1、火灾隐患和防火措施
1.1 组件热斑
热斑现象是光伏发电系统【tǒng】的一种典型【xíng】故障，如【rú】图1所示，它不仅会降低系统的【de】发电【diàn】效率，也容易带来安全问题，组件【jiàn】内【nèi】部原因形成的热【rè】斑有组件的【de】虚焊，它容易引起电阻增加【jiā】，导致【zhì】组件发热。高温下严重的热斑会导致电池局部烧毁、焊点熔化【huà】、栅线【xiàn】毁【huǐ】坏【huài】、封装【zhuāng】材【cái】料【liào】老化【huà】等永久性损坏，局部过热【rè】还可能导致玻【bō】璃破【pò】裂、背板【bǎn】烧穿，甚至组件自燃、发生火灾【zāi】，所以【yǐ】热斑【bān】一直是电站运维过【guò】程中最受关注的【de】问题。
电池片的【de】漏【lòu】电，会【huì】对电池的正常工作带来影响，从而充当负载【zǎi】，消耗其他正常电【diàn】池的电【diàn】量;二极管的可靠【kào】性【xìng】差【chà】，得不到及时【shí】的旁通。另【lìng】外组件其他因素，如外部【bù】遮挡和组件材【cái】料阻燃性差，都可能【néng】会【huì】引【yǐn】起光伏电站的起火。
预防措施：可【kě】使用手【shǒu】持红外热像【xiàng】仪或无人机定期对光伏区的组件进行扫描，通过测试结果对组件的【de】质量进行【háng】评【píng】价【jià】，由于目前对【duì】热斑温度范围没有统一【yī】的标准，部分企【qǐ】业【yè】以夏季和非夏【xià】季【jì】进行定义，如夏季【jì】，环境温度大【dà】于35℃时，组件玻璃【lí】面的温度大于90℃。非【fēi】夏季时，玻璃面的温度极差大于等【děng】于20℃作为热【rè】斑【bān】判断的标准。由于【yú】组件【jiàn】的正常工作温度【dù】范围一般【bān】在-40～+85℃，因此【cǐ】，当温度持【chí】续超过85℃后，建【jiàn】议更换组件【jiàn】。
1.2 组件接线盒故障
接线盒承接来自组件【jiàn】的【de】输【shū】出能【néng】量，是载【zǎi】体【tǐ】和中间器，接【jiē】线盒中的二极【jí】管击穿【chuān】、二极管的短【duǎn】路或失效、组件正负极引出线虚【xū】接【jiē】、接【jiē】线盒【hé】开裂是常见的问题点，若接【jiē】线盒的密【mì】封性比较差，空气和水汽【qì】易侵入，内【nèi】部的元器件电阻增加，加【jiā】快腐蚀，最终也会导致烧毁。接线盒【hé】发热【rè】可能是【shì】接触【chù】不【bú】良或二极管失效，同时【shí】也埋下了安全隐患。二极管内部存在反向电流，温度每升高10℃，反【fǎn】向电流【liú】就会增大一倍【bèi】，反向电流会减【jiǎn】小组【zǔ】件产生的电流，影响组件的功【gōng】率。所【suǒ】以，接线盒【hé】选型时必须具【jù】备优良的散热性，或【huò】作特【tè】殊的散热设计。在日常【cháng】运维【wéi】工作中，建议【yì】利【lì】用红外热像仪定【dìng】期排查接线盒【hé】发【fā】热问【wèn】题，一经发现立即处理。
1.3光伏连接器故障
光伏连接器在系统初始投【tóu】资成本中的占【zhàn】比不足【zú】0.5%，但【dàn】却是光伏系统的关键零部件，它确保着【zhe】系统所发电【diàn】量能够从组【zǔ】件稳定传【chuán】输到逆【nì】变器和用户【hù】端。欧盟 Horizon 2020“Solar Bankability”项目组根据 746 座电站的现场运维数据，给出了电站运维 TOP20 技【jì】术失【shī】效的列表，若只【zhī】考虑失效风险【xiǎn】所【suǒ】造成的发【fā】电量收益损失，“光伏连接器损坏和烧毁”在失【shī】效【xiào】列表中【zhōng】排在第 2 位【wèi】。
