光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)中的安全管控措施分析

蘇州熱工研究院有限公司 張 欣 張鎮(zhèn)滔 鄒平國

光伏發(fā)電作為實(shí)現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)的清潔能源近年來發(fā)展勢(shì)頭迅猛，國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年全國電源新增裝機(jī)容量19087萬千瓦，其中太陽能發(fā)電4820萬千瓦，同比增長81.7%。光伏發(fā)電快速增長的背后卻是光伏電站設(shè)備制造和施工質(zhì)量參差不齊。以光伏組件為例，它占到了光伏電站單位建設(shè)總成本的50%，因此組件制造和施工階段帶來的組件質(zhì)量問題，都將直接或間接地帶來安全隱患和發(fā)電損失。為了提升光伏發(fā)電設(shè)備制造質(zhì)量，控制光伏電站工程建設(shè)階段施工質(zhì)量，組件現(xiàn)場檢測(cè)的作用越來越突出。

光伏電站類型多樣，現(xiàn)場檢測(cè)項(xiàng)目也各有不同，往往會(huì)涉及多種多樣的作業(yè)環(huán)境，每一種作業(yè)環(huán)境中都有可能存在安全隱患。因此只有準(zhǔn)確識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，在風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的基礎(chǔ)上制定好防范方案，進(jìn)行有效的現(xiàn)場安全管控，才能踐行安全第一的宗旨，杜絕安全事故的發(fā)生，提高現(xiàn)場檢測(cè)的質(zhì)量。

1 光伏現(xiàn)場檢測(cè)的目的和內(nèi)容

現(xiàn)場檢測(cè)是光伏電站質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)光伏電站的工程進(jìn)度，現(xiàn)場檢測(cè)工作主要分三個(gè)階段：第一階段到貨驗(yàn)收，可檢驗(yàn)光伏組件的出廠質(zhì)量；第二階段組件安裝質(zhì)量檢查，可判斷光伏組件施工安裝的質(zhì)量；第三階段是光伏電站并網(wǎng)后的檢測(cè)，可為光伏組件發(fā)電后的日常維護(hù)提供依據(jù)。光伏組件現(xiàn)場檢測(cè)項(xiàng)目主要有5項(xiàng)：組件外觀檢查、組件EL 測(cè)試、組件IV 測(cè)試、組件陣列IV 測(cè)試、組件紅外熱斑檢測(cè)[1]。

組件外觀檢查：在不低于1000lx 的照度下，通過目視檢查，可發(fā)現(xiàn)組件是否有缺損、電池片變色、破片、位移、封裝氣泡、鼓包、邊框變形開裂、背板變色劃傷、玻璃破損、接線盒脫落、銘牌標(biāo)識(shí)等缺陷。

組件EL 測(cè)試：利用晶體硅的電致發(fā)光（EL）原理給組件施加反向激勵(lì)電源，再利用相機(jī)捕獲組件發(fā)出的紅外光并形成紅外圖片，通過對(duì)圖片的分析，可發(fā)現(xiàn)組件的隱裂、黑心、斷柵、虛焊等外觀檢查無法發(fā)現(xiàn)的缺陷。由于組件發(fā)出的光很弱，避免環(huán)境光線對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，EL 測(cè)試應(yīng)在弱光或無光的環(huán)境中進(jìn)行，實(shí)際的EL 測(cè)試工作一般在夜間進(jìn)行。組件的EL 檢測(cè)一般分為到貨EL 檢測(cè)和安裝后EL 檢測(cè)。到貨EL 檢測(cè)將組件開箱并擺放到合適的位置進(jìn)行測(cè)試。安裝后EL 檢測(cè)一般直接對(duì)安裝在支架上的組件進(jìn)行測(cè)試。由于已安裝組件位置固定，對(duì)比到貨EL 檢測(cè)，安裝后EL 檢測(cè)可能存在登高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

