摘要：安全稳定运行是分布式光伏系统运维的一项重要工作，而运维工作本身也存在着多种安全风险，可能对人员、设备和设施造成严重的伤害。通过对运维现状的剖析和运维工作中的不同过程进行安全危险源识别，详细说明了分布式光伏系统的运维工作有可能发生的安全风险，包括正常运行过程、巡视过程、组件清洗检修过程，并辅以大量光伏电站现场照片，为分布式光伏电站的安全运维工作提供一些建议和参考。
关键词：分布式光伏；运维；安全风险；危险源识别
近年来，屋顶分布式光伏电站成为光伏行业发展的一个新热点，得到国家和地方政府的大力支持。这种主要分布在城市工业区厂房屋顶的分布式光伏电站一般规模较小、分布广、数量多、各阵列之间和各电站又相对独立，不利于相关部门对光伏电站的监管。越来越多的光伏电站面临运维难题，如设计缺陷、设备质量缺陷、施工不规范、运行环境等问题都给分布式光伏电站的运维带来严峻的挑战。因此，本人以自身经历的分布式光伏电站所遇问题形成此文，供同行运维管理工作提供借鉴。
1.分布式光伏电站运维现状
分布式光伏电站的市场主要由能源企业和私人企业或者家庭投资占据，本文从运维现状中的运维人员配置、生产环境、电力运维规范化三个方面进行现状剖析。
1.1运维人员配置
具有高稳定性的光伏组件，配套集成化程度高的组串式逆变器，由“组件—逆变器—汇流箱—箱变—开关柜”等组成的分布式光伏电站运维压力较小，因此众多能源企业和私人企业后期投入的运维值班人员数量较少，目前国内小型电站现状是分布式光伏电站无法满足无人值班要求，普遍执行着一人监盘众多屋顶或者电站的模式。
1.2分布式光伏电站生产环境
分布式光伏电站租用屋顶的闲置，在寸土寸金的城市工业区找到一个新的开发点。按照光伏电站积少成多的模式，城市中大部分能够开发的屋顶均是钢结构彩钢瓦式的仓库、厂房，因此生产环境有以下三点；
1.2.1城市工业区环境
投资建设的分布式光伏电站存在工业污染问题，主要看投资建设位置周边的工业污染是什么，目前污染源大概有：颗粒状污染物、油漆类污染物、粉尘类污染物以及城市酸雨。主要影响是吸附在组件表面，造成发电效率低，清洗投入大等问题。
《电站周边众多污染源》 《被污染和清洗后的对比》
1.2.2彩钢瓦屋顶仓库、厂房环境
彩钢瓦屋面的仓库、厂房作为分布式光伏电站的主力军，通常组件铺设方式是沿彩钢瓦平缓的倾斜角度直接铺设，加上支架约提高20cm。此种安装方式一方面不利于背板散热（温度越高效率越低），另外一方面不利于单玻组件清洗后或者雨季时表面排水，造成底部水污垢影响发电效率。
《彩钢瓦屋面组件安装方式》 《组件铺设平缓，底部积水形成水垢》
钢结构彩钢瓦经过施工、检修、巡视后的屋面会出现彩钢瓦变形、螺丝孔生锈等问题，造成屋顶漏水情况，且运维越久此类现状越严重，此处存在修补工作和与厂房业主责任划分的纠纷问题。
1.2.3仓库厂房内部环境
屋顶分布式光伏电站底部隔着一层彩钢瓦和隔热棉便是厂房业主租用给其他公司的仓库或者生产设备，上面所说一方面是屋顶漏雨造成仓库内部的损失难以估计和难以划分责任，另一方面是一旦电气设备火灾所波及是仓库内部物资、设备，容易造成投保困难、赔偿资金大和影响公司安全形象等问题。
《网络图：屋顶组件电气火灾》 《屋顶电气故障引起的屋顶隔热棉碳化》
1.3电力运维规范化
屋顶分布式光伏电站常见的是“自发自用，余电上网”、“全额上网”的发电模式，前者主要适用于装机容量小，且厂房内部需求电力高的项目和私人家庭电站，后者适用于装机容量比较大且并网电压等级较高的电站。
由于目前光伏组件和并网式逆变器的稳定性等技术成熟，并且分布式光伏电站普遍装机容量小，对电网所造成的冲击、波动影响基本可以忽略不计，因此运维的分布式光伏电站基本不受当地电力部门的调度管理、电力管控，基本不存在发电计划上报、限电等运维工作。电力部门与电站的联系主要是确定发电量的计量表，其他业务基本是处于自发自管的状态。
