尹國寶

(北京吉能新能源科技有限公司，北京 100071)

0 引言

眾所周知，我國是全球光伏發(fā)電安裝量增長最快的國家。2018-01-02，國家能源局對外公布統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2017年1—11月，我國光伏發(fā)電量達1?069億kWh，同比增長72?%，占全部發(fā)電量的比重同比增加0.7?%；光伏年發(fā)電量首超1?000億kWh，達到了歷史新高。截至2017年11月底，我國光伏累計投產(chǎn)容量達12?579萬kW，同比增長67?%；占總電力裝機的比重達7.5?%，同比增加2.7?%。

國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016—2030)》(發(fā)改基礎(chǔ)〔2016〕2795號)提出：到2030年，非化石能源發(fā)電占總發(fā)電量的50?%；到2050年，要占總電量的70?%—80?%。

由此可以看出，中國能源需求非常大，市場潛力也非常大，為了滿足我國快速發(fā)展的需要，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍有較大的發(fā)展空間。

1 光伏發(fā)電種類

按照光伏電站安裝區(qū)域分類，可分為集中式光伏和分布式光伏等；按照光伏與配套形式分類，可分為農(nóng)光互補、漁光互補、牧光互補等；按照安裝位置分類，可分為屋頂光伏、水上光伏、田園光伏、山地光伏、戈壁光伏、沙漠光伏等。

2 光伏發(fā)電的工作原理

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池(簡稱光伏板)。光伏板是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能轉(zhuǎn)變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個光伏板串聯(lián)或并聯(lián)起來，就可以成為輸出較大功率的光伏板方陣。光伏陣列將太陽能轉(zhuǎn)變成直流電能，經(jīng)逆變器直、交流變換后至交流配電柜，根據(jù)需求經(jīng)變壓器升壓后，經(jīng)開關(guān)站接入中壓或高壓電網(wǎng)。

3 光伏發(fā)電存在的安全風險

3.1 施工期間

(1)?受到某些政策因素的影響，為趕限期電價，導(dǎo)致光伏電站建設(shè)質(zhì)量難以保障，甚至會因搶工期而引發(fā)不安全事件。由于建設(shè)周期較短，各建設(shè)單位對光伏設(shè)備的需求相對集中，導(dǎo)致設(shè)備制造質(zhì)量難以保障，也會引發(fā)質(zhì)量和安全事件。

(2)?水上作業(yè)多在3?m以上，存在發(fā)生高處墜落溺水傷害事件的可能。蓄洪區(qū)光伏電站施工高度約為5?m，存在高處墜落風險和高處落物傷人風險。同時，還存在施工現(xiàn)場作業(yè)人員高處作業(yè)不系安全帶等違規(guī)行為。

(3)?山地作業(yè)不利于施工機械施工，也不易發(fā)現(xiàn)施工人員違章行為，如用鏟車當?shù)踯?、特種作業(yè)人員無證作業(yè)等。此外，施工現(xiàn)場還存在作業(yè)人員被毒蟲或動物傷害的風險。

(4)?因為工程費用較低，加之采取低價中標選擇施工單位，導(dǎo)致非正規(guī)電力建設(shè)施工隊伍混入，或電建單位中標后轉(zhuǎn)讓給合作單位，造成施工標準不高，安全監(jiān)管難以進行。

(5)?隱蔽工程監(jiān)督不到位，接地系統(tǒng)不完善。如施工單位違反“電氣設(shè)備每個接地部分應(yīng)以單獨的接地線與接地母線相連接”的規(guī)定，為節(jié)省材料而將組與組串聯(lián)接地，留下安全隱患。

(6)?光伏電站施工區(qū)域點多面廣，區(qū)域難以隔離。業(yè)主和監(jiān)理單位安全監(jiān)督人員數(shù)量難以滿足現(xiàn)場監(jiān)督需求，同時監(jiān)理單位低價中標也會導(dǎo)致選擇的監(jiān)理人員技術(shù)水平難以滿足作業(yè)監(jiān)督需求。

