光伏电站施工与发电风险及风险防范措施

2023-01-05任小凤

光源与照明 2022年3期

任小凤

甘肃省安装建设集团有限公司，甘肃兰州 730050

0 引言

目前，我国是世界上光伏能源应用增长速度最快的国家之一，据不完全统计分析，截至2018 年年底，我国光伏发电量超过1.069×1011kW·h，比往年增加了72%。由此可见，光伏发电技术的存在弥补了我国日益紧缺的能源缺口，对促进我国新能源产业的发展和国家“双碳”战略目标的实现具有显著的作用。

1 光伏电站的工作原理

在光伏电站中，最基础的设备是太阳能电池板，又称为光伏板，该部件的主要功能是将太阳能转化为电能。当太阳光照射到光伏板上，光伏板上的光电二极管可以直接将光能转化为电能，通过对电能的转化可以生成电流。将各个光伏板串联后，可以形成输出功率较大的光伏阵，从而直接将光伏电能转化为电能，在经过逆变器进行交直流转换后，可以将光伏发电产生的电能直接并入电网系统中供电[1]。

2 光伏电站中存在的安全风险

2.1 施工阶段的安全风险

（1）施工工期的压缩。在光伏电站施工建设的过程中，容易受到各类因素的影响，从而对电站的建设质量产生影响。例如，部分光伏电站为了追赶限期电价节点，会无限制地压缩工期施工，为施工埋下了安全隐患。如果光伏电站的建设周期变短，且不同建设单位对光伏系统的需求非常集中，将难以确保光伏设备的质量，容易诱发安全事故。

（2）地形条件复杂。在具体的光伏电站施工过程中，很多光伏电站都位于山区，受山区地形的影响，难以开展大型机械施工作业，由此在一定程度上降低了施工效率；在山地施工作业过程中，也容易出现高空坠落及被动物伤害等问题。

（3）不合理的成本节约和监督管理的缺乏。结合各种光伏电站施工案例可知，很多施工单位为了节约施工成本，往往会降低施工标准，从而导致工程项目质量难以保障。此外，在针对一些隐蔽工程进行施工的过程中，施工单位没有做好监督管理工作，没有针对认真检查、验收接地系统材料，为后期生产运行埋下许多安全隐患[2]。

2.2 发电阶段的安全风险

当光伏电站正式投入运行后，往往会出现白天发电、晚上不发电的情况。考虑到光伏电站的特性，其发电能力和光照强度的关系非常密切，由此导致光伏设备频繁动作，在一定程度上影响了光伏设备的使用寿命；很多光伏电站采用了自动化设备+无人值守的管理方式，这也在一定程度上增加了误操作概率；考虑到光伏板多安装在彩钢房顶上，在检修光伏设备的过程中如果没有做好相应的安全防护措施，可能会导致检修人员在作业过程中发生高空坠落，由此诱发安全事故[3]；一些处于水上和蓄洪区的光伏电站受到其地理位置的限制，对后期的巡视工作产生了一定程度的影响，可能存在巡检危险；一些极端的气候因素也可能导致光伏设备损坏，如发生台风、地震、沙尘暴等极端天气，容易对光伏板产生破坏。

部分生产企业在生产光伏设备的过程中，不重视质量管理工作，导致光伏设备的质量存在问题，由此在后期的接地及接线方面出现了各类问题，严重的还可能会出现安全事故[4]；随着我国光伏电站规模的不断扩大，对相关作业人员的需求量也在不断攀升，但是很多作业人员缺乏安全意识，同时对作业技能掌握不充分，容易出现误入带电间隔诱发触电事故等问题。

3 施工风险的防范措施

3.1 防范机械伤害

考虑到光伏电站施工区域的环境因素复杂，会使用到形式多样的机械设备，常见的大型机械设备包括起重机、打桩机及挖掘机等，如果没有做好上述机械设备的管理工作，可能诱发机械伤害事故。在防范机械伤害时，应采取以下措施。

在使用各类机械设备的过程中，需要提前做好安全技术交底工作；要定期检查光伏电站施工机械设备的使用情况，分析机械施工时存在的安全隐患，在保障机械设备无故障的前提下将其投入正式的施工作业；要在有保护措施的情况下使用机械设备，针对一些特种设备，在使用的过程中，要严格区分其应用范围，并由专人进行指挥作业；在机械设备的作业过程中，要强化设备管理工作，严禁违规违章操作。

3.2 防范人身触电伤害

在光伏电站中含有许多带电体，常见的带电体包括处于运行调试阶段的光伏板、逆变器、变流变压设备及光伏控制系统等[5]。上述设备在运行过程中均可能带电，严重的可能造成人身伤害。为了防范人身触电伤害，可以采取以下措施。

相关作业技术人员在进行电气设备作业的过程中应做好绝缘防护工作，严格根据规定佩戴绝缘手套、穿戴绝缘衣物、使用绝缘作业工具等劳保用品，严禁在无防护措施的情况下触碰光伏设备；在实际作业过程中，要切断光伏组件电源，将其搬运到无光环境下进行作业，严禁在存在负载的情况下断电，避免产生电弧；在处理光伏设备的组件边框的过程中，要做好接地设置工作，避免在雷雨天气诱发触电伤害；在设备停电后装设接地线时，应先检测电源，并由2 人进行（1 人监护、1 人操作），先接接地端，后接导体端，顺序为由近及远，拆除时顺序相反[6]。

