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的一种【zhǒng】典【diǎn】型故【gù】障【zhàng】，如图【tú】1所示，它不仅会降低系统的发【fā】电效率【lǜ】，也容【róng】易带来安全【quán】问题，组件内部【bù】原【yuán】因形成的热斑有组【zǔ】件的虚【xū】焊【hàn】，它容【róng】易引起电【diàn】阻增加，导致组件发热。高温下严重【chóng】的【de】热斑会导致电池局部【bù】烧毁、焊点熔化、栅线毁【huǐ】坏、封装材【cái】料老化【huà】等永久性损坏，局部【bù】过热【rè】还可能导致玻璃破裂、背板烧穿，甚至组件自【zì】燃、发【fā】生火灾【zāi】，所以热斑一直是【shì】电站运维过程中最受关注的问题。
电池片的漏电，会对电池的正常工作带来【lái】影响，从【cóng】而充当负载，消耗其他正常电池的电量【liàng】;二极管的【de】可靠性【xìng】差【chà】，得【dé】不【bú】到及时【shí】的旁通。另外【wài】组【zǔ】件【jiàn】其他【tā】因素，如【rú】外部遮挡和组件【jiàn】材料阻燃性差，都【dōu】可能会引【yǐn】起光伏电站的起火。
预防措施：可使用【yòng】手持红外热像仪或【huò】无人【rén】机定期【qī】对光伏区的组件进行扫描【miáo】，通过测试结果对组件的质【zhì】量【liàng】进行评价，由于目前对热斑温度范围没有【yǒu】统一【yī】的标准【zhǔn】，部分【fèn】企业以夏季和非夏季进行定义【yì】，如夏季，环境温度大【dà】于35℃时，组件玻璃面的温度大于90℃。非【fēi】夏季时，玻璃【lí】面的温度极差【chà】大【dà】于等于20℃作【zuò】为热斑【bān】判断的标【biāo】准【zhǔn】。由【yóu】于组件的【de】正常工作温【wēn】度范围一般在-40～+85℃，因此，当温度【dù】持【chí】续超过85℃后【hòu】，建议更换组件。
1.2 组件接线盒故障
接线盒承【chéng】接来自【zì】组件的输出能【néng】量，是载【zǎi】体【tǐ】和中间器，接线【xiàn】盒中的二极管【guǎn】击穿【chuān】、二极【jí】管的短【duǎn】路或【huò】失效、组件正负极引出线虚接、接线盒开裂是常见的问题点，若【ruò】接线盒的密封性比较差，空气和水【shuǐ】汽易【yì】侵入，内部【bù】的元器件电阻增【zēng】加，加快腐【fǔ】蚀，最终【zhōng】也会导致烧毁。接线盒发【fā】热可能是接触不良或二极管失效，同时【shí】也埋下了【le】安全隐患。二【èr】极管内【nèi】部存【cún】在【zài】反【fǎn】向【xiàng】电流，温【wēn】度每【měi】升高10℃，反向【xiàng】电流就【jiù】会增大一倍，反向【xiàng】电流会减小组件产生的【de】电流，影响【xiǎng】组件的功率【lǜ】。所以【yǐ】，接线盒【hé】选型时必【bì】须具备【bèi】优良的散热性，或作特殊【shū】的散热设计。在日常运维工作中，建议利【lì】用红【hóng】外热【rè】像仪定期排查接线盒【hé】发热问题，一经发现【xiàn】立即【jí】处理。
1.3光伏连接器故障
光伏连【lián】接【jiē】器在系【xì】统初始投【tóu】资成本中的占比不足0.5%，但却是光伏【fú】系【xì】统【tǒng】的关【guān】键【jiàn】零部件，它确保着系统所发电量能【néng】够从组件【jiàn】稳定传【chuán】输到逆变器和用户端。欧盟 Horizon 2020“Solar Bankability”项目组根【gēn】据 746 座电【diàn】站的【de】现【xiàn】场【chǎng】运维数【shù】据，给出【chū】了电站运维 TOP20 技术失效的列表，若【ruò】只【zhī】考虑【lǜ】失效风险所造成的【de】发电量收益【yì】损失，“光伏连接器损坏和烧毁”在失效列【liè】表中排在第 2 位【wèi】。