连接器的失效主要是由于本【běn】身的质【zhì】量，如【rú】公母连接器对插之后的接触电阻，一【yī】个【gè】优质的连【lián】接器必须具有很低【dī】的接触电阻，并【bìng】且能长期维【wéi】持在低【dī】的接触电阻。根据光伏连接【jiē】器国【guó】际标【biāo】准EN50521，接触【chù】电阻需小【xiǎo】于或【huò】等【děng】于5mΩ。失效【xiào】的【de】第2个原因是不同品牌之间的连接器【qì】互插，由于技术和产【chǎn】品材【cái】料存【cún】在差异、生产过程和质量标【biāo】准存在差异、公差不【bú】一致和原材【cái】料不同等【děng】问【wèn】题，因【yīn】而无法保证100%匹【pǐ】配【pèi】。倘若强行互插，会导致【zhì】温升、接触电阻增【zēng】高和【hé】IP等级无法保证的问题，进而严重影【yǐng】响电站的发电效率和安全。TÜV和UL都出过书面【miàn】声明，不支持【chí】不同【tóng】厂家的连【lián】接器互插应用。如果一定【dìng】要使【shǐ】用【yòng】的话，最【zuì】好【hǎo】提前做匹配性测【cè】试。
如图【tú】2所示为对某电站利【lì】用红外热成像仪对优【yōu】、劣质光伏连接器工作时的温【wēn】度进行热成像，显然劣质【zhì】光伏连【lián】接【jiē】器【qì】工作时温【wēn】度更高【gāo】[1]。因【yīn】此，在连【lián】接器选【xuǎn】型【xíng】时，要选择【zé】优质的连接器。
1.4直流电弧
据第【dì】三【sān】方机构调查，光伏电站【zhàn】40%以上的起火事故因【yīn】直流电弧【hú】故障所致【zhì】，国际标【biāo】准【zhǔn】如NEC 690.11要求对于光伏【fú】系统中任意2个带【dài】电部件间的电压超过【guò】80V以上的，必须【xū】具备直流【liú】电弧检测和保护能力【lì】。
组串正负【fù】极性【xìng】之间的【de】高压之【zhī】间产生电【diàn】弧，组串不发电时，电压表现为开路【lù】电压【yā】，一【yī】般最高可【kě】达700V以【yǐ】上。光【guāng】伏电池系统是一【yī】种直流电的发电【diàn】装【zhuāng】置，其造成【chéng】的【de】故障电弧称之为“直流【liú】故障电【diàn】弧”，此与【yǔ】一【yī】般交流故障电弧最大不同处在【zài】于其没有【yǒu】相位改变所造成的闲歇性周期现【xiàn】象。换句话说，一【yī】旦发生了【le】直【zhí】流故障电弧，高热现【xiàn】象将会维持直【zhí】至电源【yuán】来源消失。由于故【gù】障电弧产生的高热【rè】可达摄氏1,000度【dù】以【yǐ】上，因此不【bú】仅会造成周遭的绝缘物质分解【jiě】或碳化而【ér】失【shī】去绝缘的功效，同时也容易导致邻近【jìn】的物质达到燃点【diǎn】而被点【diǎn】燃起火【huǒ】，如图4左为某电【diàn】站汇流箱起火烧毁，从烧毁照片观察，主【zhǔ】要集【jí】中在断路器【qì】上的输入【rù】和输出端，端子【zǐ】上温【wēn】度最高，而熔断器和光伏电缆未见燃烧痕迹，可以排除线缆接触不良或短【duǎn】路等引起熔断器上的拉【lā】弧现【xiàn】象【xiàng】。图4右为组串与汇【huì】流箱【xiāng】内的接线不牢【láo】固，存【cún】在虚接现象【xiàng】，在运行过程中不【bú】良接触引起【qǐ】电流拉弧，高【gāo】温把熔【róng】断【duàn】丝座融掉引起【qǐ】短路，烧掉汇流箱。
