任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為實現(xiàn)綠色發(fā)展的目標，近些年來國內外不少能源化工企業(yè)進入光伏發(fā)電領域。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)保管理等方面進行思考，通過識別在光伏電站運維期的關鍵因素，提供解決措施的實踐供同行們參考。

關鍵詞：石化企業(yè)；光伏電站；運維管理；消防安全

在新時代綠色發(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)提出了排放的目標，并且不少企業(yè)已經(jīng)在自用廠房和合作伙伴廠房建設光伏電站，獲取清潔能源。因此，進入全新領域的石化企業(yè)，如何更好的開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)保管理等方面進行思考，通過識別光伏電站運維期的關鍵因素，提供實踐的解決措施供同行們參考。

1、石化企業(yè)建設運營光伏電站的模式

分布式光伏發(fā)電為采用太陽能光伏組件，通過光生伏打效應將太陽能直接轉換為電能。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房屋頂建設分布式光伏電站并持有運營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)廠房屋頂建設光伏電站，鑒于自發(fā)自用模式，用電方較為關注安全穩(wěn)定的電能供給。因此，如何安穩(wěn)長滿優(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，在要求防爆的場所IECZone2區(qū)域也布置了太陽能光伏組件。此外，由于光伏電站的火災一般為E類火災，在消防員滅火時要切斷所有電源，但是光伏陣列是一個能產(chǎn)生高壓電的隱形電源，它的直流側高壓是斷開不了的。這給消防員帶來很大的觸電風險。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，如何控制點火源非常關鍵。首先要控制人的不安全行為，不專業(yè)的檢修和誤操作使光伏電站系統(tǒng)出現(xiàn)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，沒有采用專用工具緊鎖MC4接頭，會失去防水效果。接頭放置位置不合適也會引起短路起火。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(qū)域安裝的光伏系統(tǒng)，特別是電纜封裝部位、太陽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，整個電站的接頭上萬個。任何接頭的松動都會引起直流電弧。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)生點火源引起火災

在第三方合作伙伴廠房屋頂建設分布式光伏電站，屋頂?shù)乃袡嗪凸芾頇酁楹献骰锇椋陂L達25年合作期期間，廠家可能還會繼續(xù)使用廠房屋頂，在屋面堆放易燃易爆物品、開口排放高溫煙氣、工人對屋頂彩鋼瓦進行打磨除銹噴漆甚至誤操作電氣設備等等。這些都會產(chǎn)生點火源引起火災。

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火配備必要的滅火器。為方便人員發(fā)現(xiàn)初起火災發(fā)生時，能及時拿到滅火器進行滅火。應在屋頂入口處以及在發(fā)生火災風險等級高的設備附近擺放，并在醒目位置張貼標識。微觀選址擺放時，盡量選擇在陰涼遮陽處，實在不能避免長時間太陽直射時，則應加裝遮陽板等防護設施，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(qū)域每年不少于2次。

3、運維作業(yè)安全風險及防控措施

無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注點，眾多文獻進行了研究。本文對防控高處墜落進行探討。標準化工業(yè)廠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，高處墜落風險居高。

高處墜落的風險識別與防控。高處墜落較多發(fā)生在攀爬及在屋面作業(yè)過程中。一般工業(yè)廠房會設置鋼直爬梯通往屋面，執(zhí)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規(guī)程》（DL/T5457-2012）相比，要求強制設置護籠，攀登高度大于10m時采用多段梯，梯段水平交錯布置，并設梯間平臺，安全防護設施標準更高。但運維人員要從無護籠的便利中轉變思維與行為，不能再隨身攜帶過大的工具，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，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(jié)處產(chǎn)生塌陷導致人員墜落。一般屋面會設置采光帶，常見的采光帶材質為PVC，不抗老化。從本質安全的角度出發(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)。定期對彩鋼瓦進行檢查，不能兩人同時踩踏在一塊瓦面上，同時作業(yè)時要有合理間隔，降低單體瓦面的載荷。