连接器【qì】的【de】失效主【zhǔ】要是由于本身的质量，如公母连【lián】接【jiē】器对插之后的接触电阻，一个优质的【de】连【lián】接器必须【xū】具有很低的接触【chù】电阻，并且【qiě】能长期维持【chí】在【zài】低的接触电阻【zǔ】。根【gēn】据光伏连接器国际标准【zhǔn】EN50521，接触电阻需小于或等于5mΩ。失【shī】效的第2个原因【yīn】是不同品牌之【zhī】间的连【lián】接器互插，由于技术和【hé】产【chǎn】品材料存在【zài】差异【yì】、生产过程和质【zhì】量标准存在差异【yì】、公差不【bú】一【yī】致和原【yuán】材料不同等【děng】问【wèn】题【tí】，因而无法【fǎ】保证100%匹配。倘若强行互【hù】插，会【huì】导致温升、接触电阻增【zēng】高和IP等级无法保证【zhèng】的问题，进而严重影响电站【zhàn】的发电效率【lǜ】和安全。TÜV和UL都出过书面声明，不支持不【bú】同厂家【jiā】的连接器互插应用。如果一定要【yào】使用的话，最【zuì】好提【tí】前做匹【pǐ】配性测【cè】试。
如图2所示为对【duì】某电【diàn】站【zhàn】利用红外热成【chéng】像仪对【duì】优、劣质光伏连接器工作【zuò】时的【de】温度进行【háng】热成像，显然劣【liè】质光【guāng】伏连接器工【gōng】作【zuò】时温度更【gèng】高[1]。因此，在连接器选型时，要选【xuǎn】择优质【zhì】的连接器。
1.4直流电弧
据第三方机构调查，光【guāng】伏电站40%以上的起【qǐ】火事故因直流电弧【hú】故障所【suǒ】致，国际【jì】标【biāo】准如NEC 690.11要求对【duì】于光伏系统中任意2个带【dài】电部件间【jiān】的电压超【chāo】过80V以上【shàng】的，必须【xū】具备直流电【diàn】弧检测和保【bǎo】护能力。
组【zǔ】串正负极性【xìng】之间的高压【yā】之间产生电弧，组串不发电时，电压表现为开【kāi】路电压，一般最高可达700V以上。光伏【fú】电池系【xì】统是一种直流【liú】电的发电装【zhuāng】置【zhì】，其造【zào】成【chéng】的故障电弧称之为【wéi】“直流【liú】故障电弧”，此与【yǔ】一般交流故障电弧最大不同处在【zài】于【yú】其【qí】没有相位改变【biàn】所造成的闲歇性周期【qī】现象。换句【jù】话说，一旦发生了直流故【gù】障电弧，高热现象将会维持直至电源来源消失。由于【yú】故【gù】障电弧产生的高【gāo】热【rè】可达摄氏1,000度以上【shàng】，因此不【bú】仅会造【zào】成周【zhōu】遭【zāo】的绝缘物质分解或碳【tàn】化而失【shī】去绝缘【yuán】的功效，同时【shí】也【yě】容易导致【zhì】邻近【jìn】的物质达到燃点而被点燃起【qǐ】火，如图4左为某电站汇流【liú】箱起火烧毁【huǐ】，从烧毁照片观察，主要集中在断路【lù】器上的【de】输入和输出端，端【duān】子上温度【dù】最【zuì】高，而熔断器和光伏电【diàn】缆未【wèi】见燃烧痕迹，可以排除线缆接触不良或短路等引【yǐn】起熔断器上的【de】拉弧【hú】现象。图4右为组串【chuàn】与汇流箱内【nèi】的【de】接线不牢固，存在【zài】虚接现【xiàn】象，在运【yùn】行过程中不良【liáng】接触引起电【diàn】流拉弧，高温把熔断丝【sī】座融掉【diào】引起短路，烧掉汇流箱。
1.5其他原因
一般来说：直流【liú】电【diàn】弧、大自然的野火、人为的明火源【yuán】都【dōu】可能【néng】造成火灾。
图5为某山【shān】地光伏电【diàn】站发【fā】生火【huǒ】灾，地【dì】表有一定【dìng】的植被，光伏区杂草过多，因冬季天干【gàn】物噪，植被易【yì】燃，有明火即可发【fā】生【shēng】火灾。另外区内区外未做【zuò】有效【xiào】的防护隔离【lí】，导【dǎo】致火情蔓延至光伏区。
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【diàn】力设备典型消防规程【chéng】》中的要【yào】求，检查站内消防设【shè】施的【de】配备、安全情况，确保其完备可用。
3)要做好突发【fā】火情的应急处【chù】置【zhì】措【cuò】施，组织员工【gōng】进行一次【cì】实战演【yǎn】练，提高员工的应对【duì】火灾【zāi】的能力和防火救护能力。
4)加强电缆【lǎn】沟、竖井、桥架穿【chuān】墙处的防火封堵，电缆沟【gōu】内禁止存【cún】放易燃、可燃、助【zhù】燃物品，杂物要清【qīng】理干净。
5)冬季【jì】风【fēng】大【dà】草干，烧【shāo】山、祭祀【sì】等【děng】习俗【sú】极易引发火灾，需要厂【chǎng】区植被进行清理，具备条件的电【diàn】站要做好与外界区域【yù】的防【fáng】火消防隔离;重点防火部位在明显【xiǎn】位置【zhì】悬挂禁烟、禁【jìn】火警【jǐng】示牌。做【zuò】好外来人员的安全教育和监督管理。
