前言
至2021年底，我國分布式光伏累計裝機(jī)已超過120GW，在光伏總裝機(jī)量中的占比已接近40%。未來，按照“集中式、分布式并舉“的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，分布式光伏仍有很大的發(fā)展空間。近些年，火災(zāi)及其他類型的安全事故在分布式光伏中時有發(fā)生，已引起社會關(guān)注，特別是隨著”整縣推進(jìn)“逐步落地，業(yè)界對屋頂及其他形式建筑光伏的安全更為擔(dān)憂。
安全事故的發(fā)生趨從“多米諾骨牌”效應(yīng)，電站建設(shè)和運(yùn)維過程任何不安全行為，都有可能給系統(tǒng)留下安全隱患/危險源，并引發(fā)安全事故。本文按照系統(tǒng)安全理論，較為系統(tǒng)地闡述了分布式光伏安全管理的基本過程及風(fēng)險防控重點(diǎn)，旨在提醒業(yè)界更為系統(tǒng)、精準(zhǔn)地開展分布式光伏的安全管理。
一、安全風(fēng)險評估
圖1為安全相關(guān)術(shù)語及邏輯關(guān)系圖示。
圖1.安全相關(guān)概念及邏輯關(guān)系
透過圖1中給出的術(shù)語及其內(nèi)在邏輯，可以體會以下幾點(diǎn)。
1、安全是相對概念，系統(tǒng)安全理論中，將所處環(huán)境是否存在“不可接受安全風(fēng)險”作為安全與否的判據(jù)。
以人們熟知的城市交通為例，按照公眾可接受的水平，如將重傷及以上交通傷害頻率降至百萬分之一以下，就可以認(rèn)為一個城市的交通在人身方面是安全的。
2、不同行業(yè)、區(qū)域及工作和生活環(huán)境，不同社會發(fā)展階段，對“不可接受安全風(fēng)險”的判定標(biāo)準(zhǔn)會有明顯差異。
表1為根據(jù)系統(tǒng)安全中常用的風(fēng)險評價方法（LEC 法），給出的安全風(fēng)險分級示例。
參照表中給出的分級方法，
1) 不同行業(yè)對可接受風(fēng)險的判定標(biāo)準(zhǔn)不同，以化工行業(yè)為例，通常，將由于危險物質(zhì)泄露導(dǎo)致火災(zāi)事故的風(fēng)險水平（D 值）控制在 70 以下，即可認(rèn)為免除了不可接受風(fēng)險；而對于戶用光伏，將由于電氣短路或其他問題導(dǎo)致的電氣火災(zāi)的風(fēng)險（D 值）控制在20以下，才可能算是安全的。
2) 不同區(qū)域?qū)山邮茱L(fēng)險的判定標(biāo)準(zhǔn)也會不同，大的方面，城市和農(nóng)村，北京、上海等一線城市和二、三線城市，由于其所處的社會環(huán)境不同，對安全風(fēng)險的可接受程度會有所不同；對一個城市，不同區(qū)域位置或功能區(qū)劃，對安全風(fēng)險的可接受程度也會不同，以北京為例，首都功能核心區(qū)、中心城區(qū)、北京城市副中心、其他地區(qū)，由于所處區(qū)域?qū)Π踩鹿噬鐣驼蚊舾卸壬系牟町?，安全防控的要求也會不同?/p>
3) 隨差社會進(jìn)步，對不可接受安全風(fēng)險的評定標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)。透過我國《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》、《人體損傷程度鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、《危險化學(xué)品重大危險源辨識》等安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的修訂情況，就可以體會到這一點(diǎn)。
3、同樣一起事故，不同環(huán)境下，事故后果會有明顯差異，風(fēng)險值（D 值）也會不同。
參照表1中給出的風(fēng)險值計算方法，相同或類似事故發(fā)生的概率（L）相同條件時，不同環(huán)境中，人員或財產(chǎn)暴露于環(huán)境中的頻度（E 值）和后果（C 值）不同，風(fēng)險值（D 值）會有較大差異。以光伏發(fā)電為例，同樣一起事故，對集中式和分布式電站，事故后果會明顯不同。
總體看，分布式光伏安全設(shè)計尚未樹立起基于風(fēng)險、目標(biāo)引導(dǎo)、差異化的設(shè)計理念，下一步，
1） 管理角度，宜分門別類地確定分布式光伏可接受的風(fēng)險水平，給出科學(xué)、合理的量化考 核指標(biāo)，并作為開發(fā)企業(yè)安全設(shè)計的導(dǎo)引指標(biāo)。如，對一些存在重大危險源或敏感度較高的區(qū)域，加裝光伏時，安全防控措施需將火災(zāi)事故發(fā)生概率（L）降至 0.1（實(shí)際不可能）的水平，否則，應(yīng)暫緩安裝；
2） 電站開發(fā)企業(yè)宜根據(jù)安全風(fēng)險防控的總體要求，評估需要采取的防控措施及所能達(dá)到的風(fēng)險控制水平；
