浅谈大中型并网光伏电站安全防火管控

华润电力山西新能源公司 李贤敏 张艳锋 杨慧剑 王明明

太阳能资源是储藏量最大、最具开发利用价值的可再生能源，我国属光资源丰富区，全国有66%以上地方年日照时数大于2000小时。十三五末全国太阳能光伏发电并网装机容量达253GW，结合我国做出的2060年碳中和目标，届时光伏发电装机容量预计超过6500GW,因此光伏发电发展蕴含着重大发展机遇，同时光伏运维也面临着重大挑战。大型并网光伏电站大多建在地势平坦广阔之地或山地杂草丛生之地，占地面积广，春夏两季天干物燥，如果厂区杂草不及时清理，一旦发生火情借助风力火势很容易迅速蔓延，烧损光伏组件、汇流箱、逆变器等设备。

1 太阳能光伏发电的分类及系统组成

太阳能光伏发电发电模式分为光热发电和光伏发电；按照电能输送方式分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统和分布式光伏发电系统。并网光伏系统一般指光伏组件产生的直流电经逆变器逆变后，经升压站升压接入电网供用户侧使用。其主要特征是组件产生的电能直接并入电网，由电网对用户统一供电。

太阳能光伏系统一般由光伏组件、直流汇流箱、逆变器、就地升压变、高压集电线路、开关站（或升压站）组成。光伏电站光伏组件按照一定方位角度安装在钢架结构上，将一定数量的光伏组件串联形成光伏支路，光伏方阵则是若干支路组件的集合。其中光伏钢架结构的倾斜角可固定和可调，具体依据项目可研执行。光伏组件一般由低碳钢化玻璃、EVA、太阳能电池片、背板材料、铝边框及接线盒组成。

直流汇流箱的电气连接位置处于光伏阵列与逆变器之间，属于直流汇集设备，主要功能是将一定数量的光伏支路汇集为一路直流电，再送入逆变器直流侧，同时汇流箱兼具光伏支路电流电能检测和保护功能；逆变器指将直流汇流箱输送过来的直流电转化符合电网要求的工频交流电，并送至就地升压变低压侧，同时具备电能监测、电能质量调整、故障保护及自动并网功能；就地升压变压器用来将逆变器输送过来的低压工频交流电升为高压工频电，一般升压至10kV或35kV，然后高压集电线路将就地升压后的电能汇集至升压站或开光站；升压站是将高压集电线路输送过来的电能进一步汇集升压并入高压电网。一般只进行汇集电能不进行升压直接并入高压电网的电站，称为开关站。

2 火灾危险性分析及防火管控

光伏电站火源一般分两类，一类是厂区内的火源，另一类则是来自厂区外。

光伏厂区内的火灾多是由于电站部件，例如电缆夹层、带油设备、蓄电池室、档案室、组件、汇流箱、组件接头、连接器等的老化发热等导致。厂外火源主要有祭祀、焚烧秸秆及其他不可控因素。针对这些情况可采取如下管控措施防止火情发生，降低财产损失[1]。

2.1 完善消防管理制度、落实防火责任

光伏电站作为消防管理机构，组织制定本单位防火责任制度及消防管理制度，落实各级人员防火责任，并对本单位消防责任落实情况进行监督、考核。对消防设施进行定期检检查及定期试验切换工作，并对灭火器材进行定期检测，保证消防设施的有效性和可靠性，并完善消防设施、器材的记录台账，做到记录清晰、准确、可溯。光伏场区消防水井泵要保证可以正常启停，能喷出合格的消防水，消防水井泵电源留有备用电源。光伏厂区视频监控系统无损坏，在出现火险时监控室能够第一时间掌握现场火势，合理安排布置灭火任务。

制定消防管理计划、确保消防安全。光伏电站制定年度消防安全工作计划，对消防器材补充、消防设施维护及检验、消防演练、消防培训等工作进行总体规划，确保消防安全工作有计划、有保障；场站内重点消防区域安全管理。继电保护室、蓄电池室、档案室、配电室、库房、办公区和生活区域等为重点防火区域，需增加相关区域防控检查次数和防控力度，彻底消除火险隐患，明确重点防火区域责任人，落实防火责任制，坚持每天对重点消防管控区域进行消防安全检查；加强集电线路防火管理。加强集电线路巡视检查，消除集电线路避雷器、电缆接头故障隐患，防止因集电线路故障引起失火事件，在林区的风电场排查集电线路沿线树木高度，对小于安全距离的树木及时处理，防止因安全距离不够，造成短路引发山林火灾。

