前言
至2021年底，我國分布式光伏累計裝機已超過120GW，在光伏總裝機量中的占比已接近40%。未來，按照“集中式、分布式并舉“的產業(yè)發(fā)展思路，分布式光伏仍有很大的發(fā)展空間。近些年，火災及其他類型的安全事故在分布式光伏中時有發(fā)生，已引起社會關注，特別是隨著”整縣推進“逐步落地，業(yè)界對屋頂及其他形式建筑光伏的安全更為擔憂。
安全事故的發(fā)生趨從“多米諾骨牌”效應，電站建設和運維過程任何不安全行為，都有可能給系統(tǒng)留下安全隱患/危險源，并引發(fā)安全事故。本文按照系統(tǒng)安全理論，較為系統(tǒng)地闡述了分布式光伏安全管理的基本過程及風險防控重點，旨在提醒業(yè)界更為系統(tǒng)、精準地開展分布式光伏的安全管理。
一、安全風險評估
圖1為安全相關術語及邏輯關系圖示。
圖1.安全相關概念及邏輯關系
透過圖1中給出的術語及其內在邏輯，可以體會以下幾點。
1、安全是相對概念，系統(tǒng)安全理論中，將所處環(huán)境是否存在“不可接受安全風險”作為安全與否的判據(jù)。
以人們熟知的城市交通為例，按照公眾可接受的水平，如將重傷及以上交通傷害頻率降至百萬分之一以下，就可以認為一個城市的交通在人身方面是安全的。
2、不同行業(yè)、區(qū)域及工作和生活環(huán)境，不同社會發(fā)展階段，對“不可接受安全風險”的判定標準會有明顯差異。
表1為根據(jù)系統(tǒng)安全中常用的風險評價方法（LEC 法），給出的安全風險分級示例。
參照表中給出的分級方法，
1) 不同行業(yè)對可接受風險的判定標準不同，以化工行業(yè)為例，通常，將由于危險物質泄露導致火災事故的風險水平（D 值）控制在 70 以下，即可認為免除了不可接受風險；而對于戶用光伏，將由于電氣短路或其他問題導致的電氣火災的風險（D 值）控制在20以下，才可能算是安全的。
2) 不同區(qū)域對可接受風險的判定標準也會不同，大的方面，城市和農村，北京、上海等一線城市和二、三線城市，由于其所處的社會環(huán)境不同，對安全風險的可接受程度會有所不同；對一個城市，不同區(qū)域位置或功能區(qū)劃，對安全風險的可接受程度也會不同，以北京為例，首都功能核心區(qū)、中心城區(qū)、北京城市副中心、其他地區(qū)，由于所處區(qū)域對安全事故社會和政治敏感度上的差異，安全防控的要求也會不同。
3) 隨差社會進步，對不可接受安全風險的評定標準趨嚴。透過我國《生產安全事故報告和調查處理條例》、《人體損傷程度鑒定標準》、《危險化學品重大危險源辨識》等安全法規(guī)和標準的修訂情況，就可以體會到這一點。
3、同樣一起事故，不同環(huán)境下，事故后果會有明顯差異，風險值（D 值）也會不同。
參照表1中給出的風險值計算方法，相同或類似事故發(fā)生的概率（L）相同條件時，不同環(huán)境中，人員或財產暴露于環(huán)境中的頻度（E 值）和后果（C 值）不同，風險值（D 值）會有較大差異。以光伏發(fā)電為例，同樣一起事故，對集中式和分布式電站，事故后果會明顯不同。
總體看，分布式光伏安全設計尚未樹立起基于風險、目標引導、差異化的設計理念，下一步，
1） 管理角度，宜分門別類地確定分布式光伏可接受的風險水平，給出科學、合理的量化考 核指標，并作為開發(fā)企業(yè)安全設計的導引指標。如，對一些存在重大危險源或敏感度較高的區(qū)域，加裝光伏時，安全防控措施需將火災事故發(fā)生概率（L）降至 0.1（實際不可能）的水平，否則，應暫緩安裝；
2） 電站開發(fā)企業(yè)宜根據(jù)安全風險防控的總體要求，評估需要采取的防控措施及所能達到的風險控制水平；
3） 按照不同區(qū)域及所處環(huán)境，以及現(xiàn)有條件和技術水平所能達到的控制水平，具備條件的先裝，不具備條件時，暫緩建設，避免留下過多的安全隱患。
二、危險源辯識/安全隱患排查
