化工園區分布式光伏發電全生命周期安全體系研究

摘要：隨著工業屋頂光伏應用越來越廣，衍生安全問題也日趨嚴峻。在多起化工園區分布式光伏電站起火燒毀事件中，不僅有損壞廠區工藝裝置的風險，還可能造成周圍環境污染、財產損失與人身傷亡。為加強化工園區分布式光伏發電項目的安全管理，文章對項目各個階段存在的安全風險進行了量化分析，提出基于全生命周期理念的分布式光伏發電項目的安全風險管理體系，以提高化工園區光伏項目的安全性，實現可持續健康發展。

關鍵詞：分布式光伏發電；化工園區；全生命周期；安全管理

中圖分類號：X959 文獻標志碼：A

0 引言

隨著經濟的快速發展，社會對電能的需求量不斷增加，傳統供電方式難以支撐，新能源發電在電力行業發展中得到了較為廣泛的應用^［1］。光伏發電具有環保低碳、噪聲低、適用范圍廣、環境破壞小等優點，而其中分布式光伏發電項目更因不占用土地資源而備受青睞，使其在發電項目開發中，得到了較好的推廣和應用^［2］。近年來，分布式光伏發電在工業企業、工業園區的應用得到了快速發展，同時也暴露出了安全隱患。據初步統計，2011—2018年光伏行業發生48起事故，火災29起，占比60.4%；自然災害8起，占比16.7%；爆炸、坍塌及人為因素均為3起，均占比6.3%^［3］。化工園區對于分布式光伏發電項目建設的需求日益增大，由于化工園區自身的危險性，將分布式光伏發電項目的風險等級擴大，為提高化工園區分布式光伏發電項目的安全性，應當開展全生命周期安全管理。

1 分布式光伏發電項目安全管理研究現狀

針對光伏發電項目存在的安全問題，趙鋒鋒^［4］對分布式光伏發電項目主要存在的腳手架工程危險點、屋面高處墜落危險點、觸電危險點和火災危險點4個方面進行危險點分析，并提出相應的預控措施；高成^［5］對分布式光伏發電項目建設過程中存在的安全問題進行了匯總，并提出了相關安全管控措施；毛宏舉^［6］對分布式光伏發電站的消防安全問題運用AHP-熵權法構建綜合評價模型，定量研究和定性研究相結合，全面揭示影響分布式光伏系統安全的風險指標。各學者對分布式光伏發電項目的研究主要是開展安全風險辨識，對于安全管理體系建設方面的研究尚有所欠缺。

2 分布式光伏電站全生命周期風險特征分析

分布式光伏電站的全生命周期即為決策立項到分布式光伏電站完全退出運行的整個過程，可分為4個階段：選址踏勘階段、施工建設階段、運營階段、退出拆除階段（見圖1）。

化工園區的分布式光伏發電項目存在的風險主要包括自然環境風險、技術風險和政策風險，具體分析如表1所示。

針對項目施工情況進行分析，運用一種量化風險耦合效應和表達風險因素重要性的方法，快速篩選導致事故發生的關鍵因素：用Ucinet軟件^［7］繪制復雜網絡項目風險圖描述項目安全風險，中介中心度是一個以經過某個節點的最短路徑數目反映節點重要性的指標，它是指網絡中經過某點并連接兩點的最短路徑占這兩點的最短路徑線總數之比，能夠用于揭示網絡中具有連接橋作用的節點，從而發現網絡連接中的關鍵點或脆弱點，即關鍵風險因素。計算公式如下：

式中：g_jk表示節點j和節點k之間存在所有最短路徑的路徑數；g_jk（n_i）表示節點對j和k最短路徑經過i點的路徑數。

根據風險耦合矩陣與項目情況繪制風險系統網絡圖，分別如表2與圖2所示。表2利用風險耦合矩陣描述風險事件之間的物理、邏輯和空間耦合效應，“0”表示行事件對列事件的發生沒有直接影響，“1”則表示有影響。圖2中圓節點表示一級風險因素，方節點表示二級風險因素。箭頭指向由圓節點指向方節點，表示方節點的風險因素是造成圓節點風險因素的子因素。

用復雜網絡分析方法中的中介中心度指標對該分布式光伏發電項目中風險因素的重要程度進行量化表達，按數值進行排序，數值越高越占據網絡中的流通位置（見表3）。

經統計，各類風險因素的中介中心度分布不均勻，風險因素中介中心度處于0～62，平均中心度為40.667，80%的風險因素中介中心度lt;60，因而存在少數對網絡具有較大控制力的重要節點。這些節點是安全風險系統網絡的主導風險因素，即關鍵節點。人員資質、電氣設備安裝位置、光伏組件質量和電氣設備故障是項目進行中的幾個關鍵節點。因此，做好項目中人員以及電氣設備的管理為重中之重。

3 分布式光伏發電項目全生命周期的安全管理體系

3.1 選址踏勘階段

3.1.1 選址合規性

項目選址時，要綜合分析區域內氣象地質條件及所利用建筑物的建成年限、結構類型、承重荷載、風荷載、雪荷載、使用功能、周邊環境、安全距離、消防救援能力等因素，有效規避自然災害、火災、爆炸、坍塌等安全風險。

3.1.2 建筑物危險性鑒定

嚴禁利用危險性鑒定等級為C級、D級的建筑物建設分布式光伏發電項目；利用B級建筑物建設分布式光伏發電項目的，要經過嚴格論證評估，并避讓處于危險狀態的結構構件。嚴禁利用火災危險性類別為甲類、乙類的建筑物建設分布式光伏發電項目。