此外上面说到的运维人员上配置少，就拿某电站来说一个分布式电站分AB区相隔6Km，共计13栋厂房，人员配置仅仅4人，进行轮换值班、休息的排班后，这就难以保证“两票三制”、高压设备操作和巡视监护制度的落实。
2.安全生产主要隐患识别
在屋顶分布式光伏系统的运维工作中，存在多种风险，本文按照不同的运维工作过程，从光伏系统的正常运行过程、巡视操作过程、组件清洗检修过程、共3个不同的情况进行风险源识别。
2.1正常运行过程
如果光伏系统的设计合理、施工规范、使用设备的质量合格，在正常的运行过程中安全风险比较小，但目前光伏系统建设的质量良莠不齐，各个环节都有可能出现问题，因此即便是正常运行的光伏电站仍然有危险发生的可能。
2.1.1组件钢化玻璃自爆
晶体硅光伏组件的正面一般使用钢化玻璃，钢化玻璃在贮存、运输、使用过程中无直接外力作用下可能发生自动炸裂，即自爆现象，大部分钢化玻璃产品的自爆率在0.3％~3％。光伏组件使用的钢化玻璃在运行中自爆会导致组件丧失机械完整性和密封性，水汽一旦侵入组件内部，很容易造成组件漏电，自爆的组件遇到下雨或者潮湿天气则更危险，因此存在很大的安全隐患。
《组件破碎》
2.1.2组件的“热斑效应”及自燃现象
在一定的条件下，光伏组件中缺陷区域成为负载消耗其它区域所产生的能量，导致局部过热，这种现象称为“热斑效应”。高温下严重的热斑会导致电池局部烧毁、焊点熔化、栅线毁坏、封装材料老化等永久性损坏，局部过热还可能导致玻璃破裂、背板烧穿如图所示，甚至组件自燃、发生火灾，所以热斑一直是光伏电站运维过程中最受关注的问题。
《组件背部击穿》 《组件热斑》
2.1.3线缆的虚接、老化（包括MC4接头）
线缆是光伏系统的重要组成部分，也是容易破损的材料，不规范的施工可能带来很大的安全隐患。常见的问题出现在：组件、汇流箱、逆变器等电气设备的电缆接头连接不牢，虚接导致设备运行时接触点的电阻过大、发热异常，存在自燃危险；电缆在施工过程中不慎损破，如果破损部位与金属部件接触，将导致正极或者负极接地，或者交流接地造成人员触电；组件的电缆未收纳进背板下或者未走线槽，直接在阳光下曝晒，使电缆表面绝缘材料很容易老化，绝缘等级降低；电缆泡在水中或者潮湿的环境下，绝缘等级也容易降低。
《直流电缆裸露》 《裸露老化》
另外值得一提的是作为光伏电站直流侧主要的接线方式—MC4接头连接，光伏电站成千上万的MC4接头就铺设在距离彩钢瓦不足10cm的地方，由于施工质量、MC4接头产品质量等原因特别容易造成组串连接处电气拉弧故障，严重的将会出现MC4接头膨胀、烧断、或者对彩钢瓦产生电气拉弧击穿钢瓦导致电气火灾。此种现象在屋顶分布式光伏电站中隐患极大，不仅仅造成投资方的设备损害、人员伤亡。还会波及仓库厂房内部货物、设备人员。
2.2巡视操作过程
巡视是光伏电站运维的重要工作，运维人员在日常巡视的过程中，如果安全意识不强，不注意自我保护，也容易发生危险。
屋顶分布式光伏电站在电站巡视中主要有登高（旋梯、爬梯、楼梯）过程、彩钢瓦屋面巡视需防止（透光瓦）坠落、防触电、防中暑、防绊倒等危险点、上述所说人员配置不够，值班人员普遍进行单独巡视，无相互监护的其他值班人员或负责人，在发生坠落、触电、中暑、绊倒等危险事故萌发期、过程期、乃至事发后无人员及时呼救、救助或发现，势必造成生产过程中的人身安全事故。同时巡视区域又过于分散，其他未巡视的屋顶和设备发生故障或者电气火灾等问题，难以及时发现，存在安全隐患。
维护过程中，除单一的开关关合，其他倒闸操作，倘若没有监护人，没有负责人，存在违背《安规》的相关规定，也容易疏忽遗漏安全布置措施。
2.3组件清洗检修过程
组件表面污染物遮挡是影响光伏电站发电量的重要因素，因此组件的清洗是日常运维的一项重点工作，但运维人员往往容易忽视清洗过程中的触电风险。破裂的组件、绝缘失效的电缆、密封性差的汇流箱等电气设备都有可能在清洗过程中进水漏电，使清洗人员触电，彩钢瓦屋顶的漏电甚至可能导致整个屋顶导电，造成更严重的后果。此外，在组件表面温度高的中午清洗还有可能因为温度急剧变化造成组件炸裂。
