胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：為實(shí)現綠色發(fā)展，近些年來(lái)國內外不少能源化工企業(yè)進(jìn)入光伏發(fā)電領(lǐng)域。如何做好光伏電站的運行維護，成為石化企業(yè)不得不思考的重要課題。本文從分布式光伏電站消防安全、作業(yè)安全、環(huán)保管理等方面進(jìn)行思考，通過(guò)識別在光伏電站運維期的關(guān)鍵因素，提供解決措施的實(shí)踐供同行們參考。

關(guān)鍵詞：石化企業(yè)；光伏電站；運維管理；消防安全

在新時(shí)代綠色發(fā)展大背景下，能源的潔凈化已經(jīng)成為一種不可逆轉的趨勢。國內外不少化工能源企業(yè)提出了，并且不少企業(yè)已經(jīng)在自用廠(chǎng)房和合作伙伴廠(chǎng)房建設光伏電站，獲取清潔能源。因此，進(jìn)入全新領(lǐng)域的石化企業(yè)，如何更好的開(kāi)展光伏電站的運行維護，這成為我們不得不思考的重要課題。本文從分布式光伏電站消防安全、作業(yè)安全、環(huán)保管理等方面進(jìn)行思考，通過(guò)識別光伏電站運維期的關(guān)鍵因素，提供實(shí)踐的解決措施供同行們參考。

1、石化企業(yè)建設運營(yíng)光伏電站的模式

分布式光伏發(fā)電為采用太陽(yáng)能光伏組件，通過(guò)光生伏打效應將太陽(yáng)能直接轉換為電能。電力的輸出一般為自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式。當前石化企業(yè)在自有物業(yè)房頂建設分布式電站，一般在非危險倉庫或者一般倉庫屋頂進(jìn)行建設，也有在加油站、加油船上建設。此外，還有直接對外投資在合作伙伴廠(chǎng)房屋頂建設分布式光伏電站并持有運營(yíng)以及探索建設大型地面電站。

而不管在自有物業(yè)還是合作伙伴工業(yè)廠(chǎng)房屋頂建設光伏電站，鑒于自發(fā)自用模式，用電方較為關(guān)注安全穩定的電能供給。因此，如何安穩長(cháng)滿(mǎn)優(yōu)的運行好光伏電站，確保運行期間人員安全、環(huán)境友好，是值得研究的課題。

2、分布式光伏電站防火防爆措施探討

部分石化企業(yè)在自有物業(yè)建設分布式光伏時(shí)，在要求防爆的場(chǎng)所IECZone2區域也布置了太陽(yáng)能光伏組件。此外，由于光伏電站的火災一般為E類(lèi)火災，在消防員滅火時(shí)要切斷所有電源，但是光伏陣列是一個(gè)能產(chǎn)生高壓電的隱形電源，它的直流側高壓是斷開(kāi)不了的。這給消防員帶來(lái)很大的觸電風(fēng)險。因此，采取措施預防火災的發(fā)生意義重大。

2.1消除人的不安全行為引起的火災。

在光伏電站火災事故中，如何控制點(diǎn)火源非常關(guān)鍵。首先要控制人的不安全行為，不專(zhuān)業(yè)的檢修和誤操作使光伏電站系統出現短路、接觸不良、電弧、電火花等火源引起火災。在連接光伏組件組串的MC4標準快速接頭時(shí)，沒(méi)有采用專(zhuān)用工具緊鎖MC4接頭，會(huì )失去防水效果。接頭放置位置不合適也會(huì )引起短路起火。一般應把接頭放在光伏組件北面的支架槽內，不得暴露在兩個(gè)組件之間，防止下雨雨水入侵導致短路起火。

2.2電氣設備防火防爆的控制

首先，在防爆區域安裝的光伏系統，特別是電纜封裝部位、太陽(yáng)能光伏組件須達到防爆要求，取得認證。有研究認為，在光伏電站火災中由直流電弧引起的占40%。在直流電源側，有光伏組件、匯流箱、逆變器等等電氣設備，整個(gè)電站的接頭上萬(wàn)個(gè)。任何接頭的松動(dòng)都會(huì )引起直流電弧。因此，應使用合格電纜、阻燃電纜和其他合格的電氣設備。