3.2 發(fā)電期間

(1)?光伏發(fā)電投產(chǎn)后白天發(fā)電夜晚不發(fā)，發(fā)電多少與光照強度緊密相連，因此設(shè)備動作較頻繁，易導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短或損壞。由于運行操作較少，自動程度較高，甚至可以采取集控中心管理而就地無人值班，易導(dǎo)致運行人員操作維護水平降低，誤操作可能性增加。

(2)?屋頂光伏大多安裝在帶有采光板的彩鋼板屋頂上，長期使用過程中屋頂強度降低，或一旦安全措施不當，易造成運行和維護人員日常巡視或檢查修復(fù)時存在高空墜落風險。

(3)?水上光伏、蓄洪區(qū)光伏、農(nóng)光或牧光發(fā)電現(xiàn)場日常巡視不方便，存在登高作業(yè)墜落風險。

(4)?光伏設(shè)備存在制造、施工或安裝質(zhì)量問題，如接地不可靠、電氣接線不牢固、設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)不及時等，易造成設(shè)備或元件火災(zāi)事故風險。

(5)?由于光伏電站發(fā)展較快，作業(yè)人員生產(chǎn)技術(shù)和安全知識未能很好掌握，加之管理制度存在缺陷，新進人員安全防范意識淡薄，易發(fā)生誤入帶電間隔引起觸電風險。

(6)?自然災(zāi)害，如臺風、颶風、地震、沙塵暴等，易導(dǎo)致光伏設(shè)備損壞，尤其是光伏板損壞。

4 案例分析和防范措施

4.1 防機械傷害

光伏電站施工現(xiàn)場比較復(fù)雜，所用機械也較為雜亂，主要有汽車吊、旱地和水上打樁機、山地鉆孔機、叉車、挖掘機和推土機等，若是管理不善或使用不當，均有可能造成機械傷害事件。

4.1.1 案例分析

2017年，某公司施工作業(yè)班班長吉某和作業(yè)人員楊某在山西盂縣100?MW光伏電站項目8號地塊WB001方陣倒運光伏組件。當日16:15，吉某安排楊某用叉車拆除圍欄及立柱，楊某用叉車左叉板3次撬動圍欄立柱根部未果，第4次撬動時立柱突然彈出，擊中2.8?m外的吉某頭部，造成其左側(cè)頭部受傷，經(jīng)搶救無效死亡。

此案例的違章之處：施工人員吉某跨標段作業(yè)，違章指揮無證人員楊某操作叉車拆除圍欄立柱；作業(yè)人員楊某以危險方式使用叉車撬動立柱基礎(chǔ)(屬于地下埋件，重量不明)，因叉車用力過猛造成立柱突然飛出；同時，建設(shè)單位、總包單位、監(jiān)理單位對施工現(xiàn)場跨標段作業(yè)、野蠻作業(yè)監(jiān)管不力。

4.1.2 防范措施

(1)?使用施工機械前，應(yīng)對作業(yè)人員進行安全技術(shù)交底。

(2)?不斷開展施工機械隱患排查工作，確保施工機械各種保護和限制裝置運行正常，絕不在無保護或無限制裝置的情況下使用施工機械。

(3)?分清各類特種設(shè)備的使用對象，嚴禁挪作他用。

(4)?叉車用作吊車作業(yè)就是違章行為，必須加強現(xiàn)場“三違”管理和治理工作，讓違章者無立足之地。

4.2 防人身觸電傷害

光伏電站現(xiàn)場有許多帶電體，如施工期間臨時用電或在調(diào)試投運階段光伏板方陣、逆變器、交流配電柜、變壓器、升壓站以及配套的光伏控制系統(tǒng)等設(shè)備已帶電，均有可能造成人員觸電傷害。

4.2.1 案例分析

2015年7月，廣東連降暴雨，中山市某光伏電站的1名施工人員未做好防觸電措施，在連接組件陣列時觸電身亡。

此案例的違章之處：作業(yè)人員沒有對現(xiàn)場作業(yè)進行危險源辨識，安全措施不到位；作業(yè)人員進行電氣檢查時，沒有正確使用安全防護用品；運行人員誤入帶電間隔，監(jiān)護工作不到位；管理者對員工安全教育與培訓工作流于形式。