6)电站要在【zài】特殊季【jì】节、时段，开展特巡、专巡，时刻【kè】保持火灾警【jǐng】戒【jiè】状态，发现火情及【jí】时处置、处理。
2、自然灾害隐患和防范措施
2.1 洪水
光伏电站遭受洪涝灾害影响的源【yuán】头是由于【yú】其在电站设【shè】计【jì】之初未【wèi】依照正【zhèng】确的【de】规范标【biāo】准【zhǔn】进【jìn】行设【shè】计。在光伏电站设计【jì】、施【shī】工过程【chéng】中，应对洪涝灾害时通常采【cǎi】用结构性防【fáng】洪和人工防【fáng】洪两种方式。结构性防洪通常体现在设计阶段，设【shè】计时参照洪水【shuǐ】评价影响报告。
对于【yú】处于不同区域的光伏【fú】电站，防洪【hóng】标准应当区别对待，不同地理位置防洪等级【jí】与标准存在较大差异，对于邻江【jiāng】、邻海地区通【tōng】常会采【cǎi】用【yòng】+0.5 m的安全超高，对于山区部【bù】分还要另外【wài】考虑【lǜ】山洪【hóng】带来的影响【xiǎng】增设【shè】桩基高【gāo】程【chéng】。
目前对于【yú】大多数【shù】项目【mù】，设【shè】计单位通常【cháng】考虑以 50 年一遇的【de】最高内涝水位作为参考标准增【zēng】设超高，实际【jì】情【qíng】况会根据【jù】地【dì】理位置和防洪标【biāo】准设计而有所调整。
【防范措施】
谨慎选址【zhǐ】：在水【shuǐ】文条【tiáo】件方【fāng】面【miàn】要多【duō】方考虑短时最大降水雨量、积水深【shēn】度、洪水水位、排【pái】水条【tiáo】件等，上述因素将直接【jiē】影响光【guāng】伏【fú】系【xì】统的【de】支架系统、支【zhī】架基础的设计以及电气设【shè】备的安【ān】装高度。积【jī】水深度高，则组件以及其他电【diàn】气设备的安装高【gāo】度就要高。洪水【shuǐ】水位影响支【zhī】架基础的安全。排水条件【jiàn】差，则导致基础甚至金属支架【jià】长期浸水。
增设排水【shuǐ】系【xì】统等防【fáng】护系统：强降水对电站的影响主要是雨水浸泡【pào】，地面电【diàn】站、渔【yú】光互补电站及【jí】水面电站都应根据所在地的气象【xiàng】和水【shuǐ】文条【tiáo】件设置相应【yīng】的排水设施，或者【zhě】在强降水来临前增设临【lín】时【shí】排【pái】水设施。
升压站、配电室、水泵房【fáng】、箱【xiāng】变、电缆沟等设【shè】施设备易发生淹【yān】盖地【dì】点，应【yīng】提前做好疏【shū】堵措施【shī】。
小面积【jī】或电站【zhàn】处【chù】理能力范围内的水土流失、塌陷问题，电站发现【xiàn】后应积【jī】极组织回填，防止隐患进【jìn】一步【bù】扩大。
制定应急预案：电站安全生产第【dì】一责任【rèn】人要【yào】结【jié】合本单位的防【fáng】汛工作特点【diǎn】，制定合理的防汛措施和【hé】应急预案，对可能【néng】引发电站【zhàn】设备【bèi】损失、影响【xiǎng】电站安全的事项进行恰当的应急处置【zhì】和安【ān】全评【píng】估;有效预防、降低强【qiáng】降雨导致的山体滑坡【pō】、泥石流、塌【tā】方等自【zì】然灾害及电站设备基础塌陷、道路冲毁等【děng】造成【chéng】的不利影响，密切关注天气【qì】预报及变【biàn】化过程【chéng】，对雨情、水情、汛【xùn】情【qíng】要有足【zú】够【gòu】的敏感性，并及时掌握【wò】发展趋势【shì】，提【tí】前做好【hǎo】应急物【wù】资储备(如沙袋、排【pái】水泵、电源盘【pán】等)，一【yī】旦设备停电要尽快查找原因，尽早恢复设【shè】备运行。
2.2 暴风
2017年【nián】某光伏电站遭【zāo】遇大风及沙尘暴袭击，直【zhí】到【dào】16点分大【dà】风才停止。期间平均风【fēng】速16m/s，瞬时风【fēng】速达30m/s，瞬间风力达到9级，并出【chū】现沙尘暴【bào】约半小【xiǎo】时，最小【xiǎo】能见度为299米，大风共【gòng】持续近【jìn】6小【xiǎo】时，暴风过后，多个支架单元的【de】光伏组件被吹落。
防范措施：