2.3防止外部環(huán)境變化產(chǎn)生點(diǎn)火源引起火災

在第三方合作伙伴廠(chǎng)房屋頂建設分布式光伏電站，屋頂的所有權和管理權為合作伙伴，在長(cháng)達25年合作期期間，廠(chǎng)家可能還會(huì )繼續使用廠(chǎng)房屋頂，在屋面堆放易燃易爆物品、開(kāi)口排放高溫煙氣、工人對屋頂彩鋼瓦進(jìn)行打磨除銹噴漆甚至誤操作電氣設備等等。這些都會(huì )產(chǎn)生點(diǎn)火源引起火災。

2.4消防設施與防控措施

一般在石化企業(yè)自用物業(yè)建設分布式光伏電站時(shí)已按照石化企業(yè)要求配備消防設備設施。對于商業(yè)化的分布式光伏電站，要針對屋頂光伏組件及附屬電氣設備著(zhù)火配備必要的滅火器。為方便人員發(fā)現初起火災發(fā)生時(shí)，能及時(shí)拿到滅火器進(jìn)行滅火。應在屋頂入口處以及在發(fā)生火災風(fēng)險等級高的設備附近擺放，并在醒目位置張貼標識。微觀(guān)選址擺放時(shí)，盡量選擇在陰涼遮陽(yáng)處，實(shí)在不能避免長(cháng)時(shí)間太陽(yáng)直射時(shí)，則應加裝遮陽(yáng)板等防護設施，嚴禁不使用滅火箱直接讓滅火器裸露在外。還要預防雷電。要按照要求對防雷設施定期檢測，每年至少一次，涉及防爆區域每年不少于2次。

3、運維作業(yè)安全風(fēng)險及防控措施

無(wú)論光伏電站還是其他電站，運行維護期間防范人員觸電都是關(guān)注點(diǎn)，眾多文獻進(jìn)行了研究。本文對防控高處墜落進(jìn)行探討。標準化工業(yè)廠(chǎng)房屋頂一般為混凝土結構或彩鋼瓦，離地面高度地面幾米至幾十米。因此，高處墜落風(fēng)險居高。

高處墜落的風(fēng)險識別與防控。高處墜落較多發(fā)生在攀爬及在屋面作業(yè)過(guò)程中。一般工業(yè)廠(chǎng)房會(huì )設置鋼直爬梯通往屋面，執行《固定式鋼梯及平臺安全要求》（GB4053.1-2009）的直爬梯，與電力行業(yè)標準《變電站建筑結構設計技術(shù)規程》（DL/T5457-2012）相比，要求強制設置護籠，攀登高度大于10m時(shí)采用多段梯，梯段水平交錯布置，并設梯間平臺，安全防護設施標準更高。但運維人員要從無(wú)護籠的便利中轉變思維與行為，不能再隨身攜帶過(guò)大的工具，且應將工具放入合格的工具包，防止工具跌落對地面人員造成物體打擊傷害，應到達屋面后采用其他方式傳遞大件工具（清洗光伏組件的工具等）到作業(yè)面。

屋面作業(yè)時(shí)，注意防止臨邊作業(yè)墜落。預防在屋面的彩鋼瓦薄弱環(huán)節處產(chǎn)生塌陷導致人員墜落。一般屋面會(huì )設置采光帶，常見(jiàn)的采光帶材質(zhì)為PVC，不抗老化。從本質(zhì)安全的角度出發(fā)應更換為抗老化的采光帶，另外還可在屋面的采光帶處設置安全防護網(wǎng)。定期對彩鋼瓦進(jìn)行檢查，不能兩人同時(shí)踩踏在一塊瓦面上，同時(shí)作業(yè)時(shí)要有合理間隔，降低單體瓦面的載荷。

