摘要：近年來，隨著可再生能源的快速發(fā)展，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)以及設(shè)備質(zhì)量問題，光伏系統(tǒng)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)逐漸顯現(xiàn)。本文從火災(zāi)發(fā)生的主要原因入手，構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分析系統(tǒng)的火災(zāi)隱患。本文提出了一套分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的消防應(yīng)急預(yù)案，并對(duì)系統(tǒng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制提出了具體建議。本文的研究旨在提高光伏系統(tǒng)的安全性，減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)；火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；消防應(yīng)急預(yù)案

引言

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種清潔能源技術(shù)，具有能量來源豐富、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工商業(yè)及住宅領(lǐng)域。然而，隨著其規(guī)模的擴(kuò)大和應(yīng)用的普及，光伏發(fā)電系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)日益突出。光伏系統(tǒng)的火災(zāi)主要源于設(shè)備故障、設(shè)計(jì)缺陷、安裝不當(dāng)以及系統(tǒng)維護(hù)不足，給安全生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大威脅。因此，科學(xué)評(píng)估光伏系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并制定相應(yīng)的消防應(yīng)急預(yù)案對(duì)于確保光伏系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

一、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

（一）光伏系統(tǒng)火災(zāi)的主要原因

1.組件質(zhì)量問題

若在光伏組件的生產(chǎn)與安裝環(huán)節(jié)缺失嚴(yán)苛的質(zhì)量監(jiān)管，可能出現(xiàn)材料老化、密封失效、電氣連接不穩(wěn)固等缺陷。這些缺陷會(huì)導(dǎo)致電氣故障，并有可能觸發(fā)火災(zāi)事故。

2.接線故障

在光伏系統(tǒng)中，隨著時(shí)間的推移，電纜可能會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致電氣連接出現(xiàn)松動(dòng)情況。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，若電流超出額定容量或者電纜的絕緣層出現(xiàn)破損，便可能產(chǎn)生電弧或者短路，進(jìn)而可能誘發(fā)火災(zāi)。

3.逆變器故障

逆變器是實(shí)現(xiàn)直流至交流電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵裝置，若其設(shè)計(jì)存在缺陷、安裝不規(guī)范或長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致內(nèi)部組件老化，可能出現(xiàn)短路或過熱的風(fēng)險(xiǎn)，從而誘發(fā)火災(zāi)事故。

4.外部環(huán)境因素

高溫環(huán)境會(huì)加速設(shè)備老化，雷擊等極端天氣可能直接損壞組件或逆變器，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（二）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型是一種用于量化光伏發(fā)電系統(tǒng)中火災(zāi)隱患的工具，通常結(jié)合定性和定量分析方法，幫助識(shí)別和評(píng)估可能的風(fēng)險(xiǎn)源。常用的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型基于風(fēng)險(xiǎn)公式：

R=P×C

其中，R表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，P表示火災(zāi)發(fā)生的概率，C表示火災(zāi)導(dǎo)致的后果（包括經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、環(huán)境破壞等）。該模型可以幫助工程師和管理者根據(jù)不同火災(zāi)場(chǎng)景的可能性和潛在損害程度來衡量系統(tǒng)的總體風(fēng)險(xiǎn)。

在光伏系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中，需考慮多個(gè)因素，如光伏組件的質(zhì)量、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝質(zhì)量、維護(hù)頻率、外部環(huán)境因素等。通過對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)（如光伏組件、逆變器、電纜）進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)估，確定其發(fā)生故障的概率P及故障后的影響程度C?；馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型還可以通過歷史數(shù)據(jù)、故障記錄和環(huán)境影響分析等進(jìn)行校正，形成更為精確的火災(zāi)預(yù)測(cè)工具^[1]。

（三）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

通過對(duì)某光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，分析其各子系統(tǒng)的火災(zāi)發(fā)生概率和潛在后果。結(jié)果顯示，接線故障和組件質(zhì)量問題是導(dǎo)致火災(zāi)的主要風(fēng)險(xiǎn)源，其風(fēng)險(xiǎn)值相對(duì)較高。逆變器故障次之，而外部環(huán)境因素雖然影響較大，但發(fā)生概率較低。評(píng)估結(jié)果為后續(xù)消防應(yīng)急預(yù)案的制定提供了依據(jù)，如表1。

二、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的消防應(yīng)急預(yù)案

（一）火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，火災(zāi)監(jiān)控機(jī)制扮演著至關(guān)重要的角色，它是應(yīng)對(duì)緊急情況的關(guān)鍵技術(shù)。為了及時(shí)識(shí)別火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，必須構(gòu)建一個(gè)綜合監(jiān)控平臺(tái)，整合煙霧、溫度、電弧以及故障電流的檢測(cè)技術(shù)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，關(guān)鍵位置如逆變器房和電氣柜周圍應(yīng)安裝煙霧探測(cè)器。為了確保能在火災(zāi)初期及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，必須確保煙霧濃度變化的檢測(cè)閾值被設(shè)定在003%/m，以達(dá)到對(duì)反應(yīng)靈敏度的精確控制。在光伏組件與逆變器的關(guān)鍵區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先部署溫度傳感設(shè)備，以確保溫度監(jiān)控的閾值設(shè)定為85℃，一旦溫度超過此界限，即刻激活報(bào)警機(jī)制。