按照《特種作業(yè)人員安全技術培訓考核管理規(guī)定》（總局30號令）要求，經(jīng)常在屋頂進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。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。運輸車輛進場時帶來的揚塵，在施工安裝期間切割、搬運引起的噪音，這些都隨著施工的結束自然消散。在環(huán)保驗收時核實施工時當?shù)刂車h(huán)境造成的破壞有無按照規(guī)定進行恢復。施工時廢水排放是否合規(guī)，是否對周邊環(huán)境造成污染，相關污漬是否清除干凈；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，是否按要求進行打包回收；施工時臨時物料（水泥、沙石等）堆放場地，退場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敦促承包商整改到位。

此外，還要注意各類電氣設備可能產(chǎn)生的不良環(huán)境影響，核實采購質量是否可靠。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)過特殊處理）無光污染產(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(zhí)行環(huán)?！叭瑫r"管理規(guī)定，清洗組件后的廢水排放設施要與主體工程配套銜接，同時竣工?？傊ㄟ^檢查和整改能為正式運維營造清潔環(huán)保的基礎。

4.2運維期環(huán)保管理

正常運維期，會產(chǎn)生一般固體廢物和生活垃圾，清洗太陽能組件時產(chǎn)生一般廢水，更換電池也會產(chǎn)生危險廢物（廢舊電池）。因此，維修過程中對產(chǎn)生的一般固體廢物合理進行分類并及時處理；在清洗組件時采用清潔環(huán)保的清洗劑，產(chǎn)生的廢水引流至相應的排水系統(tǒng)中排放；要規(guī)劃好垃圾桶的擺放位置，按照當?shù)卣筮M行垃圾分類；不間斷電源電池如若有膨脹變形及漏液現(xiàn)象，需及時更換，廢電池交由專業(yè)公司處理，不可隨意處置造成環(huán)境污染。

上述生產(chǎn)運維過程中的環(huán)境保護措施，要制定工作程序形成操作規(guī)程，監(jiān)督員工執(zhí)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監(jiān)測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

5.2應用場所

目前我國的兩種分布式應用場景分別是：廣大農村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

5.3系統(tǒng)結構

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表，通過網(wǎng)關將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務器，并將數(shù)據(jù)進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時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(tǒng)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都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權限范圍監(jiān)視分布在區(qū)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、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(shù)量，裝機容量，實時發(fā)電功率。

●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計社會效益。

●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，峰值功率等基本參數(shù)。

●統(tǒng)計當前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。

5.4.1.3逆變器狀態(tài)

●逆變器基本參數(shù)顯示。

●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。

●直流側電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。

5.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計

●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表。

5.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表

5.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、直流側的數(shù)據(jù)。

●展示當前逆變器接入組件數(shù)量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。

●展示逆變器型號及廠商。

5.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

5.4.2事件記錄

●操作日志：用戶登錄情況查詢。

●短信日志：查詢短信推送時間、內容、發(fā)送結果、回復等。

●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關離線狀況。

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

5.4.3運行環(huán)境

●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實時監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)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(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類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(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術規(guī)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380V并網(wǎng)，以當?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準。這類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，計量點設置除應考慮產(chǎn)權分界點外，還應考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T448的相關規(guī)定，以及相關標準、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足國家電網(wǎng)公司關于智能電能表的相關標準。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(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的遠程自動采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時在企業(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(shù)據(jù)均應上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，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)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質量，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量監(jiān)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(tǒng)圖如下。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類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(jù)《國家能源局關于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設有關事項通知》（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，需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術要求的前提下，通過內部多點接入配電系統(tǒng)。

此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過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，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。

光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質量，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量監(jiān)測裝置。

上圖為一個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)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設置)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至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

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，在運維時都要確保安全穩(wěn)定的電能供給。要從消防安全、作業(yè)運維時防止高處墜落、光伏電站環(huán)保管理等方面夯實光伏電站運維的基礎，不斷提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，促進綠色低碳潔凈能源的發(fā)展。

【參考文獻】

1. 黃萬東.石化企業(yè)對光伏電站運維管理的思考與實踐[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(jiān)測系統(tǒng)解決方案.2021.09版

作者簡介：

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智能電網(wǎng)供配電相關的研究和應用。