光伏发电组件危险有害因素分析及安全对策措施

苗冬子 齐磊

摘要：以光伏等为代表的新能源发电形式正蓬勃兴起，其安全运行问题研究尚属空白。本文首先介绍了光伏发电组件的构成，然后分析了其运行过程中可能存在的危险有害因素，最后提出了相关的安全对策措施。本文内容能够为今后光伏发电站安全运行管理提供一定参考。

关键词：光伏发电组件  危险有害因素  安全对策措施

1 概述

能源是人类赖以生存和发展的基础，电力作为最清洁便利的能源形式，是国民经济发展的命脉，而传统的煤炭、石油等一次能源是不可再生的，终归要走向枯竭，提高能源利用效率、开发新能源、加强可再生能源的利用，是解决各国经济和社会发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。

目前，以光伏等为代表的新能源发电形式正蓬勃兴起，它解决了一系列能源问题。但是，由于运行经验的不足，其安全生产具有特殊性。对光伏发电站的核心部分光伏发电组件的运行安全性进行研究分析就显得十分必要。

本文首先介绍了光伏发电组件的构成，然后分析了其运行过程中可能存在的危险有害因素，最后提出了相关的安全对策措施。本文内容能够为今后光伏发电站安全运行管理提供一定参考。

2 光伏发电组件构成

光伏电站安装单晶硅或多晶硅太阳能电池若干块，构成光伏阵列。光伏阵列分为若干个发电单元，每个发电单元设置防雷直流汇流柜、逆变器、升压变压器组成。先通过光伏阵列汇流箱进行汇流，再经电缆接至直流汇流柜，然后再与逆变器相连。再通过电力电缆并联敷设接至升压变压器。接入升压变电站或开闭站，将电能送入电网。

3 光伏发电组件危险有害因素分析

3.1 光伏支架危险因素分析

支架基础的设计应考虑工程地质条件、环境条件、荷载等因素，支架采用镀锌螺栓连接，若未按图纸施工、螺栓连接不牢固、强度不够，螺栓未按要求镀锌、安装完成后未进行整体调平等，都可能使支架发生倾倒现象，影响电池组件对太阳能辐射的接收;若遇强风等灾害天气，会使支架不稳，坍塌，造成一定的经济损失。

若支架制造材料存在缺陷，表面未采取防锈处理，支架加固不符合规定，运行期未定期巡视和维护、未按气候条件进行事故预测和采取对策，当电站遭遇不良气候条件或超标准地震时，可能导致支架倾倒，严重时会发生光伏方阵整体倾倒现象。

3.2 光伏组件危险因素分析

光伏组件也就是太阳能电池组件，是光伏电站中所不可缺少的重要组件。光伏电站在运行过程中，由于设计缺陷、太阳能电池组件质量缺陷、安装质量不合格、清理不及时、性能测试不合标准，都可能会影响光伏组件的性能;设计安装时未考虑荷载、风速、沙暴等恶性天气带来的影响，也将会对光伏电池造成损害，影响电站的运行。

若光伏组件支架设计安装时为考虑地质条件，环境条件，荷载等因素，可能造成光伏组件不稳、倾覆，影响电池组件对太阳能辐射的接收效果。

逆变器是直交流转换的设备，若设计制造不合理，元件调整、操作和保养不善、加热或通风不良，防护等级不够，可能影响逆变器转换效率、性能的稳定性。

4 光伏发电组件安全对策措施

光伏组件安全对策措施主要依据《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）等规范和标准提出，主要有：

①光伏方阵接地应连续、可靠，接地电阻应不小于4Ω。

②集中敷设于沟道、槽盒中的电缆宜选用C类阻燃电缆。

③光伏组件之间及组件与汇流箱之间的电缆应有固定措施和防晒措施。

④动力电缆和控制电缆宜分开排列。

⑤汇流箱应具有下列保护功能：a应设置防雷保护装置;b汇流箱的输入回路宜具有防逆流及过流保护;c汇流箱的输出回路应具有隔离保护措施;d宜设置监测装置。

⑥充电控制器应具有短路保护、过负荷保护、蓄电池过充（放）保护、欠（过）电压保护及防雷保护功能。

⑦对光伏发电站送出线路，应在系统侧配置分段式相间、接地故障保护;有特殊要求时，可配置纵联电流差动保护。

⑧光伏发电站调度管辖设备供电电源应采用不间断电源装置（UPS）或站内直流电源系统供电，在交流供电电源消失后，不间断电源装置带负荷运行时间应大于40min。

⑨光伏发电站应具备频率适应性、电压适应性、低电压穿越能力。

⑩光伏发电站动态无功响应时间应不大于30min。

5 结语

本文介绍了光伏发电站的中的光伏发电组件在运行过程中可能具有的危险有害因素，并提出了相关安全对策措施，可以为光伏发电企业安全生产管理提供一定的参考。

参考文献：

[1]王成山.微电网分析与仿真理论[M].北京：科学出版社，2013.

[2]GB50797-2012，光伏发电站设计规范[S].

[3]吕淑然，刘春锋，王树琦.安全生产事故预防控制与案例评析[M].北京：化学工业出版社，2010.

[4]GB26860-2012，电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分.

作者简介：

苗冬子（1976-），男，吉林省人，工程师，硕士，研究方向：电力系统安全评价技术。