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隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的不斷深入，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)覆蓋越來越廣泛，愈來愈多的建筑屋面上都安裝了光伏系統(tǒng)。一直以來，光伏電站“防直流電弧”和“防火災(zāi)”發(fā)生是光伏電站的難點(diǎn)、屋頂電站的痛點(diǎn)、政府關(guān)注的重點(diǎn)、社會(huì)輿論的焦點(diǎn)。出于對(duì)人身安全、財(cái)產(chǎn)安全和環(huán)境安全的考慮，各地政府開始陸續(xù)出臺(tái)安全規(guī)范政策，最大限度降低屋頂光伏火災(zāi)事故發(fā)生概率。

針對(duì)加裝在建筑屋頂上的光伏系統(tǒng)，2022年10月27日，東莞市發(fā)展和改革局辦公室發(fā)布了《東莞市發(fā)展和改革局分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)管理辦法》文件，對(duì)全市范圍內(nèi)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的備案、建設(shè)、運(yùn)維管理等方面提出了要求。

其中，“項(xiàng)目建設(shè)管理”章節(jié)中的第十六條明確要求：光伏項(xiàng)目必須具備組件級(jí)快速關(guān)斷及管理能力，確保人員及財(cái)產(chǎn)安全。

【資料圖】

近年來，光伏電站火災(zāi)事故頻發(fā)，這不僅損失電站財(cái)產(chǎn)、發(fā)電收益，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成建筑物損壞和人身傷害，甚至蔓延到周邊環(huán)境，導(dǎo)致一系列次生災(zāi)害發(fā)生。

01火災(zāi)事故發(fā)生的原因

除建筑物本身事故外，直流電弧產(chǎn)生是光伏電站中造成火災(zāi)事故的主要原因，由于接點(diǎn)脫落、器件老化、絕緣破裂、接地不良等情況都會(huì)產(chǎn)生電弧。并且，直流電弧的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交流電弧，因?yàn)橹绷麟娀〔淮嬖谶^零點(diǎn)，一旦產(chǎn)生就會(huì)持續(xù)燃燒，很難熄滅，極易造成火災(zāi)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光伏電站過半數(shù)火災(zāi)事故是由直流電弧引起，隨著光伏組件規(guī)格越做越大，直流側(cè)系統(tǒng)功率和電流增強(qiáng)，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知電流增大一倍，短路點(diǎn)熱效應(yīng)增加4倍，引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)也極大地增加。

02什么是快速關(guān)斷

即快速關(guān)斷每一塊光伏組件之間的連接，這是美國(guó)國(guó)家電工規(guī)范(簡(jiǎn)稱NEC)提出的光伏電站安全保護(hù)概念，英文名為Rapid Shutdown(簡(jiǎn)稱RSD)。以距離到光伏矩陣305mm為界限，在快速關(guān)斷裝置啟動(dòng)后30S內(nèi)，界限范圍外電壓降低到30V以下，界線范圍內(nèi)電壓降低到80V以下，也就是要求實(shí)現(xiàn)“組件級(jí)關(guān)斷”。

03快速關(guān)斷的意義

在光伏電站中，光伏組件采用串聯(lián)方式形成直流高壓電路，一般達(dá)到1000V左右，即使系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，光伏組件矩陣內(nèi)仍然存在千伏左右的直流高壓。尤其屋頂光伏電站，當(dāng)光伏電站或建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，很難安全施救；在日常電站運(yùn)維檢修或物業(yè)保養(yǎng)時(shí)，運(yùn)檢人員也存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。如果屋頂光伏電站加裝組件級(jí)快速關(guān)斷器，在電站檢修或緊急情況下，快速關(guān)斷(RSD)功能將組件電壓降至安全電壓，實(shí)現(xiàn)組件級(jí)快速關(guān)斷，為檢修運(yùn)維人員、消防員提供更高的人身安全保障。

04如何防止火災(zāi)事故發(fā)生

光伏電站直流電弧故障是一種時(shí)常發(fā)生、隱蔽性強(qiáng)、具有發(fā)展性、可以引起災(zāi)難性后果的“慢性病”，類似于人體心腦血管疾病。對(duì)待慢性病的正確處理方式：準(zhǔn)確診斷，跟進(jìn)病情，精準(zhǔn)治療，而不是頻繁手術(shù)。

現(xiàn)場(chǎng)關(guān)斷保護(hù)動(dòng)作就像做手術(shù)，不能因小問題頻繁手術(shù)，隱患預(yù)警才是解決問題的正確途徑。要想徹底解決這些問題，需要把電弧故障檢測(cè)模塊安裝在組件上，并且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，基于大數(shù)據(jù)分析，做到對(duì)電弧可知、可判、可控，并且及時(shí)預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)光伏電站“狀態(tài)檢修”和“亞健康”調(diào)理，避免重大事故發(fā)生。這樣，才能從根本上保障電站安全，現(xiàn)場(chǎng)關(guān)斷保護(hù)措施只是作為最后的安全保護(hù)屏障。

四合一功能：

l組件級(jí)快速關(guān)斷

l組件級(jí)數(shù)字化管理

l組件級(jí)串聯(lián)電弧實(shí)時(shí)檢測(cè)、主動(dòng)保護(hù)和故障定位

l并聯(lián)電弧和漏電實(shí)時(shí)檢測(cè)、主動(dòng)保護(hù)和故障定位

當(dāng)前逆變器上集成的電弧保護(hù)功能不夠完備，缺少并聯(lián)電弧和對(duì)地電弧檢測(cè)功能，并且無(wú)法定位故障位置，無(wú)法精準(zhǔn)定位也就不能及時(shí)有效地處理。只有“組件級(jí)”電弧檢測(cè)和保護(hù)方案，才能覆蓋串聯(lián)電弧、并聯(lián)電弧和對(duì)地電弧，并且做到電弧故障精準(zhǔn)定位，以便及時(shí)有效解決，從根本上防止火災(zāi)事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)屋頂光伏電站安全、高效運(yùn)行。

我國(guó)光伏電站建設(shè)正在如火如荼地進(jìn)行中，已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶與老百姓生產(chǎn)生活緊密相連，如何保障光伏電站的“安全性”正在引起全行業(yè)的高度重視。隨著央國(guó)企電力集團(tuán)布局光伏產(chǎn)業(yè)，電站運(yùn)行中的安全問題更是提高到重中之重的位置。要想有效解決這一問題，需要整個(gè)行業(yè)群策群力提出創(chuàng)新性解決方案，并且不斷完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，并在后續(xù)電站建設(shè)中真正落實(shí)相關(guān)要求。