当今社会传统能源面临枯竭,人类生态环境日益恶化,太阳能光伏发电以资源丰富、清洁、不受资源分布地域的限制等优点成为人们关注的焦点。近几年我国光伏产业迅猛发展,现今国内光伏累计装机容量已超过28GW,并以每年大于10GW的速度增长。光伏电站建站越来越多,如何提高电站的安全性,如何将各种安全隐患防范于未然,也已成为电站业主们首要
2.5 组串式与集中式防护安全对比
主流的组串式方案采用自然散热,IP65的防护等级,防沙尘,抗盐雾,全密闭的设计保障逆变器25年的安全运行。
集中式方案采用风扇散热,IP20设计,防护等级低,无法隔离沙尘和盐雾。因此,集中式电站在运行一段时间后,由于环境原因会使其逆变房、逆变器和直流汇流箱内都积满了沙尘,需要定期对防尘棉、通风系统进行维护。积尘会堵塞防尘网、降低通风系统的效率,使设备散热性能变差,大功耗器件温度急剧上升,严重时将引发着火事故。
在沙尘中经常会含有部分的金属颗粒,金属颗粒落在电路板上,会降低电路板上的安规间距,造成放电打火。同时,因湿度增加,湿尘中的酸根和金属离子活性增强,呈现一定酸性或碱性,对PCB的铜、焊锡、器件端点形成腐蚀效应,引起设备工作异常。在沿海等高盐雾地区,腐蚀失效现象更加显著。
图17 集中式逆变房内积尘
图18 集中式逆变器内部积尘
图19 集中式直流汇流箱锈蚀、积尘 小结:集中式逆变器IP20防护等级,不可避免受到沙尘影响,会引起开关接触不良,风扇失效散热变差,电路板打火等现象,存在着火风险。而组串式逆变器IP65防护等级,完全隔离沙尘,可靠性及安全性较高。
2.6 组串式逆变器和集中式逆变器防PID安全对比
我国东部地区,人口密度高,土地资源稀缺,无法和西部地区一样发展大型地面光伏电站,结合东部地区鱼塘,滩涂多的特点。出现很多渔光互补或滩涂光伏电站,此类电站环境湿度大,电池组件更容易出现PID衰减,为此,必须增加防PID措施。
集中式逆变器为防止PID问题,一般采取负极接地的方案,这样在电池组件正极与接地系统之间会形成高压。通常熔断器选型在5A以上,人若不小心触碰到电池组件正极,可能造成人身伤亡事故。同时若组件正极或电缆产生接地故障,会通过接地线产生故障电流或产生电弧放电,引发着火事故。
组串式逆变器为防止PID问题,通过在系统中设置虚拟正压电路,实现所有电池板负极对地正电压,安全规避PID效应。由于电池板负极无需接地,加上逆变器内部的残余电流监测电路,能够在检测到漏电流大于30mA的情况下,迅速切断电路,实现了保护人身安全。
小结:集中式采用负极接地防止PID,存在人身安全和着火两大隐患。组串式采用虚拟正压防止PID,无需负极接地,不存在人身安全和着火隐患。
3 总结 综上所述,集中式方案在直流输电、熔断器、断路器、防护等级、防PID效应等方面存在着火和人身安全隐患。而组串式方案变直流输电为交流输电,采用无熔断器,自然散热,IP65防护等级,虚拟正压防止PID,从根本上解决了集中式的着火隐患。
光伏电站安全问题已上升为中国能源战略的大问题。在去年8月份举行的在大型光伏电站高效可靠运营与发电增效研讨会上,国家发改委能源研究所研究员王斯成就表示,“在走访西部大量电站后发现,很多电站在运行一段时间后出现了大量的安全问题,而电站质量直接影响到电站的收益,这也是为什么目前银行对投资电站有顾虑的主要原因之一。”
在安全方面的对比上,组串式拥有绝对优势。特别是在山地、屋顶等电站中,一旦发生着火事故,可能引发山林火灾。而在农光、渔光等电站中,经常有非电站专业人员出入耕种,一旦发生人员触电伤亡事故,影响更是难以估量。建议业主在进行光伏电站的建设及方案设计时更需要着重考虑安全问题。(作者单位:中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司)
作者:孙庆 来源:太阳能发电网
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