按照《特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓考核管理規定》（總局30號令）要求，經(jīng)常在屋頂進(jìn)行巡檢和組件的清洗作業(yè)的運維人員，要經(jīng)高處作業(yè)特殊培訓并取得相應資格證書(shū)。凡患有未控制的高血壓、恐高癥等不適于高處作業(yè)疾患的人員，不得從事高處作業(yè)。

4、探討分布式光伏電站的環(huán)保管理

4.1施工期環(huán)保管理

施工期間，主要存在環(huán)境危害因素為固體廢棄物、噪音、揚塵、廢水。運輸車(chē)輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)帶來(lái)的揚塵，在施工安裝期間切割、搬運引起的噪音，這些都隨著(zhù)施工的結束自然消散。在環(huán)保驗收時(shí)核實(shí)施工時(shí)當地周?chē)h(huán)境造成的破壞有無(wú)按照規定進(jìn)行恢復。施工時(shí)廢水排放是否合規，是否對周邊環(huán)境造成污染，相關(guān)污漬是否清除干凈；施工產(chǎn)生的廢渣廢料（光伏組件包裝物、電纜廢氣邊角料等）是否妥善處理，是否按要求進(jìn)行打包回收；施工時(shí)臨時(shí)物料（水泥、沙石等）堆放場(chǎng)地，退場(chǎng)后是否按要求清理干凈；電纜鋪設破壞的植被是否恢復等等都要核實(shí)敦促承包商整改到位。

此外，還要注意各類(lèi)電氣設備可能產(chǎn)生的不良環(huán)境影響，核實(shí)采購質(zhì)量是否可靠。如核查光伏組件是否符合環(huán)保條件（電池表面涂有防反射涂層，封裝玻璃表面經(jīng)過(guò)特殊處理）無(wú)光污染產(chǎn)生；變壓器、逆變器是否符合標準，運行中是否產(chǎn)生不正常噪聲污染。最后，要嚴格執行環(huán)?！叭瑫r(shí)"管理規定，清洗組件后的廢水排放設施要與主體工程配套銜接，同時(shí)竣工?？傊?，通過(guò)檢查和整改能為正式運維營(yíng)造清潔環(huán)保的基礎。

4.2運維期環(huán)保管理

正常運維期，會(huì )產(chǎn)生一般固體廢物和生活垃圾，清洗太陽(yáng)能組件時(shí)產(chǎn)生一般廢水，更換電池也會(huì )產(chǎn)生危險廢物（廢舊電池）。因此，維修過(guò)程中對產(chǎn)生的一般固體廢物合理進(jìn)行分類(lèi)并及時(shí)處理；在清洗組件時(shí)采用清潔環(huán)保的清洗劑，產(chǎn)生的廢水引流至相應的排水系統中排放；要規劃好垃圾桶的擺放位置，按照當地政府要求進(jìn)行垃圾分類(lèi)；不間斷電源電池如若有膨脹變形及漏液現象，需及時(shí)更換，廢電池交由專(zhuān)業(yè)公司處理，不可隨意處置造成環(huán)境污染。

上述生產(chǎn)運維過(guò)程中的環(huán)境保護措施，要制定工作程序形成操作規程，監督員工執行到位。

5、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

5.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過(guò)監測光伏站點(diǎn)的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶(hù)管理分散在各地的光伏站點(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監測，逆變器監測，發(fā)電統計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶(hù)可通過(guò)WEB端以及APP端訪(fǎng)問(wèn)平臺，及時(shí)掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

5.2應用場(chǎng)所

目前我國的兩種分布式應用場(chǎng)景分別是：廣大農村屋頂的戶(hù)用光伏和工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類(lèi)分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

5.3系統結構

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量?jì)x表，通過(guò)網(wǎng)關(guān)將采集的數據上傳至服務(wù)器，并將數據進(jìn)行集中存儲管理。用戶(hù)可以通過(guò)PC訪(fǎng)問(wèn)平臺，及時(shí)獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結構如圖所示。

