纪振双:透过系统安全理论，分析分布式光伏安全规划中存在的问题
前语
至2021年末，我国分布式光伏累计装机已超越120GW，在光伏总装机量中的占比已挨近40%。未来，依照“集中式、分布式并重“的工业展开思路，分布式光伏仍有很大的展开空间。近些年，火灾及其他类型的安全事端在分布式光伏中时有发生，已引起社会重视，特别是跟着”整县推动“逐渐落地，业界对房顶及其他方式修建光伏的安全更为忧虑。
安全事端的发生趋从“多米诺骨牌”效应，电站建造和运维进程任何不安全行为，都有或许给体系留下安全危险/危险源，并引发安全事端。本文依照体系安全理论，较为体系地论述了分布式光伏安全办理的根本进程及危险防控要点，旨在提示业界更为体系、精准地展开分布式光伏的安全办理。
一、安全危险点评
图1为安全相关术语及逻辑关系图示。
图1.安全相关概念及逻辑关系
透过图1中给出的术语及其内涵逻辑，可以领会以下几点。
1、安满是相对概念，体系安全理论中，将所在环境是否存在“不行承受安全危险”作为安全与否的判据。
以人们熟知的城市交通为例，依照大众可承受的水平，如将重伤及以上交通损害频率降至百万分之一以下，就可以以为一个城市的交通在人身方面是安全的。
2、不同职业、区域及工作和生活环境，不同社会展开阶段，对“不行承受安全危险”的断定规范会有显着差异。
表1为依据体系安全中常用的危险点评办法（LEC 法），给出的安全危险分级示例。
参照表中给出的分级办法，
1) 不同职业对可承受危险的断定规范不同，以化工职业为例，一般，将因为危险物质走漏导致火灾事端的危险水平（D 值）操控在 70 以下，即可以为免除了不行承受危险；而关于户用光伏，将因为电气短路或其他问题导致的电气火灾的危险（D 值）操控在20以下，才或许算是安全的。
2) 不同区域对可承受危险的断定规范也会不同，大的方面，城市和乡村，北京、上海等一线城市和二、三线城市，因为其所在的社会环境不同，对安全危险的可承受程度会有所不同；对一个城市，不同区域方位或功用区划，对安全危险的可承受程度也会不同，以北京为例，首都功用核心区、中心城区、北京城市副中心、其他地区，因为所在区域对安全事端社会和政治灵敏度上的差异，安全防控的要求也会不同。
3) 随差社会进步，对不行承受安全危险的判定规范趋严。透过我国《出产安全事端陈述和查询处理法令》、《人体损害程度判定规范》、《危险化学品严重危险源辨识》等安全法规和规范的修订状况，就可以领会到这一点。
3、相同一同事端，不同环境下，事端结果会有显着差异，危险值（D 值）也会不同。
参照表1中给出的危险值计算办法，相同或相似事端发生的概率（L）相同条件时，不同环境中，人员或工业露出于环境中的频度（E 值）和结果（C 值）不同，危险值（D 值）会有较大差异。以光伏发电为例，相同一同事端，对集中式和分布式电站，事端结果会显着不同。
整体看，分布式光伏安全规划没有树立起依据危险、方针引导、差异化的规划理念，下一步，
1） 办理视点，宜分门别类地确认分布式光伏可承受的危险水平，给出科学、合理的量化考 核目标，并作为开发企业安全规划的扶引目标。如，对一些存在严重危险源或灵敏度较高的区域，加装光伏时，安全防控办法需将火灾事端发生概率（L）降至 0.1（实践不行能）的水平，不然，应暂缓设备；
2） 电站开发企业宜依据安全危险防控的整体要求，点评需求采纳的防控办法及所能到达的危险操控水平；
3） 依照不同区域及所在环境，以及现有条件和技能水平所能到达的操控水平，具备条件的先装，不具备条件时，暂缓建造，避免留下过多的安全危险。