如圖1所述，安全事故是由系統(tǒng)中存在的危險源/安全隱患所致，消除、減少危險源或降低危險源的風險水平是安全控制的重點。按照系統(tǒng)安全中能量意外釋放理論，可將危險源分為根源危險源和狀態(tài)危險源。根源危險源是指場所內存在的能量、危險物質或其載體，根源危險源決定事故的后果；狀態(tài)危險源是指導致能量或危險物質約束條件破壞或失控的情形，狀態(tài)危險源決定事故發(fā)生的概率。
以光伏發(fā)電電擊傷害、電氣火災及其他電氣安全事故為例，對應于分布式光伏，
1、光伏組件、組串、方陣、發(fā)電單元的容量、電壓和電流水平，屬于根源危險源，一旦發(fā)生電氣安全事故，會決定事故可能造成的后果。
以光伏發(fā)電常見的直流串聯(lián)拉弧為例，圖2為存在拉弧時的電路圖示，公式一為靜態(tài)電路方程。對應于光伏發(fā)電，圖示和給出的方程雖不十分準確，但可以說明系統(tǒng)的功率、電壓和電流水平與電弧能量高度正相關，即很大程度上決定了電弧可能造成的后果。
圖2.電路示意（存在直流電弧）
靜態(tài)電路方程：
Va=V0-R*I………………………………公式一。
2、 壽命期內，例如，電氣設備和部件的耐流、耐壓、耐熱、絕緣、防火水平和連接質量，安全防護裝置或功能的適配程度和可靠性，屬于狀態(tài)危險源，決定了電氣安全事故發(fā)生的概率。
對分布式光伏，
1) 可能導致電能約束條件破壞的情形，例如：接地、短路、虛接、過流、過壓、絕緣缺失或破損、線路老化、設備或其部件過熱等；
2) 可能導致能量失控的情形，例如：組件旁路二級管熱失控，圖 4 中所示的隔離或過流保護裝置失效。
圖3.光伏方陣電路結構示例
總體看，分布式光伏安全設計還不夠系統(tǒng)和精細，下一步，
1) 管理角度，針對當下分布式光伏建設，包括標準中存在的問題，宜在系統(tǒng)梳理各類危險源基礎上，根據(jù)“一”中所述的風險控制要求，按照“適度限制根源危險源，杜絕可能造成中高度風險的狀態(tài)危險源”的總體思路，明確控制要求。
2) 對電站開發(fā)企業(yè)，除針對上述危險源明確設計要求外，還應針對產生危險源的過程誘因，明確全過程質量防護和安全控制要求。另外，使用新產品和技術時，還宜評估產品和系統(tǒng)變化帶來的新的危險源，并采取適當?shù)目刂拼胧绺吖β式M件并聯(lián)使用防反二級管，逆變器串聯(lián)使用母線電容。
3) 現(xiàn)有技術水平，難于將容量增加所帶來的根源危險源的風險水平控制在可接受水平時，宜適度限制單元級容量規(guī)模；無法證實現(xiàn)有設計能夠將安全風險控制在可接受水平時，宜從嚴控制。
三、安全風險控制
基于系統(tǒng)安全中能量和危險物質量意外釋放理論，歸納起來，可從以下方面，采取風險控制措施，包括配套的安全控制技術，納起來，包括：
1) 對危險源的能量進行限制。
如前述，對分布式光伏，限制電壓等級、單體設備和單元的容量。
2) 防止能量積蓄。
例如，采用組件級關斷技術。
3) 安全地釋放能量。例如，可靠的電氣接地。
4) 隔離
包括：
a) 分離
例如，采用熔斷器、隔離開關或斷路器將故障單元從系統(tǒng)中分離。
b) 關閉
例如，在斷路器中加裝滅弧裝置。
c) 封閉
例如，在危險區(qū)域加裝護欄。
d) 聯(lián)鎖
例如，采用拉弧檢測及快速關斷裝置。
總體看，對分布式光伏，特別是建筑結合分布式光伏，現(xiàn)有安全監(jiān)測裝置和控制手段有待完 善和提高，特別是功能安全的可信度。下一步，一是借鑒其他行業(yè)成熟做法，結合光伏特點，應監(jiān)盡監(jiān)，應控盡控，二是充分利用現(xiàn)代信息和控制手段，提升光伏發(fā)電智控或主動安全能力。
結語
應按照“管過程、抓細節(jié)、控隱患、防風險、保安全”的總體思路，大處著眼、小事、細節(jié)做起，為產業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展打下更為堅實的安全基礎
