

在新能源來源方面，我國(guó)擁有豐富的太陽能資源，相關(guān)輻射能優(yōu)于歐洲和日本，與美國(guó)相似，且在不同地區(qū)存在顯著分布差異。西部地區(qū)（如寧夏、甘肅、青海和西藏）的太陽能資源高于東部地區(qū)（如廣東、浙江、福建和湖北），北部地區(qū)（如河北、內(nèi)蒙古、吉林和陜西）的資源高于南部地區(qū)（如四川、貴州、廣西和江西）。為了鼓勵(lì)太陽能光伏發(fā)電等可再生能源的發(fā)展，我國(guó)頒布了一系列法律法規(guī)和財(cái)政政策，并在光伏發(fā)電項(xiàng)目上投入了大量資金，成功建立世界頂尖研發(fā)中心。隨著國(guó)內(nèi)電力需求不斷增長(zhǎng)，化石燃料造成的環(huán)境污染使得市場(chǎng)對(duì)可再生能源的需求不斷增加，為新能源光伏發(fā)電行業(yè)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。近年來，我國(guó)積極支持光伏發(fā)電的發(fā)展，建設(shè)了一系列光伏發(fā)電項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2 新能源光伏電站安全管理

2.1 安全生產(chǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)

分布式光伏電站生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期間涉及的安全風(fēng)險(xiǎn)主要涉及建筑物的安全性影響、建筑物使用方生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)安全生產(chǎn)的影響、質(zhì)保期內(nèi)廠家維保管理質(zhì)量的影響、電站所屬單位安全生產(chǎn)管理的影響。任何一方的安全責(zé)任落實(shí)不到位或發(fā)生生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)事故，都會(huì)對(duì)電站的安全生產(chǎn)造成影響。生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)初期延續(xù)設(shè)備廠維保模式，自身企業(yè)管理團(tuán)隊(duì)建設(shè)滯后，相應(yīng)的管理制度標(biāo)準(zhǔn)缺失，存在安全生產(chǎn)以包代管現(xiàn)象。光伏電站現(xiàn)場(chǎng)近距離安全檢查難度大，高空作業(yè)、部件吊裝等檢修維護(hù)成本高；設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫、嚴(yán)寒、雷電、冰雹、大風(fēng)等惡劣環(huán)境，易產(chǎn)生老化、松動(dòng)、電氣絕緣破壞等設(shè)備缺陷，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除，極易發(fā)生安全生產(chǎn)事故或次生災(zāi)害。

現(xiàn)階段建設(shè)的分布式光伏電站，投資回報(bào)率較低，需構(gòu)建先進(jìn)高效的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理體系以提高安全生產(chǎn)工作效率，運(yùn)用數(shù)字化、智慧化管理系統(tǒng)，挖掘生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)潛力，保持電站良性發(fā)展[2]。若缺乏合適的現(xiàn)代化管理團(tuán)隊(duì)、管理機(jī)制、管理標(biāo)準(zhǔn)，受市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和電站效能減低影響必然轉(zhuǎn)化為安全風(fēng)險(xiǎn)。光伏組件安裝方式和牢固程度受屋頂性質(zhì)和施工質(zhì)量的影響較大；大風(fēng)災(zāi)害天氣嚴(yán)重影響高空組件的安全，易發(fā)生吹落、破損造成意外事故，并常伴隨次生不安全事件；光伏組件、電氣設(shè)備著火時(shí)，若應(yīng)急處置和撲滅不及時(shí)易造成勢(shì)態(tài)擴(kuò)大。

2.2 安全生產(chǎn)管控策略

研究掌握不同廠家設(shè)備、部件特性，及相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)技能，早介入、早參與電站運(yùn)營(yíng)管理，建立指標(biāo)監(jiān)管機(jī)制，積累管理信息，收集廠家質(zhì)保期維護(hù)數(shù)據(jù)資料和管理經(jīng)驗(yàn)，監(jiān)督構(gòu)建安全生產(chǎn)技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)，掌握核心管理技術(shù)，一站一策精細(xì)化管理；采用就近社會(huì)用工或業(yè)主用工兼職等方式派遣駐場(chǎng)人員，滿足日常巡檢、輔助消缺、應(yīng)急處置等安全生產(chǎn)管理需求。

運(yùn)用智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全監(jiān)督、風(fēng)險(xiǎn)提醒、誤入人員喊話等遠(yuǎn)程監(jiān)管；運(yùn)用圖像識(shí)別、紅外掃測(cè)等數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、識(shí)別設(shè)備異常和火災(zāi)信息功能；智慧安防系統(tǒng)接入綜合能源監(jiān)管中心，接入信息須具備報(bào)警功能；監(jiān)管中心負(fù)責(zé)相關(guān)報(bào)警信息對(duì)項(xiàng)目單位的報(bào)送工作，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)和處置由對(duì)應(yīng)項(xiàng)目單位負(fù)責(zé)。采集傳送現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)，研究掌握新型逆變器詳細(xì)功能，全部開放數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)電站直流側(cè)設(shè)備的性能參數(shù)智能化比對(duì)及運(yùn)行異常報(bào)警，為大規(guī)模、集約化電站的智慧運(yùn)維創(chuàng)造信息化、數(shù)字化管理基礎(chǔ)[3]。