3.1.3 周圍環境評估

項目優先在用電負荷高、電網承載能力強的區域建設，降低大規模接入對電網運行安全的影響；同時需要遠離排放具有腐蝕性的煙霧、水汽等環境，避免光伏組件受到腐蝕。

3.2 施工建設階段

3.2.1 安全交底

在項目建設過程中存在較多的危險因素，為降低作業過程中發生安全事故的可能性，在項目建設前向作業人員進行交底，使作業人員掌握現場的安全風險情況。

3.2.2 特殊作業管理

在建設過程中可能涉及的動火作業、登高作業、臨時用電等特殊作業，應嚴格落實作業票的各項要求，避免在作業過程中發生安全事故。

3.2.3 用電安全管理

作業時規定佩戴絕緣手套、穿戴絕緣鞋和衣物、使用絕緣作業工具等勞保用品；負載情況下切勿斷開電氣連接；不應在雷雨、風雪等惡劣天氣作業；保持接插頭干燥與清潔；涉及臨時用電作業的應嚴格按照特殊作業的程序執行。

3.2.4 應急管理

項目建設過程中較易發生火災、高處墜落事故，應編制相關應急處置措施，并向現場作業人員進行培訓，在事故發生后第一時間采取應急處置措施，降低事故影響。

3.3 運營階段

3.3.1 人員管理

按照《中華人民共和國安全生產法》等一系列法律法規的有關規定，認真貫徹執行“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，進一步完善管理制度、加強隊伍建設、強化考核機制。

定期開展安全培訓，提高運維、管理等人員的專業技能和安全意識，避免由于人員專業技能短缺、安全意識不足等原因造成事故。

對人員專業資格有相關要求的崗位，嚴格落實崗位人員全部持證上崗。

3.3.2 電氣設備管理

光伏電氣設備主要有主變、光伏組件、匯流箱、箱變等，是電站發電和安全生產的關鍵設備，故障概率及事故頻次高。電氣設備是電站發電和安全生產的關鍵設備，使用過程中會產生不同程度上的磨損、變形和損傷，設備的技術狀態及性能會隨著工作時間的增加而下降，進行維護檢修后的設備故障率下降明顯。應定期對光伏組件及電氣設備進行維護保養。

3.3.3 日常管理

檢查工作人員是否規范操作、工作人員的安全設施是否到位、防護用具是否使用正確、工作人員是否具備專業資格等，對檢查出的安全隱患進行閉環管理。

3.3.4 應急管理

對項目存在的安全風險進行分析，制定相關應急處置措施，成立應急救援組織，配備應急物資，定期開展應急演練。

3.3.5 智能化系統管理

可以通過物聯網、互聯網、移動互聯網、大數據一體化設計，建立基于數據采集、數據存儲、數據分析、數據展示的智能化電站生產運行管理系統，為光伏電站的安全性、智能性運維管理提供良好條件。

3.4 退出拆除階段

進行拆除作業的主要內容包括電氣系統和光伏組件、支架拆除。拆除作業前斷開電源；拆除時搭設腳手架防護網，拆除區邊界設置安全警示；光伏組件、支架、電氣系統的拆除需按照專項拆除方案進行。拆除作業過程中禁止帶電操作；對涉及的動火、登高等特殊作業嚴格按照作業票程序進行，落實安全措施，避免發生安全事故。

4 結語

在國家能源政策的大力扶持下，分布式光伏行業在工業企業、工業園區將得到迅速發展，同時分布式光伏建設的安全管理問題日益突出。本文對化工園區分布式光伏發電項目各個階段存在的安全風險進行了分析，對其全生命周期的安全管理要點進行了總結，以期降低事故發生概率，最大可能發揮光伏發電項目的經濟效益和社會效益。

參考文獻

［1］吳候福.并網光伏電站技術風險評價指標體系及其應用［D］.廣州：華南理工大學，2016.

［2］趙嘉菡，張煒熙.光伏產業發展研究——基于生命周期理論［J］.經濟研究導刊，2020（32）：31-32.

［3］佚名.盤點近些年全國光伏行業45起事故［EB/OL］.（2018-08-05）［2022-11-24］. https：//wenku.baidu.com/view/5705950a4b2fb4daa58da0116c175f0e7 cd119d9.html.

［4］趙鋒鋒.分布式光伏電站的消防安全評價研究［D］.上海：上海應用技術大學，2019.

［5］高成.分布式光伏發電項目建設中的安全管理研究［J］.自動化應用，2017（1）：1-2.

［6］毛宏舉.分布式光伏發電項目安全管理［J］.電力安全技術，2016（1）：1-3.

［7］吳思竹，張智雄.網絡中心度計算方法研究綜述［J］.圖書情報工作，2010（18）：107-110.

（編輯 姚鑫編輯）

Research on the safety system for the full life cycle of distributed photovoltaic power generation project in chemical industry park

Tan Tao

（Office of Nanjing Jiangbei New Material Science Park， Nanjing 211103， China）

Abstract： As industrial rooftop photovoltaics become more and more widely used， derivative safety issues are becoming increasingly serious. In several fires and burns in distributed photovoltaic power stations in chemical parks， there is not only a risk of damaging the process equipment in the plant， but also may cause environmental pollution， property damage and personal casualties. In order to strengthen the safety management of distributed photovoltaic power generation projects in chemical parks， the safety risks existing in each stage of the project were quantitatively analyzed， and a safety risk management system of distributed photovoltaic power generation projects based on the concept of full life cycle was proposed to improve the safety of photovoltaic projects in chemical parks and achieve sustainable and healthy development.

Key words： distributed photovoltaic power generation; chemical industry park; full life cycle; security management