屋顶分布式光伏电站为了尽可能利用屋面，铺设方式较为集中，现状是很大面积的整片铺设，清洗或者检修工作中便存在踩踏组件的安全隐患，由于工作人员的疏忽大意和侥幸心理，容易造成组件隐裂情况，建议采取专用踏板杜绝直接踩踏。
《组件踩踏》 《组件防踩踏》
3.分布式光伏电站项目的风险控制方法和措施
3.1规范管理，建立档案
对个人利用自有住宅及在住宅区域内建设的分布式光伏发电项目，必须向当地的电网企业进行登记，并主动向当地主管部门进行备案。项目单位分析安装分布式光伏发电系统的载体建筑时要做好合理、安全的空间规划，必须安排专门的空间区域放置光伏组件和配电箱、逆变器等发电设备。项目所依托的建筑物及设施应具有合法性。项目单位与项目所依托的建筑物、场地及设施所有人非同一主体时，项目单位应与所有人签订建筑物、场地及设施的使用或租用协议，视经营方式与电力用户签订合同能源服务协议。光伏电池组件、逆变器等设备应通过符合国家规定的认证认可机构的检测认证，符合相关接入电网的技术要求。
3.2可研加入污染分析
屋顶分布式光伏电站的可研报告，投资建设分析报告中一定要把影响发电的周边污染物作为重点研究的对象，把工业区的污染程度纳入可行性报告中，从源头降低投资建设的的风险。
3.3加强工程管理，控制施工风险。
需要保证电站工程总体设计、主要方案、工艺要求和质量要求具有独立性。工程建设期间，按照“确保安全、提高质量、运维便利、控制造价、降低运营成本”的原则，对工程设计进行优化，进一步提高了项目建设的质量水平。在对监理授权管理的基础上，组建专门工程管理机构，对工程进度、设计优化、安全质量管理和造价控制进行全方位监督，确保了施工中各类风险得到有效控制。利用现代化通讯工具，建立包含建设单位、监理、设计和承包单位班组长及以上管理人员在内的项目管理微信群，使信息沟通畅通、及时，提高管理效率。建立完善的工程管理和考核制度，明确具体要求和考核规定，严格检查制度执行和目标落实情况，采取果断措施，及时纠正偏差。
其中针对上述所说电缆接头裸露、MC4接头等问题，需要各电站引以为戒，尤其是MC4接头应在狭窄的空间内做走线槽，有条件的最好MC4两端封堵防火泥或者加装阻燃材料的套管等。
3.4物联网的运用，完善监控系统
远程抄表和监控主要是通过远程智能终端的计量和数据采集，并通过网络或其他传输方式传送到特定系统的一种抄表和监控监盘的方式，并在系统中完成其他形式的操作。目前市场上针对分布式的电站和为满足大企业远程统一管理、节约人员配置和完善人员结构形成了一批光伏项目智能运维管理平台。这种集中监控的模式将分散的各点规整在一起，然后进行人员外派管理模式，完全能够满足运维工作分析、数据管理、报表生产、工作任务下达，远程操控等工作，并且分散式电站人员集中后能够规范化执行“两票三制”等安规要求。
结论
屋顶分布式光伏发电系统在国家补贴的支持下虽然得到很好的发展，但现状也尤充斥着上述各种问题。电站建成后的安全可靠运行又是运维工作的关键，而运维过程本身也存在着众多容易被忽视的安全隐患，运维人员和设备在工作过程中经常面临人身财产安全受到伤害的风险。分布式光伏发电作为一个快速发展中的行业，在设计、施工、设备质量控制等各个环节都容易发生漏洞，运维工作应该多管齐下，加强管理，防患于未然，才能减少工作中的安全风险。
参考文献：
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［2］尹高群.光伏电站运维管理的研究［J］.中国科技投资，2017（7）：197.
［3］彭建宇，李春来，刘皓明，等.分布式发电运维模式分析［J］.电力需求侧管理，2016，18（2）：21-25.
论文作者:魏启强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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