任運(yùn)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(biāo)，近些年來國內(nèi)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(yùn)行維護(hù)，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，通過識別在光伏電站運(yùn)維期的關(guān)鍵因素，提供解決措施的實踐供同行們參考。

關(guān)鍵詞：石化企業(yè)；光伏電站；運(yùn)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(zhuǎn)的趨勢。國內(nèi)外不少化工能源企業(yè)提出了排放的目標(biāo)，并且不少企業(yè)已經(jīng)在自用廠房和合作伙伴廠房建設(shè)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)，如何更好的開展光伏電站的運(yùn)行維護(hù)，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，通過識別光伏電站運(yùn)維期的關(guān)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(shè)運(yùn)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(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)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(dāng)前石化企業(yè)在自有物業(yè)房頂建設(shè)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(shè)，也有在加油站、加油船上建設(shè)。此外，還有直接對外投資在合作伙伴廠房屋頂建設(shè)分布式光伏電站并持有運(yùn)營以及探索建設(shè)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(shè)光伏電站，鑒于自發(fā)自用模式，用電方較為關(guān)注安全穩(wěn)定的電能供給。因此，如何安穩(wěn)長滿優(yōu)的運(yùn)行好光伏電站，確保運(yùn)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(shè)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(zāi)一般為E類火災(zāi)，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(cè)高壓是斷開不了的。這給消防員帶來很大的觸電風(fēng)險。因此，采取措施預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生意義重大。

2.1消除人的不安全行為引起的火災(zāi)。

在光伏電站火災(zāi)事故中，如何控制點火源非常關(guān)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(zāi)。在連接光伏組件組串的MC4標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)把接頭放在光伏組件北面的支架槽內(nèi)，不得暴露在兩個組件之間，防止下雨雨水入侵導(dǎo)致短路起火。

2.2電氣設(shè)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(dá)到防爆要求，取得認(rèn)證。有研究認(rèn)為，在光伏電站火災(zāi)中由直流電弧引起的占40%。在直流電源側(cè)，有光伏組件、匯流箱、逆變器等等電氣設(shè)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(yīng)使用合格電纜、阻燃電纜和其他合格的電氣設(shè)備。

2.3防止外部環(huán)境變化產(chǎn)生點火源引起火災(zāi)

在第三方合作伙伴廠房屋頂建設(shè)分布式光伏電站，屋頂?shù)乃袡?quán)和管理權(quán)為合作伙伴，在長達(dá)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?zé)煔?、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(shè)備等等。這些都會產(chǎn)生點火源引起火災(zāi)。

2.4消防設(shè)施與防控措施

一般在石化企業(yè)自用物業(yè)建設(shè)分布式光伏電站時已按照石化企業(yè)要求配備消防設(shè)備設(shè)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(shè)備著火配備必要的滅火器。為方便人員發(fā)現(xiàn)初起火災(zāi)發(fā)生時，能及時拿到滅火器進(jìn)行滅火。應(yīng)在屋頂入口處以及在發(fā)生火災(zāi)風(fēng)險等級高的設(shè)備附近擺放，并在醒目位置張貼標(biāo)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(yīng)加裝遮陽板等防護(hù)設(shè)施，嚴(yán)禁不使用滅火箱直接讓滅火器裸露在外。還要預(yù)防雷電。要按照要求對防雷設(shè)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(yùn)維作業(yè)安全風(fēng)險及防控措施

無論光伏電站還是其他電站，運(yùn)行維護(hù)期間防范人員觸電都是關(guān)注點，眾多文獻(xiàn)進(jìn)行了研究。本文對防控高處墜落進(jìn)行探討。標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)廠房屋頂一般為混凝土結(jié)構(gòu)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)過程中。一般工業(yè)廠房會設(shè)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(biāo)準(zhǔn)《變電站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T5457-2012）相比，要求強(qiáng)制設(shè)置護(hù)籠，攀登高度大于10m時采用多段梯，梯段水平交錯布置，并設(shè)梯間平臺，安全防護(hù)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)更高。但運(yùn)維人員要從無護(hù)籠的便利中轉(zhuǎn)變思維與行為，不能再隨身攜帶過大的工具，且應(yīng)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(yīng)到達(dá)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(yù)防在屋面的彩鋼瓦薄弱環(huán)節(jié)處產(chǎn)生塌陷導(dǎo)致人員墜落。一般屋面會設(shè)置采光帶，常見的采光帶材質(zhì)為PVC，不抗老化。從本質(zhì)安全的角度出發(fā)應(yīng)更換為抗老化的采光帶，另外還可在屋面的采光帶處設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)。定期對彩鋼瓦進(jìn)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(shù)培訓(xùn)考核管理規(guī)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(yùn)維人員，要經(jīng)高處作業(yè)特殊培訓(xùn)并取得相應(yīng)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(yáng)塵、廢水。運(yùn)輸車輛進(jìn)場時帶來的揚(yáng)塵，在施工安裝期間切割、搬運(yùn)引起的噪音，這些都隨著施工的結(jié)束自然消散。在環(huán)保驗收時核實施工時當(dāng)?shù)刂車h(huán)境造成的破壞有無按照規(guī)定進(jìn)行恢復(fù)。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(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(shè)破壞的植被是否恢復(fù)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(shè)備可能產(chǎn)生的不良環(huán)境影響，核實采購質(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)過特殊處理）無光污染產(chǎn)生；變壓器、逆變器是否符合標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行中是否產(chǎn)生不正常噪聲污染。最后，要嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保“三同時"管理規(guī)定，清洗組件后的廢水排放設(shè)施要與主體工程配套銜接，同時竣工?？傊?，通過檢查和整改能為正式運(yùn)維營造清潔環(huán)保的基礎(chǔ)。

4.2運(yùn)維期環(huán)保管理

正常運(yùn)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(jìn)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(yīng)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(dāng)?shù)卣筮M(jìn)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(yùn)維過程中的環(huán)境保護(hù)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(yùn)維云平臺介紹

5.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺通過監(jiān)測光伏站點的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)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(shè)備檔案，運(yùn)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(yīng)用場所

目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是：廣大農(nóng)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(jié)構(gòu)

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(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進(jìn)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(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

5.4系統(tǒng)功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)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(dāng)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(jī)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(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價，峰值功率等基本參數(shù)。

●統(tǒng)計當(dāng)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(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

●顯示當(dāng)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(cè)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(cè)的數(shù)據(jù)。

●展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。

●展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)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(cè)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(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。

●平臺運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。

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

5.4.3運(yùn)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(yùn)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(jī)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(hù)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(shù)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(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。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(yīng)明確計量點，計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外，還應(yīng)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(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)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(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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(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(hù)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(yùn)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(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補(bǔ)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(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點接入配電系統(tǒng)。

此類分布式光伏裝機(jī)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(jī)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(zhì)量以及和調(diào)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(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(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(shè)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(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：

6、結(jié)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(yùn)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(yùn)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(yùn)維的基礎(chǔ)，不斷提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，促進(jìn)綠色低碳潔凈能源的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

1. 黃萬東.石化企業(yè)對光伏電站運(yùn)維管理的思考與實踐[J].中國化工貿(mào)易，2020年5月

2. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)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(yùn)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(guān)的研究和應(yīng)用。