光伏電站施工與發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)防范措施

任小鳳

甘肅省安裝建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730050

0 引言

目前，我國是世界上光伏能源應(yīng)用增長速度最快的國家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)分析，截至2018 年年底，我國光伏發(fā)電量超過1.069×1011kW·h，比往年增加了72%。由此可見，光伏發(fā)電技術(shù)的存在彌補(bǔ)了我國日益緊缺的能源缺口，對(duì)促進(jìn)我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有顯著的作用。

1 光伏電站的工作原理

在光伏電站中，最基礎(chǔ)的設(shè)備是太陽能電池板，又稱為光伏板，該部件的主要功能是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)太陽光照射到光伏板上，光伏板上的光電二極管可以直接將光能轉(zhuǎn)化為電能，通過對(duì)電能的轉(zhuǎn)化可以生成電流。將各個(gè)光伏板串聯(lián)后，可以形成輸出功率較大的光伏陣，從而直接將光伏電能轉(zhuǎn)化為電能，在經(jīng)過逆變器進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換后，可以將光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能直接并入電網(wǎng)系統(tǒng)中供電[1]。

2 光伏電站中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1 施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)

（1）施工工期的壓縮。在光伏電站施工建設(shè)的過程中，容易受到各類因素的影響，從而對(duì)電站的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生影響。例如，部分光伏電站為了追趕限期電價(jià)節(jié)點(diǎn)，會(huì)無限制地壓縮工期施工，為施工埋下了安全隱患。如果光伏電站的建設(shè)周期變短，且不同建設(shè)單位對(duì)光伏系統(tǒng)的需求非常集中，將難以確保光伏設(shè)備的質(zhì)量，容易誘發(fā)安全事故。

（2）地形條件復(fù)雜。在具體的光伏電站施工過程中，很多光伏電站都位于山區(qū)，受山區(qū)地形的影響，難以開展大型機(jī)械施工作業(yè)，由此在一定程度上降低了施工效率；在山地施工作業(yè)過程中，也容易出現(xiàn)高空墜落及被動(dòng)物傷害等問題。

（3）不合理的成本節(jié)約和監(jiān)督管理的缺乏。結(jié)合各種光伏電站施工案例可知，很多施工單位為了節(jié)約施工成本，往往會(huì)降低施工標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致工程項(xiàng)目質(zhì)量難以保障。此外，在針對(duì)一些隱蔽工程進(jìn)行施工的過程中，施工單位沒有做好監(jiān)督管理工作，沒有針對(duì)認(rèn)真檢查、驗(yàn)收接地系統(tǒng)材料，為后期生產(chǎn)運(yùn)行埋下許多安全隱患[2]。

2.2 發(fā)電階段的安全風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)光伏電站正式投入運(yùn)行后，往往會(huì)出現(xiàn)白天發(fā)電、晚上不發(fā)電的情況?？紤]到光伏電站的特性，其發(fā)電能力和光照強(qiáng)度的關(guān)系非常密切，由此導(dǎo)致光伏設(shè)備頻繁動(dòng)作，在一定程度上影響了光伏設(shè)備的使用壽命；很多光伏電站采用了自動(dòng)化設(shè)備+無人值守的管理方式，這也在一定程度上增加了誤操作概率；考慮到光伏板多安裝在彩鋼房頂上，在檢修光伏設(shè)備的過程中如果沒有做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，可能會(huì)導(dǎo)致檢修人員在作業(yè)過程中發(fā)生高空墜落，由此誘發(fā)安全事故[3]；一些處于水上和蓄洪區(qū)的光伏電站受到其地理位置的限制，對(duì)后期的巡視工作產(chǎn)生了一定程度的影響，可能存在巡檢危險(xiǎn)；一些極端的氣候因素也可能導(dǎo)致光伏設(shè)備損壞，如發(fā)生臺(tái)風(fēng)、地震、沙塵暴等極端天氣，容易對(duì)光伏板產(chǎn)生破壞。