組件IV 測(cè)試：在一定光照和溫度條件下使用IV 測(cè)試儀測(cè)試組件輸出電壓和電流的關(guān)系，形成IV 曲線，測(cè)得組件開路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流、峰值功率、填充因子等數(shù)值[1]，通過換算成標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的（STC）的組件各種電性能數(shù)值可分析組件的質(zhì)量狀態(tài)。

組件陣列IV 測(cè)試：在一定光照和溫度條件下使用IV 測(cè)試儀測(cè)試組串輸出電壓和電流的關(guān)系，測(cè)試數(shù)據(jù)可得到組串的開路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)的電壓和電流、轉(zhuǎn)換效率、填充因子等數(shù)據(jù)。組串IV 測(cè)試原理與單片組件相同，測(cè)試方法也類似，但串連組件的電壓往往達(dá)到上千伏，屬于帶電作業(yè)，存在觸電的風(fēng)險(xiǎn)；組件熱斑檢測(cè)：利用無人機(jī)搭載紅外熱像儀對(duì)光伏組件進(jìn)行熱紅外圖像采集和分析，發(fā)現(xiàn)組件上的熱斑。通過對(duì)熱斑的識(shí)別和定位能發(fā)現(xiàn)光伏組件的遮擋、污跡、二極管的損壞、焊帶故障、組件短路等問題。

2 光伏現(xiàn)場檢測(cè)的安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

為方便進(jìn)行光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)工作的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，首先應(yīng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。光伏電站主要分為山地、漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、高海拔、分布式幾種類型，不同類型的電站有不同的安全隱患。

山地光伏電站地形條件往往不好，組串位置分散。山區(qū)道路狹窄交通不便，會(huì)帶來交通風(fēng)險(xiǎn)。另外在山地作業(yè)往往存在高差，經(jīng)常會(huì)涉及高處作業(yè)，還有失足墜落的風(fēng)險(xiǎn)[2]；漁光互補(bǔ)光伏電站指的是將光伏發(fā)電和漁業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來，在魚塘區(qū)域上設(shè)置光伏支架，在支架上安裝相應(yīng)的光伏發(fā)電組件。在漁光互補(bǔ)電站實(shí)施現(xiàn)場檢測(cè)需水上作業(yè)，會(huì)帶來人員溺水的風(fēng)險(xiǎn)；農(nóng)光互補(bǔ)光伏電站與漁光互補(bǔ)光伏電站涉設(shè)計(jì)思路一致，在農(nóng)業(yè)棚頂建設(shè)光伏組件實(shí)現(xiàn)發(fā)電，棚下發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，既利用清潔能源發(fā)電又不額外占用土地，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合。

海拔高度超過3000米的光伏電站稱為高海拔光伏電站。高海拔地區(qū)空氣稀薄、低氧、晝夜溫差大，在高海拔地區(qū)從事現(xiàn)場檢測(cè)工作有高原反應(yīng)、缺氧的風(fēng)險(xiǎn)；分布式光伏電站通常是指利用分散式資源，分散布置在用戶附近的發(fā)電系統(tǒng)[3]。分布式光伏電站檢測(cè)的工作面大多數(shù)在屋頂，屋面的臨邊高度往往都超過三米，有的甚至能達(dá)到十幾米，在該處檢測(cè)組件屬高處作業(yè)，會(huì)帶來人員的高墜風(fēng)險(xiǎn)及高處落物的風(fēng)險(xiǎn)。

本文從電站類型和現(xiàn)場檢測(cè)項(xiàng)目兩個(gè)方面進(jìn)行考量，對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)做識(shí)別。據(jù)表1可在檢測(cè)工作開始前對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)制定管控方案和措施。

表1 光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別表

3 各類安全風(fēng)險(xiǎn)的管控措施

光伏檢測(cè)現(xiàn)場的安全管控，在安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別完成后，需針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)因素制定安全管控措施。