二、危险源辩识/安全危险排查
如图1所述，安全事端是由体系中存在的危险源/安全危险所形成的，消除、削减危险源或下降危险源的危险水平是安全操控的要点。依照体系安全中能量意外开释理论，可将危险源分为本源危险源和状况危险源。本源危险源是指场所内存在的能量、危险物质或其载体，本源危险源决议事端的结果；状况危险源是指导致能量或危险物质约束条件损坏或失控的景象，状况危险源决议事端发生的概率。
以光伏发电电击损害、电气火灾及其他电气安全事端为例，对应于分布式光伏，
1、光伏组件、组串、方阵、发电单元的容量、电压和电流水平，归于本源危险源，一旦发生电气安全事端，会决议事端或许形成的结果。
以光伏发电常见的直流串联拉弧为例，图2为存在拉弧时的电路图示，公式一为静态电路方程。对应于光伏发电，图示和给出的方程虽不非常精确，但可以阐明体系的功率、电压和电流水平与电弧能量高度正相关，即很大程度上决议了电弧或许形成的结果。
图2.电路暗示（存在直流电弧）
静态电路方程：
Va=V0-R*I………………………………公式一。
2、 寿数期内，例如，电气设备和部件的耐流、耐压、耐热、绝缘、防火水平缓衔接质量，安全防护设备或功用的适配程度和牢靠性，归于状况危险源，决议了电气安全事端发生的概率。
对分布式光伏，
1) 或许导致电能约束条件损坏的景象，例如：接地、短路、虚接、过流、过压、绝缘缺失或破损、线路老化、设备或其部件过热等；
2) 或许导致能量失控的景象，例如：组件旁路二级管热失控，图 4 中所示的阻隔或过流保护设备失效。
图3.光伏方阵电路结构示例
整体看，分布式光伏安全规划还不行体系和精密，下一步，
1) 办理视点，针对当下分布式光伏建造，包含规范中存在的问题，宜在体系整理各类危险源根底上，依据“一”中所述的危险操控要求，依照“适度约束本源危险源，根绝或许形成中高度危险的状况危险源”的整体思路，清晰操控要求。
2) 对电站开发企业，除针对上述危险源清晰规划要求外，还应针对发生危险源的进程诱因，清晰全进程质量防护和安全操控要求。别的，运用新产品和技能时，还宜点评产品和体系改变带来的新的危险源，并采纳恰当的操控办法，如高功率组件并联运用防反二级管，逆变器串联运用母线电容。
3) 现有技能水平，难于将容量添加所带来的本源危险源的危险水平操控在可承受水平常，宜适度约束单元级容量规划；无法证明现有规划可以将安全危险操控在可承受水平常，宜从严操控。
三、安全危险操控
依据体系安全中能量和危险物质量意外开释理论，归纳起来，可从以下方面，采纳危险操控办法，包含配套的安全操控技能，纳起来，包含：
1) 对危险源的能量进行约束。
如前述，对分布式光伏，约束电压等级、单体设备和单元的容量。
2) 避免能量积储。
例如，选用组件级关断技能。
3) 安全地开释能量。例如，牢靠的电气接地。
4) 阻隔
包含：
a) 别离
例如，选用熔断器、阻隔开关或断路器将毛病单元从体系中别离。
b) 关闭
例如，在断路器中加装灭弧设备。
c) 关闭
例如，在危险区域加装护栏。
d) 联锁
例如，选用拉弧检测及快速关断设备。
整体看，对分布式光伏，特别是修建结合分布式光伏，现有安全监测设备和操控手法有待完 善和进步，特别是功用安全的可信度。下一步，一是学习其他职业老练做法，结合光伏特色，应监尽监，应控尽控，二是充分利用现代信息和操控手法，提高光伏发电智控或自动安全才能。
结语
应依照“管进程、抓细节、控危险、防危险、保安全”的整体思路，大处着眼、小事、细节做起，为工业完成可持续展开打下更为坚实的安全根底。