部分生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)光伏設(shè)備的過程中，不重視質(zhì)量管理工作，導(dǎo)致光伏設(shè)備的質(zhì)量存在問題，由此在后期的接地及接線方面出現(xiàn)了各類問題，嚴(yán)重的還可能會(huì)出現(xiàn)安全事故[4]；隨著我國光伏電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)相關(guān)作業(yè)人員的需求量也在不斷攀升，但是很多作業(yè)人員缺乏安全意識(shí)，同時(shí)對(duì)作業(yè)技能掌握不充分，容易出現(xiàn)誤入帶電間隔誘發(fā)觸電事故等問題。

3 施工風(fēng)險(xiǎn)的防范措施

3.1 防范機(jī)械傷害

考慮到光伏電站施工區(qū)域的環(huán)境因素復(fù)雜，會(huì)使用到形式多樣的機(jī)械設(shè)備，常見的大型機(jī)械設(shè)備包括起重機(jī)、打樁機(jī)及挖掘機(jī)等，如果沒有做好上述機(jī)械設(shè)備的管理工作，可能誘發(fā)機(jī)械傷害事故。在防范機(jī)械傷害時(shí)，應(yīng)采取以下措施。

在使用各類機(jī)械設(shè)備的過程中，需要提前做好安全技術(shù)交底工作；要定期檢查光伏電站施工機(jī)械設(shè)備的使用情況，分析機(jī)械施工時(shí)存在的安全隱患，在保障機(jī)械設(shè)備無故障的前提下將其投入正式的施工作業(yè)；要在有保護(hù)措施的情況下使用機(jī)械設(shè)備，針對(duì)一些特種設(shè)備，在使用的過程中，要嚴(yán)格區(qū)分其應(yīng)用范圍，并由專人進(jìn)行指揮作業(yè)；在機(jī)械設(shè)備的作業(yè)過程中，要強(qiáng)化設(shè)備管理工作，嚴(yán)禁違規(guī)違章操作。

3.2 防范人身觸電傷害

在光伏電站中含有許多帶電體，常見的帶電體包括處于運(yùn)行調(diào)試階段的光伏板、逆變器、變流變壓設(shè)備及光伏控制系統(tǒng)等[5]。上述設(shè)備在運(yùn)行過程中均可能帶電，嚴(yán)重的可能造成人身傷害。為了防范人身觸電傷害，可以采取以下措施。

相關(guān)作業(yè)技術(shù)人員在進(jìn)行電氣設(shè)備作業(yè)的過程中應(yīng)做好絕緣防護(hù)工作，嚴(yán)格根據(jù)規(guī)定佩戴絕緣手套、穿戴絕緣衣物、使用絕緣作業(yè)工具等勞保用品，嚴(yán)禁在無防護(hù)措施的情況下觸碰光伏設(shè)備；在實(shí)際作業(yè)過程中，要切斷光伏組件電源，將其搬運(yùn)到無光環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)禁在存在負(fù)載的情況下斷電，避免產(chǎn)生電弧；在處理光伏設(shè)備的組件邊框的過程中，要做好接地設(shè)置工作，避免在雷雨天氣誘發(fā)觸電傷害；在設(shè)備停電后裝設(shè)接地線時(shí)，應(yīng)先檢測(cè)電源，并由2 人進(jìn)行（1 人監(jiān)護(hù)、1 人操作），先接接地端，后接導(dǎo)體端，順序?yàn)橛山斑h(yuǎn)，拆除時(shí)順序相反[6]。

3.3 防范高處墜落傷害

在光伏電站作業(yè)過程中，存在高處墜落風(fēng)險(xiǎn)，如果在施工作業(yè)過程中沒有制定相應(yīng)的安全措施，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致人身傷害。為了防范高處墜落風(fēng)險(xiǎn)，可以采取以下措施。

根據(jù)光伏電站的安全施工作業(yè)要求，在容易發(fā)生高處墜落的區(qū)域布設(shè)相應(yīng)的安全防護(hù)網(wǎng)，必要時(shí)可以搭設(shè)操作平臺(tái)和設(shè)置相應(yīng)的警示標(biāo)志；優(yōu)化和完善安全生產(chǎn)規(guī)章制度，根據(jù)施工需求及時(shí)按需發(fā)放勞動(dòng)保障用品，做好施工作業(yè)人員的安全教育培訓(xùn)工作，進(jìn)一步強(qiáng)化其安全防護(hù)意識(shí)；針對(duì)距離地面2 m 以上的作業(yè)，施工人員在作業(yè)過程中要配備安全繩，避免墜落[7]。