4.2.2 防范措施

(1)?在電氣設(shè)備上作業(yè)時，應(yīng)穿絕緣鞋、帶低壓絕緣手套、使用絕緣工具，不能在無防護情況下觸碰潮濕的光伏組件。

(2)?盡量減少在雨、雪、大風天作業(yè)，應(yīng)采取有效措施防止人體潮濕或與帶電體直接接觸。

(3)?作業(yè)時，應(yīng)切斷光伏組件的電源，可搬至無光環(huán)境或用不透光的材料蓋住組件表面，并使用絕緣工具作業(yè)；不能在有負載的情況下斷開電氣連接，防止產(chǎn)生電弧，發(fā)生觸電危險。

(4)?組件邊框以及其他非用于導(dǎo)電的金屬固定裝置，一定要連接接地裝置，防止電擊或雷擊時發(fā)生觸電傷害。

(5)?電氣設(shè)備在啟動和停止時，其終端和線纜會產(chǎn)生電壓，必須由具有資質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員操作。注意斷開電源順序，先斷開交流電壓，再斷開直流電壓。高壓開關(guān)柜停送電應(yīng)由2人進行，1人操作、1人監(jiān)護，待核對設(shè)備命名編號無誤后，方可按順序操作。

(6)?設(shè)備停電后裝設(shè)接地線時，應(yīng)先驗明無電，并由2人進行，1人監(jiān)護、1人操作，先接接地端，后接導(dǎo)體端且由近而遠，拆除時順序相反。

4.3 防高處墜落傷害

屋頂光伏、水上光伏和蓄洪區(qū)光伏作業(yè)均存在高處作業(yè)風險，若作業(yè)時沒有采取可靠的防墜落措施，就有可能發(fā)生人身傷害。

4.3.1 案例分析

2017年9月，某公司開展某屋頂光伏電站清洗水系統(tǒng)檢查工作。作業(yè)人員檢查完第4棟屋頂水管準備去第5棟屋頂檢查時，圖省事走4，5棟樓之間的遮雨棚(離地約11?m)；遮雨棚有機玻璃采光瓦碎裂，人員墜落受傷，經(jīng)現(xiàn)場搶救無效死亡。

此案例的違章之處：嚴重違反高處作業(yè)安全規(guī)定，未按要求通過爬梯上下樓；玻璃鋼采光板不具有承受人體重量的強度，在未落實安全措施的情況下盲目作業(yè)；沒有制定清潔作業(yè)安全管理制度和操作規(guī)程；未按規(guī)定發(fā)放勞動防護用品；安排無高處作業(yè)特種作業(yè)操作證的人員從事高處作業(yè)；沒有對現(xiàn)場作業(yè)用具進行外觀安全檢查或使用不合格安全用具；高處作業(yè)人員沒有正確佩戴安全帽。

4.3.2 防范措施

(1)?嚴格執(zhí)行安全作業(yè)規(guī)程，在可能發(fā)生墜落危險的屋面采光帶邊從事高處清洗作業(yè)時，應(yīng)采取搭設(shè)跳板、架設(shè)安全網(wǎng)、設(shè)置警示標志等安全措施。

(2)?建立健全安全生產(chǎn)管理制度和操作規(guī)程，按規(guī)定發(fā)放勞動防護用品，嚴格執(zhí)行特種作業(yè)人員持證上崗制度，按規(guī)定對作業(yè)人員進行3級安全教育，提高其安全防護意識。

(3)?加強外包項目安全管理，不得發(fā)包給不具備安全生產(chǎn)條件或者無相應(yīng)資質(zhì)的單位或個人。

(4)?加強對安全工器具的外觀檢查和定期試驗管理，云梯作業(yè)必須實行1人1梯，且加強安全保護繩使用管理。

(5)?凡離地2?m及以上的作業(yè)，均應(yīng)考慮使用安全繩將成排的光伏架連接起來，便于作業(yè)人員在行走過程中懸掛安全帶，同時作業(yè)人員也應(yīng)使用雙掛鉤安全帶。