在接線和電纜密集的場(chǎng)所，電弧檢測(cè)設(shè)備的正確安裝顯得尤為關(guān)鍵。必須確保裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到1ms以內(nèi)產(chǎn)生的電弧現(xiàn)象，并能夠即刻實(shí)施相應(yīng)的動(dòng)作。系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化依賴監(jiān)控更新頻率的控制在每秒一次以內(nèi)，這確保了數(shù)據(jù)的及時(shí)搜集與迅速處理，顯著提升了火災(zāi)預(yù)防與控制的時(shí)間效率，如表2。

（二）人員培訓(xùn)和演練

在光伏發(fā)電系統(tǒng)火災(zāi)應(yīng)對(duì)中，人員的消防意識(shí)和應(yīng)急處理能力是確保有效性的關(guān)鍵因素之一。針對(duì)從事光伏系統(tǒng)相關(guān)工作的人員，開展的系統(tǒng)化訓(xùn)練應(yīng)全面涉及操作、維護(hù)及管理層面。涉及培訓(xùn)的項(xiàng)目涵蓋了火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的辨識(shí)與應(yīng)用、緊急斷電開關(guān)的準(zhǔn)確操作以及應(yīng)急疏散路徑的熟知。每次進(jìn)行的培訓(xùn)課程，連續(xù)時(shí)間須不少于四小時(shí)，以保證各關(guān)鍵職能人員能夠精確、熟練地控制緊急設(shè)備的操作。至少每半年應(yīng)舉行一次模擬演練，涉及各類火災(zāi)事件，如組件火災(zāi)和逆變器短路等情況，以確保應(yīng)對(duì)措施的實(shí)效性。在緊急狀況下，從接到火警通知到執(zhí)行斷電措施，參與人員需要在30秒內(nèi)完成任務(wù)，確保疏散演練中所有人員撤離完畢不超過3分鐘，以保障安全^[2]。

（三）緊急斷電措施

在火災(zāi)發(fā)生過程中，光伏發(fā)電系統(tǒng)的電流持續(xù)流動(dòng)特性，顯著提升了火災(zāi)救援的復(fù)雜性，并可能促進(jìn)火勢(shì)快速擴(kuò)散?？刂苹馂?zāi)蔓延，關(guān)鍵在于實(shí)施緊急的斷電作業(yè)。針對(duì)光伏系統(tǒng)，應(yīng)配備自動(dòng)及手動(dòng)斷電設(shè)施，以達(dá)成既定目標(biāo)。自動(dòng)斷電系統(tǒng)中裝備有煙霧探測(cè)和溫度傳感等裝置，這些裝置負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)火情或設(shè)備故障，即刻執(zhí)行斷電程序。在火災(zāi)警報(bào)觸發(fā)時(shí)，要求該系統(tǒng)能在5秒內(nèi)完成斷電操作，確保光伏裝置與電網(wǎng)快速分離，以防火勢(shì)進(jìn)一步蔓延。

自動(dòng)斷電系統(tǒng)的高效聯(lián)動(dòng)依賴多種傳感器的協(xié)同工作，其目的在于對(duì)火災(zāi)的早期征兆進(jìn)行快速識(shí)別并作出響應(yīng)。手動(dòng)斷電機(jī)制作為自動(dòng)系統(tǒng)的后備方案，常設(shè)置于逆變器室及控制中心，以便人員在緊急狀況下執(zhí)行手動(dòng)操作。設(shè)計(jì)應(yīng)使手動(dòng)斷電裝置易于理解和迅捷操作，以便在緊急情況下，操作人員能夠及時(shí)地切斷電力供應(yīng)。

（四）應(yīng)急疏散方案

在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，制定并實(shí)施人員迅速安全轉(zhuǎn)移的計(jì)劃至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)光伏電站的疏散計(jì)劃時(shí)，必須考慮其龐大的地面面積和設(shè)備間的布局，確保方案與站點(diǎn)的具體位置相吻合。在規(guī)劃緊急撤離路徑時(shí)，需兼顧太陽能板與逆變器室的布局，保障各分區(qū)至少具備兩條寬度不小于12m的逃生通道，并配備醒目的逃生指引標(biāo)識(shí)。依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）的要求，建筑的疏散通道需設(shè)計(jì)合理，以保障在緊急狀況下，所有人員能夠在3分鐘之內(nèi)撤離至安全地帶。