綜合能源監(jiān)管中心負(fù)責(zé)電站數(shù)據(jù)分析、報(bào)送分析結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備消缺和異常處置由相應(yīng)項(xiàng)目單位負(fù)責(zé)落實(shí)。在深入研究不斷掌握分布式光伏發(fā)電安全生產(chǎn)管理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，積極調(diào)研借鑒兄弟單位創(chuàng)新管理經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化公司集約化管理機(jī)制、平臺(tái)，提升管理效能；在繼承傳統(tǒng)電力企業(yè)先進(jìn)管理制度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建分布式光伏運(yùn)行、維護(hù)、檢修和技術(shù)監(jiān)督、安全監(jiān)督等生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理體系。

2.3 光伏電站消防安全管理

一是加強(qiáng)消防安全培訓(xùn)教育：安全培訓(xùn)教育工作至關(guān)重要，然而，大多數(shù)光伏電站員工消防安全培訓(xùn)教育敷衍應(yīng)付，僅為應(yīng)付檢查。因此，改變消防安全培訓(xùn)教育方式方法至關(guān)重要，單位消防安全責(zé)任人與消防安全管理人應(yīng)當(dāng)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，利用多種形式開展消防安全教育培訓(xùn)，針對(duì)本單位的情況，可結(jié)合安全會(huì)議同時(shí)開展，做到每次培訓(xùn)留痕，每次演練如實(shí)，同時(shí)也能夠讓長(zhǎng)期工作人員熟悉消防安全設(shè)施、器材的擺放位置以及使用方法，使其能夠?qū)Τ跗诨馂?zāi)進(jìn)行控制。針對(duì)光伏電站員工人員流動(dòng)性大的問題，可建立電子臺(tái)賬，將員工教育、培訓(xùn)演練課件、記錄、照片和視頻留存，對(duì)新入職員工進(jìn)行線上培訓(xùn)，使其快速掌握?qǐng)稣鞠腊踩珣?yīng)急處置措施[4]。

二是加強(qiáng)設(shè)備安全巡查、檢查：首先硬件條件和設(shè)施方面的核心就是要檢查電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，包括項(xiàng)目使用的光伏電池組件需要測(cè)試報(bào)告，出廠報(bào)告供應(yīng)商，單位資質(zhì)，供應(yīng)商需要出具相應(yīng)的文件說明交流配電柜逆變器，直流配電柜等電器廠家，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上設(shè)計(jì)制造相關(guān)的這些設(shè)備，并且能夠提供相應(yīng)的文書或者產(chǎn)品資格認(rèn)證，制造文件和產(chǎn)品說明書等組件和電氣設(shè)備有更多的保障。系統(tǒng)建設(shè)期間可能存在許多的安全隱患，根據(jù)光伏電站驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)需要符合相應(yīng)的規(guī)定，消防設(shè)施通過國(guó)家強(qiáng)制驗(yàn)收以及分段阻燃電溝電纜溝槽進(jìn)行防火封堵等措施，讓整個(gè)的安全消防系統(tǒng)更加全面和完善。并網(wǎng)結(jié)構(gòu)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)并針對(duì)防火分區(qū)建設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際情況配備消防設(shè)施設(shè)備或建設(shè)微型消防站。

同時(shí)有關(guān)警示宣傳工作也要及時(shí)到位，并網(wǎng)設(shè)備的名稱編號(hào)應(yīng)該符合相應(yīng)的要求。分布式光伏電站的各建筑區(qū)域應(yīng)按規(guī)范設(shè)置應(yīng)急照明燈具和疏散指示標(biāo)志，在各重點(diǎn)部位處設(shè)置銘牌，尤其是房屋結(jié)構(gòu)電氣設(shè)備的銘牌要完整清晰，配電箱會(huì)有相應(yīng)的編號(hào)，外部防雷接地區(qū)有安全標(biāo)識(shí)，防止因?yàn)槿藶榈钠茐亩霈F(xiàn)問題。戶外高壓設(shè)備應(yīng)該設(shè)置防護(hù)欄，高壓設(shè)備的外圍應(yīng)該盡量避免非專業(yè)人士靠近。人員疏散通道應(yīng)該保持通暢，消防滅火通道設(shè)計(jì)應(yīng)該更加合理，讓該廠區(qū)處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在易燃易爆區(qū)域設(shè)有明顯的防火消防標(biāo)識(shí)和消防監(jiān)控預(yù)警裝置。

三是構(gòu)建消防安全信息化管理系統(tǒng)：現(xiàn)如今，信息化程度不斷加深，信息化應(yīng)用于各個(gè)設(shè)備和項(xiàng)目當(dāng)中，其中涵蓋多種資料而且信息量大。個(gè)別場(chǎng)站建立資料管理信息系統(tǒng)，將電子臺(tái)賬、工程數(shù)據(jù)以及各類數(shù)據(jù)和資料上傳從而讓人們可以快速查詢到相關(guān)的信息。通過有效的選擇分析和計(jì)算讓消防資料管理更加高效，通過與外界進(jìn)行高效的聯(lián)動(dòng)節(jié)約大量的時(shí)間。全面提升電廠資料管理人員的工作效率，通過動(dòng)態(tài)的信息變化來讓消防安全建設(shè)更加有序合理[5]。

2.4 建立安全事故防范系統(tǒng)

在新能源光伏電站運(yùn)行過程中，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)。

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。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)人員無法按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工，進(jìn)而使管理人員在開展工作時(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。

2.5 做好管理機(jī)制和系統(tǒng)部署

在新能源光伏發(fā)電站智能設(shè)備運(yùn)行過程中，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，可以從以下兩方面進(jìn)行考慮。

一是智能設(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。通過上一級(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)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。

二是智能控制層，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。

3 結(jié)語

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。