高處作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。山地和分布式電站的現(xiàn)場檢測(cè)，安裝后EL 檢測(cè)都會(huì)涉及高處作業(yè)，有相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。高處作業(yè)主要采取的管控措施包括：工作前檢查工作人員有無高空禁忌癥，有無登高作業(yè)證，檢查安全工器具是否合格有效，作業(yè)要設(shè)置監(jiān)護(hù)人。工作時(shí)必須正確使用安全帶，掛點(diǎn)牢固，高掛低用。工作人員應(yīng)穿勞保鞋，做好防滑措施，工作時(shí)禁止在臨邊處逗留。小型工器具要放入隨身工具包，物品不能外露。使用的工器具、物品不得臨邊放置或綁扎牢靠，防止高處掉落。

觸電風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。組串IV 測(cè)試涉及到電源不能完全隔離的帶電操作，電壓最高可達(dá)1500V，存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。主要采取的管控措施包括：工作前檢查人員電工證是否在有效期內(nèi)，確認(rèn)安全工器具（絕緣手套、絕緣靴等）的外觀無破損且在有效期內(nèi)，IV 測(cè)試儀合格在有效期內(nèi)。檢測(cè)開始前取得電站工作票，監(jiān)護(hù)人員要到位。檢測(cè)工作中首先確認(rèn)逆變器/匯流箱開關(guān)已斷開，然后確認(rèn)絕緣手套和絕緣鞋穿戴正確，最后再將測(cè)試儀器接入被測(cè)量回路。

高海拔作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。在高海拔光伏電站執(zhí)行檢測(cè)工作主要采取的管控措施包括：開始工作前確認(rèn)人員身體狀態(tài)，應(yīng)注意患有疾病（如感冒、發(fā)燒）的人員不得參與，檢測(cè)現(xiàn)場準(zhǔn)備好氧氣及吸氧裝置，設(shè)置監(jiān)護(hù)人員。檢測(cè)人員在高海拔地區(qū)連續(xù)工作時(shí)長不能超過2小時(shí)。如檢測(cè)人員中途不適或患病應(yīng)立即安排下撤到3000米以下海拔區(qū)域進(jìn)行治療或休整。

淹溺風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。漁光互補(bǔ)光伏電站檢測(cè)涉及到水面作業(yè)，存在落水、淹溺的風(fēng)險(xiǎn)。主要采取的管控措施包括：開始工作前查詢氣象預(yù)報(bào)，選擇氣象條件適合時(shí)再開始水上作業(yè)。工作人員在岸上穿好救生衣、戴好安全帽，設(shè)置岸上緊急安全聯(lián)系人。出船前檢查船只安全狀態(tài)，配置好穩(wěn)定船只、平衡重量的人員。在工作過程中人員上下船時(shí)，船只靠穩(wěn)后人員須按序上下船，船只行駛中人員不得站立。因檢測(cè)操作需要人員移動(dòng)時(shí)，提醒平衡重量的人員配合移動(dòng)保證船只穩(wěn)定。

中暑風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。組件IV 測(cè)試、組件陣列IV 測(cè)試和組件熱斑檢測(cè)等檢測(cè)工作經(jīng)常需在陽光很強(qiáng)的天氣下進(jìn)行，檢測(cè)人員長時(shí)間在高溫工作環(huán)境下進(jìn)行高強(qiáng)度的作業(yè)，一旦發(fā)生中暑或者其他身體不適很難進(jìn)行有效救護(hù)。要采取的管控措施包括：作業(yè)前備齊防暑降溫物品，至少設(shè)置兩人輪流作業(yè)，單人連續(xù)作業(yè)不得超過1小時(shí)，在作業(yè)過程中身體如有不適應(yīng)立即停止作業(yè)并返回陰涼處降溫。

夜間作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。組件EL 檢測(cè)往往在夜間進(jìn)行，有照明不足帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，主要采取的管控措施包括：夜間作業(yè)前調(diào)整好工作人員的作息，嚴(yán)格控制好夜間作業(yè)的時(shí)間。檢測(cè)作業(yè)中要穿戴反光背心，佩戴頭燈。在檢測(cè)工作場地設(shè)置夜間照明燈，保證整個(gè)工作現(xiàn)場有較好的照明。