三、光伏發(fā)電系統(tǒng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制的建議

（一）強(qiáng)化火災(zāi)隱患排查

對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，日常安全管理至關(guān)重要，其中火災(zāi)隱患排查扮演著不可或缺的角色。火災(zāi)潛在風(fēng)險(xiǎn)通常由光伏組件老化、電氣連接松弛、設(shè)備超負(fù)荷作業(yè)等因素引起。為排查潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，要確立周期性的審查與保養(yǎng)流程，特別針對(duì)光伏板、逆變器、電纜等關(guān)鍵設(shè)施，實(shí)施細(xì)致審查。對(duì)季度性的光伏系統(tǒng)安全進(jìn)行深入排查，尤其是利用紅外線技術(shù)對(duì)電氣連接點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確認(rèn)電纜接頭無異常熱量增加。研究數(shù)據(jù)表明，溫度上升超過20%，往往預(yù)示著火災(zāi)隱患的初步跡象，應(yīng)對(duì)溫度波動(dòng)異常區(qū)域?qū)嵤┲攸c(diǎn)監(jiān)控與維護(hù)。采用電弧檢測(cè)設(shè)備對(duì)運(yùn)行中的電纜系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電弧現(xiàn)象。在光伏系統(tǒng)廣泛部署背景下，電纜使用增多，電弧現(xiàn)象成為觸發(fā)電氣火災(zāi)的關(guān)鍵因素之一，開展針對(duì)性的電弧隱患檢查，對(duì)于預(yù)防火災(zāi)發(fā)生具有至關(guān)重要的意義。

（二）提高設(shè)備質(zhì)量與安裝標(biāo)準(zhǔn)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全領(lǐng)域，設(shè)備品質(zhì)是構(gòu)筑火災(zāi)預(yù)防機(jī)制的根本，優(yōu)選設(shè)備可有效降低故障頻發(fā)率，同時(shí)將火災(zāi)發(fā)生概率降至最低。對(duì)光伏系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量控制，應(yīng)在采購環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。在選擇光伏模塊和電氣裝備時(shí)，需滿足國(guó)際與國(guó)內(nèi)的規(guī)范要求，保證其具備高溫耐受性、抗腐蝕能力及優(yōu)秀的電性能。為了保證光伏組件在高溫環(huán)境下能夠持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，必須對(duì)其耐高溫特性進(jìn)行權(quán)威認(rèn)證。在實(shí)施安裝程序時(shí)，嚴(yán)格依照預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)原則和條例進(jìn)行操作。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)負(fù)載需求來合理挑選電纜規(guī)格，選用不當(dāng)?shù)妮^小截面，可能引發(fā)電流負(fù)荷過高的問題，而過大規(guī)格的電纜可能造成不必要的成本增加。

逆變器作為關(guān)鍵系統(tǒng)組件，其安裝位置及散熱設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)生成大量熱量，若散熱不充分，可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生過熱問題。在安裝過程中，應(yīng)保證逆變器附近擁有充分的散熱區(qū)域，同時(shí)防止陽光直接照射，確保通風(fēng)狀況良好。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，安裝于各處的設(shè)備須接受定期的審查。對(duì)于存在缺陷的機(jī)械設(shè)施，進(jìn)行及時(shí)的檢修作業(yè)，是有效降低火災(zāi)發(fā)生概率的決定性因素。

（三）消防應(yīng)急技術(shù)的應(yīng)用

光伏發(fā)電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用使傳統(tǒng)消防技術(shù)難以全面應(yīng)對(duì)其特有的火災(zāi)安全隱患。在消防領(lǐng)域，對(duì)尖端應(yīng)急技術(shù)的普及顯得至關(guān)重要。首先，安裝自動(dòng)化的消防監(jiān)督裝置，該系統(tǒng)采用煙霧識(shí)別、溫度感應(yīng)和電弧偵測(cè)等高新技術(shù)，達(dá)成對(duì)潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的持續(xù)監(jiān)控。當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)的初步征兆時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)執(zhí)行報(bào)警并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的滅火行動(dòng)。自動(dòng)滅火系統(tǒng)融合了氣體滅火和水基滅火裝置兩種技術(shù)，能夠在檢測(cè)到高溫或電弧時(shí)，迅速啟動(dòng)相應(yīng)的滅火機(jī)制，從而有效地遏制火災(zāi)擴(kuò)散。

在光伏系統(tǒng)領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)消防監(jiān)控起到了至關(guān)重要的作用。它能夠?qū)V袤的光伏電站進(jìn)行定期巡查，利用紅外攝像機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度變化，從而及時(shí)識(shí)別出潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。無人機(jī)能夠抵達(dá)人工難以到達(dá)的區(qū)域，其巡檢速度快、效率高，從而顯著提高消防應(yīng)急響應(yīng)效率。推廣數(shù)字化管理系統(tǒng)，可顯著增強(qiáng)消防應(yīng)急技術(shù)應(yīng)用效果。通過建立智能監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常趨勢(shì)并提前預(yù)警^[3]。

結(jié)語

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)作為綠色能源的代表，其安全問題日益引起人們的關(guān)注。本文通過火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，深入分析了光伏系統(tǒng)的火災(zāi)隱患，并提出了相應(yīng)的消防應(yīng)急預(yù)案。通過加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量控制、強(qiáng)化隱患排查和推廣消防應(yīng)急技術(shù)，可以有效減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保障系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：李虎（1986— ），男，漢族，甘肅敦煌人，?？疲砉こ處?，研究方向：光伏發(fā)電。