1.5其他原因
一般来说：直流电弧、大自【zì】然的【de】野【yě】火、人为的明火源【yuán】都【dōu】可能造成火灾。
图5为【wéi】某山地【dì】光伏电站发生火灾，地表有一定的植【zhí】被，光【guāng】伏区杂草过多【duō】，因冬【dōng】季【jì】天干物噪，植被易燃，有明火即可发【fā】生火灾。另【lìng】外区内区外未做有效【xiào】的防【fáng】护【hù】隔离，导致火情蔓【màn】延【yán】至光伏区。
防范措施：
1)对光伏厂区的每个角落做到全面监控。
2)参【cān】照《DL 5027-2015电力设备典【diǎn】型消防【fáng】规程》中的要求，检查站内消防设【shè】施的配【pèi】备、安全情况，确保其完【wán】备【bèi】可【kě】用。
3)要做好突【tū】发火情的应急处【chù】置措【cuò】施【shī】，组织员工进行【háng】一次实战演练，提高员工【gōng】的【de】应对火灾的【de】能力和防【fáng】火救护能力。
4)加强电缆沟、竖【shù】井、桥【qiáo】架【jià】穿墙【qiáng】处的【de】防火封堵【dǔ】，电缆沟内【nèi】禁止存放易燃【rán】、可燃、助燃物品，杂物要清【qīng】理干净。
5)冬【dōng】季【jì】风大草干，烧山、祭祀等习俗极易引发火灾，需要厂区植被进行清理，具【jù】备条件【jiàn】的电站要做好与外【wài】界区域【yù】的防火消防隔离;重点防【fáng】火【huǒ】部位在明显【xiǎn】位置悬挂禁烟、禁【jìn】火【huǒ】警【jǐng】示牌。做好外来人员【yuán】的安全教【jiāo】育和监督管【guǎn】理。
6)电站【zhàn】要在特殊季节、时段，开展特巡、专巡【xún】，时刻【kè】保持火灾警【jǐng】戒状【zhuàng】态【tài】，发现【xiàn】火情及时【shí】处置、处理。
2、自然灾害隐患和防范措施
2.1 洪水
光伏【fú】电站遭受洪涝【lào】灾害影响的源头是由于其【qí】在【zài】电站设计之初未【wèi】依照【zhào】正确的规范标【biāo】准进行设计。在光【guāng】伏电站设【shè】计、施工过程中，应对【duì】洪【hóng】涝【lào】灾【zāi】害时通常采用【yòng】结构性防洪和人工【gōng】防【fáng】洪两种方式。结构性防洪通常体现在【zài】设计阶段，设计时参照洪水评【píng】价影响报告【gào】。
对于【yú】处于【yú】不同区域的光【guāng】伏【fú】电【diàn】站，防洪【hóng】标准应当区【qū】别对【duì】待【dài】，不同地理位置防洪等级【jí】与标准存在较大【dà】差异，对于邻江、邻海地区通【tōng】常会采【cǎi】用+0.5 m的安全超【chāo】高，对于山区部【bù】分【fèn】还要另外考虑山洪带【dài】来的影响增设桩基高程。
目前对于大多【duō】数【shù】项【xiàng】目，设计单位【wèi】通【tōng】常考虑以 50 年一遇的最高内【nèi】涝水【shuǐ】位【wèi】作【zuò】为参考标【biāo】准【zhǔn】增设超高，实际情况会根据地理位【wèi】置和防洪标准设计而有所调整。
【防范措施】