4.4 防害蟲和動物傷害

山地光伏電站施工現(xiàn)場存在毒蛇、毒蜂和有害動物，易造成人員傷害，甚至會造成傷亡事故。

(1)?在害蟲和有害動物出沒的地區(qū)施工或外出時，應(yīng)攜帶必要的防身器械、防護用品。

(2)?在山區(qū)施工時，施工人員不得單獨遠離作業(yè)現(xiàn)場。每日作業(yè)完畢時，施工負責人應(yīng)清點人數(shù)。

(3)?注意加強與當?shù)厝藛T的配合，了解和掌握害蟲和有害動物的活動規(guī)律，采取必要的應(yīng)對措施。

(4)?現(xiàn)場配備必要的防止相關(guān)毒蛇、毒峰咬傷和叮傷的施救藥品，并與當?shù)蒯t(yī)療機構(gòu)建立聯(lián)系，以便能及時救治傷員。

4.5 防溺水傷害

水上光伏電站是漁光互補的重要形式，蓄洪區(qū)光伏板離地面在5?m以上，屬于高處作業(yè)區(qū)，可能發(fā)生墜水溺亡事件。

(1)?施工現(xiàn)場應(yīng)隨時與當?shù)貧庀?、水文站等部門保持聯(lián)系，了解和掌握天氣變化和水情動態(tài)，以便及時采取應(yīng)對措施。

(2)?現(xiàn)場各種船舶應(yīng)符合安全要求，操控人員應(yīng)持證上崗，按規(guī)定配齊各類合格船員，船機、通信、消防、救生等各類設(shè)備必須安全有效。

(3)?只要現(xiàn)場有作業(yè)，施工船舶就必須與調(diào)度室保持通信暢通。

(4)?水上施工應(yīng)設(shè)專用救生船，并有專人值班，各施工作業(yè)點應(yīng)配備救生圈、救生衣等救生設(shè)備。在艙面作業(yè)時，必須穿好救生衣，人員上下通道下方應(yīng)掛設(shè)安全網(wǎng)，跳板要固定牢靠，水上工作平臺四周要安裝符合標準的欄桿和安全網(wǎng)，同時做好防凍防滑工作。

(5)?不得擅自擴大水上施工安全作業(yè)區(qū)（施工水域）的范圍。

(6)?各作業(yè)面應(yīng)有水上救護經(jīng)驗豐富、責任心強的人員負責水上作業(yè)安全監(jiān)督管理。

(7)?在各施工作業(yè)點，夜間應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)警燈或采用燈光照明，避免航行船舶碰撞水中樁墩。

4.6 防雷電損壞或傷害

發(fā)生在光伏電站區(qū)域的雷電，不僅會對現(xiàn)場作業(yè)或檢查維護人員產(chǎn)生傷害，也會對光伏設(shè)備或元件產(chǎn)生破壞性損壞。

4.6.1 案例分析

2017年，某光伏電站2號進線PSL641UC過流Ⅱ段保護動作，集電Ⅱ線320開關(guān)跳閘，接地變動作跳閘，站用電源自動切換為備用電源供電。運維人員立即對現(xiàn)場設(shè)備進行檢查并匯報調(diào)度。當時有雷雨，初步判斷為雷電導(dǎo)致保護動作。經(jīng)調(diào)度同意后，對接地變361開關(guān)和集電Ⅱ線320開關(guān)進行試送電，361開關(guān)合閘成功；320開關(guān)再次跳閘，判斷為雷電造成集電Ⅱ線320線路永久接地故障。

