當今社會傳統(tǒng)能源面臨枯竭,人類生態(tài)環(huán)境日益惡化,太陽能光伏發(fā)電以資源豐富、清潔、不受資源分布地域的限制等優(yōu)點成為人們關注的焦點。近幾年我國光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,現(xiàn)今國內光伏累計裝機容量已超過28GW,并以每年大于10GW的速度增長。光伏電站建站越來越多,如何提高電站的安全性,如何將各種安全隱患防范于未然,也已成為電站業(yè)主們首要
2.5 組串式與集中式防護安全對比
主流的組串式方案采用自然散熱,IP65的防護等級,防沙塵,抗鹽霧,全密閉的設計保障逆變器25年的安全運行。
集中式方案采用風扇散熱,IP20設計,防護等級低,無法隔離沙塵和鹽霧。因此,集中式電站在運行一段時間后,由于環(huán)境原因會使其逆變房、逆變器和直流匯流箱內都積滿了沙塵,需要定期對防塵棉、通風系統(tǒng)進行維護。積塵會堵塞防塵網(wǎng)、降低通風系統(tǒng)的效率,使設備散熱性能變差,大功耗器件溫度急劇上升,嚴重時將引發(fā)著火事故。
在沙塵中經(jīng)常會含有部分的金屬顆粒,金屬顆粒落在電路板上,會降低電路板上的安規(guī)間距,造成放電打火。同時,因濕度增加,濕塵中的酸根和金屬離子活性增強,呈現(xiàn)一定酸性或堿性,對PCB的銅、焊錫、器件端點形成腐蝕效應,引起設備工作異常。在沿海等高鹽霧地區(qū),腐蝕失效現(xiàn)象更加顯著。
圖17 集中式逆變房內積塵
圖18 集中式逆變器內部積塵
圖19 集中式直流匯流箱銹蝕、積塵 小結:集中式逆變器IP20防護等級,不可避免受到沙塵影響,會引起開關接觸不良,風扇失效散熱變差,電路板打火等現(xiàn)象,存在著火風險。而組串式逆變器IP65防護等級,完全隔離沙塵,可靠性及安全性較高。
2.6 組串式逆變器和集中式逆變器防PID安全對比
我國東部地區(qū),人口密度高,土地資源稀缺,無法和西部地區(qū)一樣發(fā)展大型地面光伏電站,結合東部地區(qū)魚塘,灘涂多的特點。出現(xiàn)很多漁光互補或灘涂光伏電站,此類電站環(huán)境濕度大,電池組件更容易出現(xiàn)PID衰減,為此,必須增加防PID措施。
集中式逆變器為防止PID問題,一般采取負極接地的方案,這樣在電池組件正極與接地系統(tǒng)之間會形成高壓。通常熔斷器選型在5A以上,人若不小心觸碰到電池組件正極,可能造成人身傷亡事故。同時若組件正極或電纜產(chǎn)生接地故障,會通過接地線產(chǎn)生故障電流或產(chǎn)生電弧放電,引發(fā)著火事故。
組串式逆變器為防止PID問題,通過在系統(tǒng)中設置虛擬正壓電路,實現(xiàn)所有電池板負極對地正電壓,安全規(guī)避PID效應。由于電池板負極無需接地,加上逆變器內部的殘余電流監(jiān)測電路,能夠在檢測到漏電流大于30mA的情況下,迅速切斷電路,實現(xiàn)了保護人身安全。
小結:集中式采用負極接地防止PID,存在人身安全和著火兩大隱患。組串式采用虛擬正壓防止PID,無需負極接地,不存在人身安全和著火隱患。
3 總結 綜上所述,集中式方案在直流輸電、熔斷器、斷路器、防護等級、防PID效應等方面存在著火和人身安全隱患。而組串式方案變直流輸電為交流輸電,采用無熔斷器,自然散熱,IP65防護等級,虛擬正壓防止PID,從根本上解決了集中式的著火隱患。
光伏電站安全問題已上升為中國能源戰(zhàn)略的大問題。在去年8月份舉行的在大型光伏電站高效可靠運營與發(fā)電增效研討會上,國家發(fā)改委能源研究所研究員王斯成就表示,“在走訪西部大量電站后發(fā)現(xiàn),很多電站在運行一段時間后出現(xiàn)了大量的安全問題,而電站質量直接影響到電站的收益,這也是為什么目前銀行對投資電站有顧慮的主要原因之一!
在安全方面的對比上,組串式擁有絕對優(yōu)勢。特別是在山地、屋頂?shù)入娬局,一旦發(fā)生著火事故,可能引發(fā)山林火災。而在農光、漁光等電站中,經(jīng)常有非電站專業(yè)人員出入耕種,一旦發(fā)生人員觸電傷亡事故,影響更是難以估量。建議業(yè)主在進行光伏電站的建設及方案設計時更需要著重考慮安全問題。(作者單位:中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司)
作者:孫慶 來源:太陽能發(fā)電網(wǎng)
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