谨慎选址：在水【shuǐ】文条【tiáo】件方面【miàn】要多方【fāng】考虑短时【shí】最大降水雨量、积水深度、洪水水位、排【pái】水【shuǐ】条件等，上述因素将直接【jiē】影响光【guāng】伏系【xì】统的支架系统、支架【jià】基础【chǔ】的【de】设计以【yǐ】及电【diàn】气设备【bèi】的安【ān】装【zhuāng】高度。积【jī】水深度高，则组件以及其他电气设备的安【ān】装高度就要高。洪水水位影响支架基【jī】础的安全。排水条件差，则【zé】导【dǎo】致基础甚至金【jīn】属支架长期浸【jìn】水。
增设排水【shuǐ】系统等【děng】防护系统：强降水对电【diàn】站的影响主要是雨水【shuǐ】浸泡，地面电站、渔光互补电【diàn】站及水面【miàn】电站都应根据【jù】所在地【dì】的气象【xiàng】和水文条件设置相应的排水设【shè】施，或者在强【qiáng】降水【shuǐ】来临前增设临【lín】时排【pái】水【shuǐ】设施。
升压【yā】站、配电室【shì】、水泵房、箱变、电缆沟等设施设备易【yì】发生淹盖地点，应提【tí】前【qián】做好疏【shū】堵措【cuò】施。
小面【miàn】积或电站处理能力范围内的水【shuǐ】土流失、塌【tā】陷【xiàn】问题，电站发现后应积极组【zǔ】织回【huí】填，防止隐患【huàn】进一步【bù】扩大。
制【zhì】定应急预案：电站安全生【shēng】产第一责【zé】任【rèn】人要【yào】结合本单位的防【fáng】汛【xùn】工作特点，制定【dìng】合【hé】理的【de】防汛措施和【hé】应急预案，对可能引发电站设备【bèi】损失、影响电站安全的事项进行恰当的应急处置和【hé】安全评估;有效【xiào】预防、降低强【qiáng】降雨导致【zhì】的山【shān】体【tǐ】滑坡【pō】、泥【ní】石【shí】流、塌方等自然灾害及电站【zhàn】设备基础塌陷、道路冲毁等造成的【de】不利影响，密切关注天气预报及变化过程，对雨【yǔ】情、水【shuǐ】情、汛情要【yào】有足够【gòu】的敏感性，并及时掌握发展趋【qū】势【shì】，提【tí】前做好【hǎo】应急物资储备(如【rú】沙袋、排水泵、电源【yuán】盘等)，一【yī】旦设备【bèi】停电要尽快查找原因，尽早恢【huī】复【fù】设备运行。
2.2 暴风
2017年某光【guāng】伏电站遭遇大风及【jí】沙尘【chén】暴袭击，直到16点分【fèn】大风才【cái】停止。期间平【píng】均风速16m/s，瞬时风速达30m/s，瞬间风力【lì】达到【dào】9级，并【bìng】出【chū】现沙【shā】尘暴约半【bàn】小时，最小能见度为299米，大风共持续近6小时【shí】，暴风【fēng】过【guò】后，多【duō】个支架单元【yuán】的光伏组件被吹落。
防范措施：
1) 提高光【guāng】伏支架、组件【jiàn】压块等的强度设计要【yào】求，合理选择【zé】具【jù】有更优抗风能【néng】力的组【zǔ】件倾角。对于风抗较大【dà】的地【dì】方应加【jiā】强支【zhī】架强度设计，尽【jìn】量采用强度较高的镀锌钢材支【zhī】架。
2) 为了【le】将暴风造【zào】成的损【sǔn】失减到最【zuì】低，应“先在预防【fáng】，重在管理【lǐ】”，建设和运营期都要建【jiàn】立防【fáng】台风【fēng】应急预案，建立【lì】防台【tái】风工【gōng】作程序化【huà】、规范【fàn】化、制度化的响应【yīng】机制，采取有效措施。