此案例的違章之處：戶外電子設(shè)備外殼接地不可靠，或施工時沒有按要求進行接地；接地系統(tǒng)接地電阻超過規(guī)定值；有的串接接地，當發(fā)生銹蝕或接觸不良時引起接地系統(tǒng)不可靠；雷電流超過設(shè)計值；配電線路防雷線布置不符合要求，或雷電繞擊線路；沒有按照要求采取防止雷電波侵入措施，如沒有在關(guān)鍵部位安裝避雷裝置等。

4.6.2 防范措施

(1)?光伏電站為三級防雷建筑物，應(yīng)盡量避免建設(shè)在雷電易發(fā)生地和易遭受雷擊的位置。

(2)?采取有效措施防止感應(yīng)雷電對光伏設(shè)備的影響，將控制機房內(nèi)的全部金屬物，包括設(shè)備、機架、金屬管道、電纜的金屬外皮等可靠接地，每件金屬物品都要單獨接到接地干線上，不允許串聯(lián)后再接到接地干線上，等電位連接措施必須可靠。

(3)?要加強光伏設(shè)備防止雷電波侵入管理，采取有效措施，如在出線桿上安裝閥型避雷器；對于低壓220/380?V可以采用低壓閥型避雷器，且要在每條回路的出線和零線上裝設(shè)。架空引入室內(nèi)的金屬管道和電纜的金屬外皮在入口處可靠接地，沖擊電阻不宜大于30?Ω。

(4)?光伏電站對接地電阻值的要求較嚴格，因此要實測數(shù)據(jù)，建議采用復(fù)合接地體，接地體根數(shù)以滿足實測接地電阻為準。光伏電站接地、接零的要求：電氣設(shè)備的接地電阻R≤4?Ω，滿足屏蔽接地和工作接地的要求；在中性點直接接地的系統(tǒng)中，要重復(fù)接地，R≤10?Ω；防雷接地應(yīng)該獨立設(shè)置，要求R≤30?Ω，且和主接地裝置在地下的距離保持在3?m以上。

(5)?要制定雷雨季節(jié)現(xiàn)場作業(yè)安全管理制度，嚴格接地系統(tǒng)檢查和定期檢驗。雷電發(fā)生期間嚴禁進入現(xiàn)場進行施工、檢查、維護。

4.7 防高處落物事件

由于水上、蓄洪區(qū)或屋頂光伏作業(yè)涉及高處作業(yè)，應(yīng)采取措施防止在作業(yè)或檢查期間發(fā)生高處落物對人員造成傷害。

(1)?高處交叉作業(yè)上下時必須采取有效隔離措施，如使用隔板或分時作業(yè)，不允許同時開展超過2層以上的作業(yè)面。

(2)?作業(yè)人員上下傳遞用具或小型物件時，必須使用工具袋，嚴禁拋物；較大物件應(yīng)用繩系牢后進行傳遞，接物人員不得站在物件下方。

(3)?認真開好班前會，細致布置安全防范措施，作業(yè)人員必須悉數(shù)到場，并認真聽取。

(4)?現(xiàn)場起吊設(shè)備時，必須采取區(qū)域隔離，防止無關(guān)人員進入，嚴禁吊物下方站人或通過。

(5)?高處施工作業(yè)面必要采取防落物措施，如搭設(shè)平臺、加裝擋腳板等。

(6)?作業(yè)人員必須正確佩戴安全帽。

(7)?加強作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)督工作。

4.8 防設(shè)備傾倒事件

設(shè)備傾倒事件的發(fā)生，除受自然災(zāi)害影響，如臺風、沙塵暴或地震外，也受設(shè)計、施工質(zhì)量的影響。

4.8.1 案例分析

某年，11級臺風“天鴿”過境。某公司廠區(qū)部分光伏設(shè)備受損，其中光伏板件損毀1?000多塊(在裝數(shù)量9?000多塊)，光伏支架、橋架、電纜等存在不同程度損毀。

此案例的違章之處：沒有預(yù)計到光伏板安裝區(qū)域風力會超過設(shè)計值，或施工方降低了防風等級；臺風前防范措施沒有考慮周全，沒有對光伏薄弱環(huán)節(jié)進行加固處理等。