2.2 光伏设备区重点严防

场区宜布置环形消防通道且保持消防通道畅通，光伏场区配备足够的灭火装置，光伏电站严禁吸烟、严禁明火，并在出入口、周界围墙或围栏上设立醒目的防火安全标志牌和禁止烟火的警示牌；集中敷设于沟道、槽盒中的电缆宜使用阻燃电缆，太阳电池组件表面应清洁，无杂物或遮挡；全面排查光伏厂区内设备隐患，消防设备防火隐患；有条件的可在光伏场区周围设置防火隔离带，阻止外部火源进入场区。

切实检查热斑组件、汇流箱、连接器（MC4插头）、组串式逆变器的进出线连接位置等可直接造成周边环境着火点的重点设备及位置，避免内部原因造成火灾事故的发生。光伏电站在直流侧着发生火灾后，光伏组件由于光生伏特效应仍会继续输出直流电能，若直流电缆与直流汇流箱或直流配电柜无明显断开点时，因直流电缆绝缘破坏或断线造成接地后，在一定范围内会存在接触电压和跨步电压，注意在扑救火灾时做好防触电措施。

针对站内有祭祀情况的，在传统祭祀节日前对祭祀地点附近进行除草；站内有耕种的，在收获季节重点防范秸秆焚烧带来的火灾风险，在条件允许情况下帮助农户尽快处理完作物秸秆。在祭祀、秋收等火灾易发季节和时段进行预防检查及应急处理，一旦发现电站附近有浓烟等情况，立即采用无人机巡查，及时发现隐患、控制险情。在入秋前即对光伏电站进行除草，并将清理下来的草外运，防止干枯的草在冬季和次年春季成为火源。同时，在除草时还要将电站围栏外面的草清理出防火隔离带，防止外火源蔓延到电站内。

2.3 加强动火作业管控及相关管理

严格执行动火管理规定，动火作业严格履行动火许可制度，作业前必须落实有效的安全措施，动火作业时要扩大防范空间，确保周边无杂草等可燃物，一时无法清除的地面荒草必须用水打湿，五级及以上大风天气、高火险环境要明确禁止任何动火作业的开展，并对重点电气线路和用火部位加强防火监管。

加强危化品防火、防爆管理。光伏电站要严格落实公司危化品管理相关要求，严格危化品出入库管理，每月进行对危化品存储进行定期检查，加强危化品存储安全管理，消除危化品存储、使用安全隐患。

开展消防应急管理、消防培训管理。光伏电站要组织开展多种形式的消防宣传和消防培训，使全体员工都能了解所在岗位的火灾危险性，并使其在火灾发生初期能熟练使用消防设施进行扑救灭火，提升现场人员的应急处理能力，熟练掌握消防安全“三懂三会”知识；组织两次消防安全考试（4月份、10月份），组织两次消防应急演练（4月、10月），检验场站人员消防应急处置能力，锻炼消防应急队伍，提升消防应急能力。此外，还需对附近居民开展消防宣传活动，建立民企消防联动机制及消防预警机制，与当地消防救援队建立联动机制，确保发生火情时消防救援队能快速响应。

特殊时期防火管理。每年3、4月是北方春耕时期及清明节，各地农耕燃烧秸秆、祭祀活动频繁，是山林火灾多发期；光伏电站需增加生产现场巡视检查频次，利用视频监控系统密切监控场站及周边情况，如发现失火事件需认真分析、及时处置，且勿盲目救援；若无法控制初期火灾，在第一时间拨打消防报警电话，联系地方消防救援队，同时按照公司信息上报制度进行报告，火灾得到控制后立即汇报公司，不得迟报、瞒报。

综合防控技术管理。综合防控管理可采取多项防控技术，如光伏安消防应急指挥平台、光伏灭火弹悬挂式布置技术、火电废旧资产再利用项目、防火隔离带技术、定期除草及无公害施药除草等技术，实现降低电站防火压力、提升电站防火管控水平、减轻企业负担、提升企业应急响应能力的目的，是保障光伏电站安全、平稳运行的重要手段。