3) 对光伏区【qū】组件【jiàn】压块及其【qí】螺栓【shuān】、支架立柱紧【jǐn】固件进行抽验工作，特别春季、秋【qiū】季大风来【lái】临之前制定【dìng】专项抽检计划，根据螺栓【shuān】滚【gǔn】动【dòng】检修的执【zhí】行【háng】和日常【cháng】巡视时的【de】实际松动【dòng】情况，确定螺栓【shuān】的【de】抽检紧固比例【lì】，判断【duàn】评估螺栓的【de】紧固程度，确保大风期间组【zǔ】件不受损失。由于人工操作因个人力道不同【tóng】，松紧程度不一，施工时需采用专业的安装工【gōng】具，如电动【dòng】力矩扳手。
4) 在日常运维时，加强阵列巡检力度，及时紧固松动压块。
3、光伏保险
中国人保【bǎo】财险按照产业链分【fèn】布推【tuī】出了多种形式的光【guāng】伏保险，包括面向【xiàng】组【zǔ】件制【zhì】造商推出的25年功率保【bǎo】障险，面向【xiàng】电站【zhàn】建【jiàn】造商的职业责任险，面【miàn】向已建【jiàn】成【chéng】电站【zhàn】的财产险及机器损坏险、利【lì】润损失险、公众责【zé】任【rèn】险，以及电站并网运行后的发电收入损失补【bǔ】偿险【xiǎn】。
财产【chǎn】一切险【xiǎn】的保障范围：承保自然【rán】灾害、意外事故【gù】等导【dǎo】致【zhì】的光伏电站的【de】直接财产损失。
1)自然灾害：指雷击【jī】、暴雨、洪水、暴【bào】风、龙卷风、冰雹、台风、飓风、沙尘暴、暴雪、冰凌、地震【zhèn】、突发性【xìng】滑【huá】坡、崩塌、泥【ní】石流、地面突然下陷【xiàn】下沉等其【qí】他人【rén】力不可抗拒的破坏【huài】力强大的【de】自然现象【xiàng】。
2)意外【wài】事【shì】故【gù】：指不【bú】可预【yù】料的、被保险人无法控【kòng】制并【bìng】造成物质损失的突发性事件，如：火灾、爆炸。
间接损【sǔn】失保【bǎo】险：运营中断【duàn】与额外费用保险，承保【bǎo】自【zì】然【rán】灾害、意外事故等导致光伏电站运【yùn】营【yíng】中断的【de】间接损【sǔn】失，包括预期发电【diàn】量和补贴的【de】减损以及固定成本的增加。
电站可以根据实际情况选择合适的保险，尽可能的减少财产损失。
4、小结
安全保障是分布式光伏系【xì】统运维的一项重要工【gōng】作【zuò】，本文详细说明【míng】了光伏【fú】系统【tǒng】的运【yùn】维【wéi】工作【zuò】有可能发生的安全风险，包括火灾【zāi】隐患【huàn】、自然【rán】灾害【hài】隐患等等，光【guāng】伏发电作为一个快速发展中的行业，在设计、施工、设备质量【liàng】控制等各【gè】个环节都容易发生漏洞，运维工作应【yīng】该多管【guǎn】齐下，加强管理【lǐ】，防患【huàn】于【yú】未然，才能减少工【gōng】作中的安全【quán】风险。
参考文献：
[1] 时剑, 童红. 关于光【guāng】伏连接【jiē】器【qì】对光伏电站投资【zī】回报【bào】影响的分析[J]. 太阳能, 2016(11):9-21.
[2] 孙【sūn】润曦【xī】, 黄田田. 长三角区光伏电站的防洪【hóng】措施及其效【xiào】用【yòng】研究[J]. 太阳能, 2017(9):9-21.
【作者介绍】：
陈建【jiàn】国：硕士，8年以【yǐ】上【shàng】光伏从业经历，行业资深【shēn】专业【yè】人士，精通光【guāng】伏系统设计【jì】软【ruǎn】件，在光伏组件、电站性【xìng】能评估、光伏系统设【shè】计、电站三维建模、电站运营大数【shù】据分析、电站运维技【jì】术和【hé】培训、电【diàn】站技改和【hé】优化、电【diàn】站远程智能【néng】营维【wéi】系【xì】统等领域有丰富的从业经验。