3.4 防范雷電傷害

在光伏電站中，雷電除了對(duì)現(xiàn)場操作人員和檢修人員造成損害，還會(huì)對(duì)光伏裝置或器件造成毀滅性的損害。為了解決這個(gè)問題，可以采取下列防范措施。

多數(shù)光伏電站可以采用三級(jí)防雷設(shè)施，在光伏電站選址過程中應(yīng)盡量避開雷電區(qū)；采取有效的措施，防止感應(yīng)閃電對(duì)光伏設(shè)備造成沖擊，將所有的金屬物體，包括設(shè)備、機(jī)架、金屬管道、電纜的金屬外殼等與地線連接，嚴(yán)禁進(jìn)行串接后接；采取適當(dāng)?shù)拇胧┘訌?qiáng)對(duì)光伏裝置的防雷管理工作，如在出線桿上加裝閥式避雷器，低壓220/380 V 的系統(tǒng)可選用低壓閥式避雷器，并設(shè)置在各回路的出線及零線上；室內(nèi)架空導(dǎo)線及電纜的金屬外殼應(yīng)在入口處可靠接地，其耐沖擊電阻不應(yīng)超過30 Ω；在出現(xiàn)雷暴氣候的情況下，要構(gòu)建科學(xué)的現(xiàn)場安全管理體系，加強(qiáng)對(duì)接地設(shè)備的檢查和定期檢測(cè)。

3.5 防范高空墜落物傷害

水上作業(yè)、蓄洪區(qū)作業(yè)、屋頂光伏發(fā)電作業(yè)等均涉及高空作業(yè)，在操作或巡檢過程中，必須采取有效的防范措施，避免高空墜落物對(duì)人身的損害，具體可以采取下列措施。

在開展高處作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取有效的隔離措施，如采用隔斷或分段作業(yè)，上下作業(yè)不得同時(shí)交叉作業(yè)；操作人員在高空作業(yè)時(shí)，應(yīng)使用工具包，禁止拋擲；大型物品用繩系緊后傳送，接物者不可站立于物體之下；現(xiàn)場吊裝設(shè)備時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔離區(qū)域，禁止無關(guān)人員進(jìn)出，不得在吊具下面站立或通行；操作工人應(yīng)戴好安全帽，強(qiáng)化施工現(xiàn)場的安全監(jiān)管。

3.6 其他防范措施

（1）接地網(wǎng)的鋪設(shè)。在接地網(wǎng)的鋪設(shè)中，需要采用焊接工藝，如果焊接的寬度不夠，很容易造成接地網(wǎng)深度大、扁鐵線交叉面積增加、虛焊等問題；漏焊也是造成焊接缺陷的主要原因。接地網(wǎng)的安裝間隔比較大，而且焊接的施工操作要在現(xiàn)場實(shí)施，為了確保接地網(wǎng)的鋪設(shè)滿足要求，要進(jìn)行專業(yè)的工藝控制。如果在檢查中發(fā)現(xiàn)地線埋設(shè)深度不足或扁鐵上下彎曲，應(yīng)檢查焊接接頭的施工工藝是否符合規(guī)范。

（2）電纜敷設(shè)。在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)，需要采用放線裝置，若不采用放線裝置，電纜會(huì)在施工初期出現(xiàn)損壞、變形。同時(shí)，需要加強(qiáng)專業(yè)巡視，要檢查支架上的設(shè)備和匯流箱內(nèi)的電纜有無機(jī)械碾壓現(xiàn)象。

（3）電池組件裝配。在裝配電池組件時(shí)，工程師應(yīng)該準(zhǔn)確地進(jìn)行裝配；搬運(yùn)時(shí)不能有劇烈的晃動(dòng)和撞擊，要確保在儲(chǔ)存和運(yùn)送期間不會(huì)發(fā)生碰撞；要檢測(cè)蓄電池板的串路電壓，在進(jìn)行電池板接線時(shí)，首先要切斷電池板供電，待接線完成后，再進(jìn)行下一步工作。