4.8.2 防范措施

(1)?光伏板是露天布置的，在設(shè)計時就應(yīng)考慮光伏板安裝區(qū)域可能遇到的最大風力。

(2)?開展日常安全檢查和維護，對現(xiàn)場光伏固件螺帽進行緊力檢查；對于處于風口區(qū)的光伏板，要采取特別加固措施。

(3)?特殊天氣情況下要采取必要的加固措施。

(4)?積極參加設(shè)備投保，獲取損失補助。

4.9 防設(shè)備火災(zāi)事件

光伏項目火災(zāi)事件多發(fā)生在調(diào)試和投運期間，通常由自然災(zāi)害、設(shè)備質(zhì)量問題、人為因素等引起。

4.9.1 案例分析

2016年，某電站運行值班人員在主控視頻監(jiān)控機時，發(fā)現(xiàn)71區(qū)?1號逆變器附近?1臺匯流箱冒煙，有起火跡象?，F(xiàn)場檢查起火點位于直流輸出斷路器上口正母線處，正母線、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、防雷器燒毀。匯流箱起火后，內(nèi)部氣體積聚，匯流箱柜門被彈開，燃燒物跌落點燃地面干草，火勢沿組件背板地面燃燒，向東竄燒約30?m。

此案例的違章之處：光伏系統(tǒng)接地失效，遭受雷擊引起火災(zāi)；光伏電子電氣設(shè)備絕緣失效，引起電氣短路或打弧，產(chǎn)生火災(zāi)；匯流箱內(nèi)器件較多，輸出電壓較高，容易引起火災(zāi)；運行維護人員現(xiàn)場檢查不及時或不全面，沒有及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。

4.9.2 防范措施

(1)?采購過程中，應(yīng)確保設(shè)備質(zhì)量和規(guī)格符合國家光伏設(shè)計規(guī)定。

(2)?在各光伏電站要建立對光伏電子電氣設(shè)備的連續(xù)性巡檢及維護計劃。

(3)?光伏接地系統(tǒng)應(yīng)按照 GB?50057—2010《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計，并開展正常的接地電阻檢測工作。

(4)?加強光伏電站電氣設(shè)備技術(shù)監(jiān)督管理工作，開展常規(guī)檢驗，確保檢測工作有效安全。

(5)?光伏電站消防設(shè)計應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定。

5 光伏安全管理的關(guān)注點

5.1 解決補貼電價時限與光伏電站施工期的矛盾

此類問題得不到解決，將會對光伏電站的施工和運行帶來質(zhì)量問題，甚至會導(dǎo)致安全事件發(fā)生。

5.2 加強安全教育和安全監(jiān)督工作

為了更好地管理施工現(xiàn)場，業(yè)主單位要認真開展施工隊伍人員入場前的安全教育培訓，確保施工人員全部參加。

在日常施工中，業(yè)主還應(yīng)加強對監(jiān)理單位人員的管理工作，督促其深入現(xiàn)場開展安全監(jiān)督、嚴抓違章，并抽查安全監(jiān)督工作是否到位，確保一級對一級的安全監(jiān)督管理。

5.3 開展光伏人員安全知識培訓

由于我國光伏電站的快速發(fā)展，造成光伏管理和生產(chǎn)人員緊張，應(yīng)盡快培養(yǎng)光伏管理和生產(chǎn)人員。同時，對現(xiàn)有光伏人員開展定期輪訓，不斷提高其光伏技術(shù)管理和安全知識水平，杜絕發(fā)生因知識缺乏而引起的安全事件。

6 結(jié)束語

光伏電站是清潔能源的重要組成部分，具有非常好的發(fā)展前景。在光伏電站建設(shè)和生產(chǎn)中存在許多安全生產(chǎn)隱患，亟待建立、完善安全和質(zhì)量監(jiān)管體系和相應(yīng)的管理制度，以規(guī)范光伏電站的設(shè)計、施工、建設(shè)和生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，從而有效降低和控制光伏電站潛在的安全和質(zhì)量風險。