3.3 防范高处坠落伤害

在光伏电站作业过程中，存在高处坠落风险，如果在施工作业过程中没有制定相应的安全措施，严重的可能导致人身伤害。为了防范高处坠落风险，可以采取以下措施。

根据光伏电站的安全施工作业要求，在容易发生高处坠落的区域布设相应的安全防护网，必要时可以搭设操作平台和设置相应的警示标志；优化和完善安全生产规章制度，根据施工需求及时按需发放劳动保障用品，做好施工作业人员的安全教育培训工作，进一步强化其安全防护意识；针对距离地面2 m 以上的作业，施工人员在作业过程中要配备安全绳，避免坠落[7]。

3.4 防范雷电伤害

在光伏电站中，雷电除了对现场操作人员和检修人员造成损害，还会对光伏装置或器件造成毁灭性的损害。为了解决这个问题，可以采取下列防范措施。

多数光伏电站可以采用三级防雷设施，在光伏电站选址过程中应尽量避开雷电区；采取有效的措施，防止感应闪电对光伏设备造成冲击，将所有的金属物体，包括设备、机架、金属管道、电缆的金属外壳等与地线连接，严禁进行串接后接；采取适当的措施加强对光伏装置的防雷管理工作，如在出线杆上加装阀式避雷器，低压220/380 V 的系统可选用低压阀式避雷器，并设置在各回路的出线及零线上；室内架空导线及电缆的金属外壳应在入口处可靠接地，其耐冲击电阻不应超过30 Ω；在出现雷暴气候的情况下，要构建科学的现场安全管理体系，加强对接地设备的检查和定期检测。

3.5 防范高空坠落物伤害

水上作业、蓄洪区作业、屋顶光伏发电作业等均涉及高空作业，在操作或巡检过程中，必须采取有效的防范措施，避免高空坠落物对人身的损害，具体可以采取下列措施。

在开展高处作业时，应采取有效的隔离措施，如采用隔断或分段作业，上下作业不得同时交叉作业；操作人员在高空作业时，应使用工具包，禁止抛掷；大型物品用绳系紧后传送，接物者不可站立于物体之下；现场吊装设备时，应设置隔离区域，禁止无关人员进出，不得在吊具下面站立或通行；操作工人应戴好安全帽，强化施工现场的安全监管。

3.6 其他防范措施

（1）接地网的铺设。在接地网的铺设中，需要采用焊接工艺，如果焊接的宽度不够，很容易造成接地网深度大、扁铁线交叉面积增加、虚焊等问题；漏焊也是造成焊接缺陷的主要原因。接地网的安装间隔比较大，而且焊接的施工操作要在现场实施，为了确保接地网的铺设满足要求，要进行专业的工艺控制。如果在检查中发现地线埋设深度不足或扁铁上下弯曲，应检查焊接接头的施工工艺是否符合规范。

（2）电缆敷设。在进行电缆敷设时，需要采用放线装置，若不采用放线装置，电缆会在施工初期出现损坏、变形。同时，需要加强专业巡视，要检查支架上的设备和汇流箱内的电缆有无机械碾压现象。

（3）电池组件装配。在装配电池组件时，工程师应该准确地进行装配；搬运时不能有剧烈的晃动和撞击，要确保在储存和运送期间不会发生碰撞；要检测蓄电池板的串路电压，在进行电池板接线时，首先要切断电池板供电，待接线完成后，再进行下一步工作。

（4）母线箱的安装。母线箱的安装必须确保接地可靠，在与逆变器相连的情况下，安装母线箱时，安装人员要认真熟悉设计图，并做好交流电源变换；母线箱的安装以母线的规格、型号作为检查重点，母线与逆变器的间距较大，要在合适的位置上设定母线与串流回路的间距；从维护的角度来看，要设置避雷组件和标志，若发现不正常，要马上检查相应的电池元件，监测母线的工作状态，利用循环电流的改变等判断母线的操作条件。

（5）光伏逆变器的开箱检验。光伏逆变器的开箱检验人员应根据工作单位提供的清单，记录、核对设备体、附件、施工图纸、技术数据等，并根据设备清单、型号和规格检验主体及附件。

4 发电风险的防范措施

4.1 进行标准化设计

在光伏电站的发电运营中，为提高发电和安全管理效率，必须对光伏电站进行标准化设计，使其能够充分发挥自身的发电能力。在进行光伏电站的标准化设计时，必须设计最优的生产流程，从而提升其发电能力。例如，可以通过分析不同季节的日照强度，结合光伏电站的运行情况和太阳能的能源变化情况，优化光伏电站的设计。

4.2 科学选择设备

在光伏电站中，合适的设备是保证安全发电的关键。在实际操作中，光伏发电厂的功率传输和功率转换与发电设备直接相关，在建设光伏电站时，需要选择合适的发电设备。目前，光伏电站的分布式发电系统中的电力装置包括1 MW 以下的方阵和MPPT 等。在光伏电站中，不同设备的功率不同，需要对配电系统设备进行合理的选型，以保证能够满足实际的发电需要，从而从根本上提高发电效率。

4.3 加强安全质量检查

要想提高光伏电站的发电安全性，必须做好各项基础工作，重视对系统质量和安全的检查。要加强设备统一调度与管理，由专人负责日常检修、保养，强化技术人员的安全知识培训，提升操作规范性和精细化管理水平，有效排查各类安全隐患，筑牢发电安全防线，提升发电效率。例如，要重视太阳能电池接收机的使用，注意保持其清洁，防止出现灰尘堆积等问题，避免降低发电效率。

4.4 加强定期维护

光伏电站需要进行加强定期维修。在光伏电站的运行中，许多因素都会对光伏电站的实际发电量产生一定影响。例如，光伏电站主要利用太阳能电池板吸收太阳能，但由于长期使用，太阳能电池板会被厚厚的尘土和积雪覆盖，从而对光伏发电的稳定运行产生很大影响。为了提高光伏电站的综合效益，必须加强对电网设备的维修，对电网设备进行定期维修可以提高光伏电站的发电效率。