（4）母線箱的安裝。母線箱的安裝必須確保接地可靠，在與逆變器相連的情況下，安裝母線箱時(shí)，安裝人員要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖，并做好交流電源變換；母線箱的安裝以母線的規(guī)格、型號(hào)作為檢查重點(diǎn)，母線與逆變器的間距較大，要在合適的位置上設(shè)定母線與串流回路的間距；從維護(hù)的角度來看，要設(shè)置避雷組件和標(biāo)志，若發(fā)現(xiàn)不正常，要馬上檢查相應(yīng)的電池元件，監(jiān)測(cè)母線的工作狀態(tài)，利用循環(huán)電流的改變等判斷母線的操作條件。

（5）光伏逆變器的開箱檢驗(yàn)。光伏逆變器的開箱檢驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)工作單位提供的清單，記錄、核對(duì)設(shè)備體、附件、施工圖紙、技術(shù)數(shù)據(jù)等，并根據(jù)設(shè)備清單、型號(hào)和規(guī)格檢驗(yàn)主體及附件。

4 發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)的防范措施

4.1 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

在光伏電站的發(fā)電運(yùn)營中，為提高發(fā)電和安全管理效率，必須對(duì)光伏電站進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，使其能夠充分發(fā)揮自身的發(fā)電能力。在進(jìn)行光伏電站的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須設(shè)計(jì)最優(yōu)的生產(chǎn)流程，從而提升其發(fā)電能力。例如，可以通過分析不同季節(jié)的日照強(qiáng)度，結(jié)合光伏電站的運(yùn)行情況和太陽能的能源變化情況，優(yōu)化光伏電站的設(shè)計(jì)。

4.2 科學(xué)選擇設(shè)備

在光伏電站中，合適的設(shè)備是保證安全發(fā)電的關(guān)鍵。在實(shí)際操作中，光伏發(fā)電廠的功率傳輸和功率轉(zhuǎn)換與發(fā)電設(shè)備直接相關(guān)，在建設(shè)光伏電站時(shí)，需要選擇合適的發(fā)電設(shè)備。目前，光伏電站的分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電力裝置包括1 MW 以下的方陣和MPPT 等。在光伏電站中，不同設(shè)備的功率不同，需要對(duì)配電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理的選型，以保證能夠滿足實(shí)際的發(fā)電需要，從而從根本上提高發(fā)電效率。

4.3 加強(qiáng)安全質(zhì)量檢查

要想提高光伏電站的發(fā)電安全性，必須做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作，重視對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量和安全的檢查。要加強(qiáng)設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度與管理，由專人負(fù)責(zé)日常檢修、保養(yǎng)，強(qiáng)化技術(shù)人員的安全知識(shí)培訓(xùn)，提升操作規(guī)范性和精細(xì)化管理水平，有效排查各類安全隱患，筑牢發(fā)電安全防線，提升發(fā)電效率。例如，要重視太陽能電池接收機(jī)的使用，注意保持其清潔，防止出現(xiàn)灰塵堆積等問題，避免降低發(fā)電效率。

4.4 加強(qiáng)定期維護(hù)

光伏電站需要進(jìn)行加強(qiáng)定期維修。在光伏電站的運(yùn)行中，許多因素都會(huì)對(duì)光伏電站的實(shí)際發(fā)電量產(chǎn)生一定影響。例如，光伏電站主要利用太陽能電池板吸收太陽能，但由于長期使用，太陽能電池板會(huì)被厚厚的塵土和積雪覆蓋，從而對(duì)光伏發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。為了提高光伏電站的綜合效益，必須加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的維修，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行定期維修可以提高光伏電站的發(fā)電效率。

5 結(jié)束語

太陽能作為一種清潔能源，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國光伏電站的建設(shè)、生產(chǎn)過程中存在諸多安全隱患，亟須建立健全的安全與質(zhì)量監(jiān)督體系及相關(guān)的管理制度，以滿足光伏電站設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、生產(chǎn)等各方面的要求，從而降低光伏電站的安全與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。