1) 提高光【guāng】伏支架、组【zǔ】件压块等的强度设计要求，合理选【xuǎn】择具有更优抗【kàng】风【fēng】能力【lì】的组件倾角【jiǎo】。对于【yú】风抗【kàng】较【jiào】大的地方【fāng】应加强支架强度【dù】设计，尽量采用强度较高的镀锌钢材支【zhī】架。
2) 为了【le】将【jiāng】暴风造成的【de】损失减到最低【dī】，应“先【xiān】在预【yù】防，重在管理”，建设【shè】和运营期都要建立【lì】防【fáng】台风【fēng】应急预案，建立防台风【fēng】工作程【chéng】序化、规范化、制【zhì】度化的响应机制，采取有【yǒu】效措施。
3) 对【duì】光伏区组件【jiàn】压块【kuài】及其螺栓、支架立【lì】柱紧【jǐn】固件进行抽验工作，特别【bié】春季、秋季大风【fēng】来临之前制定专项抽检计划，根【gēn】据螺栓滚动检修的执行【háng】和日【rì】常巡视时的【de】实际松【sōng】动情况，确定螺栓【shuān】的抽检【jiǎn】紧固【gù】比例，判断评估螺栓的【de】紧固【gù】程度，确【què】保大风期间组件不【bú】受损失。由于人工操作因个【gè】人力道不同【tóng】，松紧程度不一，施工【gōng】时需采用专业的安【ān】装工【gōng】具【jù】，如电动力矩扳手【shǒu】。
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【zhōng】国人保财险按【àn】照产【chǎn】业链【liàn】分布推出了【le】多种形式【shì】的【de】光伏保险【xiǎn】，包括面向组件制【zhì】造【zào】商【shāng】推出的25年功率保障险【xiǎn】，面向电站建造商的职业【yè】责任险，面向已建成电站的财产【chǎn】险及机器损坏险、利润【rùn】损失【shī】险、公【gōng】众责任险，以及电站并【bìng】网运行后的发电收入损失补偿险【xiǎn】。
财【cái】产一切险【xiǎn】的保障范【fàn】围【wéi】：承保自【zì】然灾害、意外事故等导致的光伏电【diàn】站的直接财产损【sǔn】失。
1)自然灾害【hài】：指雷【léi】击、暴【bào】雨、洪【hóng】水、暴风【fēng】、龙卷风、冰雹、台【tái】风、飓风、沙【shā】尘暴、暴雪、冰凌、地震、突发性【xìng】滑坡、崩塌、泥石流【liú】、地面突然下陷下沉等其他【tā】人力不【bú】可抗拒的破坏力强大的自然现象【xiàng】。
2)意外事故：指不可预料的、被保险【xiǎn】人无法【fǎ】控【kòng】制并造【zào】成物质损失的突发性事件，如：火【huǒ】灾、爆炸【zhà】。
间接损失保险：运营中断【duàn】与额外费【fèi】用保【bǎo】险，承保【bǎo】自然【rán】灾害、意外【wài】事故等导致光【guāng】伏【fú】电站运营中断【duàn】的间接损失【shī】，包括预期发【fā】电量【liàng】和补贴的减损以及固定成本的增加【jiā】。
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统运【yùn】维【wéi】的一【yī】项重要工作，本文详细说明【míng】了光【guāng】伏系统的运维【wéi】工作有【yǒu】可能发生的安全【quán】风险，包括火灾隐【yǐn】患、自然【rán】灾害隐【yǐn】患等等，光伏【fú】发电作为一【yī】个快速发展【zhǎn】中的行业，在【zài】设计、施工、设备【bèi】质【zhì】量控【kòng】制等各个【gè】环节都容易发生漏洞，运维工作【zuò】应该多【duō】管齐下，加【jiā】强管【guǎn】理，防患于未然，才能减少工作中的安全风险。
参考文献：
[1] 时【shí】剑, 童红. 关于【yú】光伏连接器对光伏电站投资回报影响【xiǎng】的分【fèn】析【xī】[J]. 太【tài】阳能, 2016(11):9-21.
[2] 孙润曦, 黄田【tián】田. 长三角【jiǎo】区光【guāng】伏电站的防【fáng】洪措施及其效用研究[J]. 太【tài】阳能, 2017(9):9-21.
【作者介绍】：
陈【chén】建国：硕士，8年以【yǐ】上光伏【fú】从业【yè】经历，行业资深【shēn】专业人士，精通【tōng】光伏系【xì】统设计软件，在光伏【fú】组件、电站性【xìng】能评【píng】估、光伏系统【tǒng】设计【jì】、电站三维建模、电站【zhàn】运【yùn】营大数据分析【xī】、电站运维技术和培训、电站技改和优化、电站远程智能营维【wéi】系统等领域【yù】有丰富的从业经验。