3） 按照不同區(qū)域及所處環(huán)境，以及現(xiàn)有條件和技術(shù)水平所能達(dá)到的控制水平，具備條件的先裝，不具備條件時，暫緩建設(shè)，避免留下過多的安全隱患。
二、危險源辯識/安全隱患排查
如圖1所述，安全事故是由系統(tǒng)中存在的危險源/安全隱患所致，消除、減少危險源或降低危險源的風(fēng)險水平是安全控制的重點(diǎn)。按照系統(tǒng)安全中能量意外釋放理論，可將危險源分為根源危險源和狀態(tài)危險源。根源危險源是指場所內(nèi)存在的能量、危險物質(zhì)或其載體，根源危險源決定事故的后果；狀態(tài)危險源是指導(dǎo)致能量或危險物質(zhì)約束條件破壞或失控的情形，狀態(tài)危險源決定事故發(fā)生的概率。
以光伏發(fā)電電擊傷害、電氣火災(zāi)及其他電氣安全事故為例，對應(yīng)于分布式光伏，
1、光伏組件、組串、方陣、發(fā)電單元的容量、電壓和電流水平，屬于根源危險源，一旦發(fā)生電氣安全事故，會決定事故可能造成的后果。
以光伏發(fā)電常見的直流串聯(lián)拉弧為例，圖2為存在拉弧時的電路圖示，公式一為靜態(tài)電路方程。對應(yīng)于光伏發(fā)電，圖示和給出的方程雖不十分準(zhǔn)確，但可以說明系統(tǒng)的功率、電壓和電流水平與電弧能量高度正相關(guān)，即很大程度上決定了電弧可能造成的后果。
圖2.電路示意（存在直流電弧）
靜態(tài)電路方程：
Va=V0-R*I………………………………公式一。
2、 壽命期內(nèi)，例如，電氣設(shè)備和部件的耐流、耐壓、耐熱、絕緣、防火水平和連接質(zhì)量，安全防護(hù)裝置或功能的適配程度和可靠性，屬于狀態(tài)危險源，決定了電氣安全事故發(fā)生的概率。
對分布式光伏，
1) 可能導(dǎo)致電能約束條件破壞的情形，例如：接地、短路、虛接、過流、過壓、絕緣缺失或破損、線路老化、設(shè)備或其部件過熱等；
2) 可能導(dǎo)致能量失控的情形，例如：組件旁路二級管熱失控，圖 4 中所示的隔離或過流保護(hù)裝置失效。
圖3.光伏方陣電路結(jié)構(gòu)示例
總體看，分布式光伏安全設(shè)計還不夠系統(tǒng)和精細(xì)，下一步，
1) 管理角度，針對當(dāng)下分布式光伏建設(shè)，包括標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題，宜在系統(tǒng)梳理各類危險源基礎(chǔ)上，根據(jù)“一”中所述的風(fēng)險控制要求，按照“適度限制根源危險源，杜絕可能造成中高度風(fēng)險的狀態(tài)危險源”的總體思路，明確控制要求。
2) 對電站開發(fā)企業(yè)，除針對上述危險源明確設(shè)計要求外，還應(yīng)針對產(chǎn)生危險源的過程誘因，明確全過程質(zhì)量防護(hù)和安全控制要求。另外，使用新產(chǎn)品和技術(shù)時，還宜評估產(chǎn)品和系統(tǒng)變化帶來的新的危險源，并采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，如高功率組件并聯(lián)使用防反二級管，逆變器串聯(lián)使用母線電容。
3) 現(xiàn)有技術(shù)水平，難于將容量增加所帶來的根源危險源的風(fēng)險水平控制在可接受水平時，宜適度限制單元級容量規(guī)模；無法證實(shí)現(xiàn)有設(shè)計能夠?qū)踩L(fēng)險控制在可接受水平時，宜從嚴(yán)控制。
三、安全風(fēng)險控制
基于系統(tǒng)安全中能量和危險物質(zhì)量意外釋放理論，歸納起來，可從以下方面，采取風(fēng)險控制措施，包括配套的安全控制技術(shù)，納起來，包括：
1) 對危險源的能量進(jìn)行限制。
如前述，對分布式光伏，限制電壓等級、單體設(shè)備和單元的容量。
2) 防止能量積蓄。
例如，采用組件級關(guān)斷技術(shù)。
3) 安全地釋放能量。例如，可靠的電氣接地。
4) 隔離
包括：
a) 分離
例如，采用熔斷器、隔離開關(guān)或斷路器將故障單元從系統(tǒng)中分離。
b) 關(guān)閉
例如，在斷路器中加裝滅弧裝置。
c) 封閉
例如，在危險區(qū)域加裝護(hù)欄。
d) 聯(lián)鎖
例如，采用拉弧檢測及快速關(guān)斷裝置。
總體看，對分布式光伏，特別是建筑結(jié)合分布式光伏，現(xiàn)有安全監(jiān)測裝置和控制手段有待完 善和提高，特別是功能安全的可信度。下一步，一是借鑒其他行業(yè)成熟做法，結(jié)合光伏特點(diǎn)，應(yīng)監(jiān)盡監(jiān)，應(yīng)控盡控，二是充分利用現(xiàn)代信息和控制手段，提升光伏發(fā)電智控或主動安全能力。
結(jié)語
應(yīng)按照“管過程、抓細(xì)節(jié)、控隱患、防風(fēng)險、保安全”的總體思路，大處著眼、小事、細(xì)節(jié)做起，為產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展打下更為堅實(shí)的安全基礎(chǔ)