總結(jié)光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，主要分為光伏現(xiàn)場檢測(cè)的安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和安全風(fēng)險(xiǎn)的管控措施制定兩大方面（圖1）。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)管控流程圖

4 典型案例分析

2020年6月貴州普安營山突發(fā)特大冰雹災(zāi)害，導(dǎo)致某光伏電站多處組件受損，除了明顯爆裂的組件外，還造成大量因冰雹撞擊的隱裂組件，為評(píng)估災(zāi)害的損失，需對(duì)現(xiàn)場已安裝的全部光伏組件做EL 檢測(cè)。針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)首先對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了辨識(shí)分析，然后制定了相關(guān)防范措施。

項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別：該項(xiàng)目屬于山地電站，組件在山地分布分散，部分地區(qū)沒有通訊信號(hào)，另外貴州山區(qū)天氣多變，組件EL 檢測(cè)又是夜間作業(yè)，項(xiàng)目時(shí)間緊、任務(wù)重、安全風(fēng)險(xiǎn)突出。通過分析辨識(shí)，該EL 檢測(cè)項(xiàng)目主要有山地作業(yè)、高處作業(yè)、夜間作業(yè)幾項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)防范方案制定：針對(duì)組件任務(wù)量大、在山地分散的特點(diǎn)，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)采用以無人機(jī)航拍來規(guī)劃測(cè)試區(qū)域，分區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)隊(duì)伍統(tǒng)一指揮，嚴(yán)格分區(qū)管理作業(yè)；通過無人機(jī)航拍提前對(duì)組件區(qū)地形進(jìn)行勘察，有效避免了作業(yè)人員因地形不熟導(dǎo)致的交通風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于天氣變化異常的問題，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)在每日作業(yè)前查詢氣象預(yù)報(bào)，選擇適合的氣象條件再開展工作；對(duì)于安裝后的EL 檢測(cè)存在的觸電風(fēng)險(xiǎn)，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)作業(yè)人員嚴(yán)格持電工證上崗作業(yè)，工作全程佩戴合格的絕緣手套。因?yàn)镋L檢測(cè)全部在夜間進(jìn)行，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)提前準(zhǔn)備了反光背心、頭燈、照明燈等工具，保證夜間EL 測(cè)試的場地的照明。

風(fēng)險(xiǎn)防范措施落實(shí)結(jié)果：每日工作前檢測(cè)團(tuán)隊(duì)固定召開班前會(huì)，對(duì)作業(yè)環(huán)境、作業(yè)內(nèi)容及可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)做交底，保證每一位檢測(cè)人員熟悉安全風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)防措施。檢測(cè)團(tuán)隊(duì)設(shè)定專職安全員負(fù)責(zé)落實(shí)、監(jiān)督安全風(fēng)險(xiǎn)管理，確保每項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)防范方案的嚴(yán)格執(zhí)行。一個(gè)月的項(xiàng)目實(shí)施過程中，檢測(cè)團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)防范措施，克服了地形、天氣等嚴(yán)峻條件，最終提前完成檢測(cè)任務(wù)，未出現(xiàn)任何安全事故。

通過普安營山光伏發(fā)電項(xiàng)目現(xiàn)場檢測(cè)的結(jié)果表明，提前識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，制定對(duì)應(yīng)的方案，采取管控措施，能夠保障光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)工作順利完成。

5 結(jié)語

光伏電站的現(xiàn)場檢測(cè)為電站的安全質(zhì)量管控提供了有力保證，但是在實(shí)際現(xiàn)場檢測(cè)過程中有很多的安全隱患值得關(guān)注，需要不斷完善和優(yōu)化現(xiàn)場安全管控措施，減少安全事故的發(fā)生。本文從風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)、預(yù)防措施和典型案例三個(gè)方面進(jìn)行了分析，期望為光伏電站現(xiàn)場檢測(cè)工作提供借鑒。