5.4系統功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶(hù)都可以通過(guò)WEB瀏覽器根據權限范圍監視分布在區域內各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線(xiàn)、是否并網(wǎng)、當前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。

5.4.1光伏發(fā)電

5.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實(shí)時(shí)發(fā)電功率。

●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計社會(huì )效益。

●柱狀圖展示月發(fā)電量

5.4.1.2電站狀態(tài)

●電站狀態(tài)展示當前光伏電站發(fā)電功率，補貼電價(jià)，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實(shí)時(shí)監測現場(chǎng)環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

5.4.1.3逆變器狀態(tài)

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

●通過(guò)曲線(xiàn)圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線(xiàn)。

●直流側電壓電流查詢(xún)。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢(xún)。

5.4.1.4電站發(fā)電統計

●展示所選電站的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統計報表。

5.4.1.5逆變器發(fā)電統計

●展示所選逆變器的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統計報表

5.4.1.6配電圖

●實(shí)時(shí)展示逆變器交、直流側的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數。

●展示逆變器型號及廠(chǎng)商。

5.4.1.7逆變器曲線(xiàn)分析

●展示交、直流側電壓、功率、輻照度、溫度曲線(xiàn)。

5.4.2事件記錄

●操作日志：用戶(hù)登錄情況查詢(xún)。

●短信日志：查詢(xún)短信推送時(shí)間、內容、發(fā)送結果、回復等。

●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線(xiàn)狀況。

●報警信息：將報警分進(jìn)行分級處理，記錄報警內容，發(fā)生時(shí)間以及確認狀態(tài)。

5.4.3運行環(huán)境

●視頻監控：通過(guò)安裝在現場(chǎng)的視頻攝像頭，可以實(shí)時(shí)監視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。

5.5系統硬件配置

5.5.1交流220V并網(wǎng)

交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。

部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來(lái)說(shuō)，通過(guò)云平臺來(lái)管理此類(lèi)光伏電站非常有必要，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

5.5.2交流380V并網(wǎng)

根據國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點(diǎn)380V并網(wǎng)，以當地電力部門(mén)的審批意見(jiàn)為準。這類(lèi)分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應明確計量點(diǎn)，計量點(diǎn)設置除應考慮產(chǎn)權分界點(diǎn)外，還應考慮分布式電源出口與用戶(hù)自用電線(xiàn)路處。每個(gè)計量點(diǎn)均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規定，以及相關(guān)標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應滿(mǎn)足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標準。用于結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集系統，實(shí)現用電信息的遠程自動(dòng)采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過(guò)匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量，數據均應上傳供電部門(mén)用電信息采集系統，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結算。

部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統圖如下。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規模適中，可通過(guò)云平臺采用光伏發(fā)電數據和儲能系統運行數據，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

5.5.310kV或35kV并網(wǎng)

根據《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿(mǎn)足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶(hù)用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過(guò)內部多點(diǎn)接入配電系統。

此類(lèi)分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過(guò)升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門(mén)對于此規模的分布式光伏電站穩控系統、電能質(zhì)量以及和調度的通信要求都比較高。

光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監測裝置。

上圖為一個(gè)1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過(guò)直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據情況可不設置)，最后經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：

6、結語(yǔ)

總之，石化企業(yè)不管是自用光伏電站還是對外投資的光伏電站，在運維時(shí)都要確保安全穩定的電能供給。要從消防安全、作業(yè)運維時(shí)防止高處墜落、光伏電站環(huán)保管理等方面夯實(shí)光伏電站運維的基礎，不斷提高光伏系統發(fā)電效率，促進(jìn)綠色低碳潔凈能源的發(fā)展。

【參考文獻】

1. 黃萬(wàn)東.石化企業(yè)對光伏電站運維管理的思考與實(shí)踐[J].中國化工貿易，2020年5月

2. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

3. 分布式光伏發(fā)電監測系統解決方案.2021.09版