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全國能源信息平台 2020-05-22 16:53:14
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當光伏屋頂變成“火藥桶”，誰來對BIPV安全負責？
國家能源局公佈數據顯示，2020年一季度，全國新增光伏發電裝機395萬千瓦，其中集中式光伏新增裝機223萬千瓦，分佈式光伏新增裝機172萬千瓦。截止3月底，光伏發電累計裝機達到2.08億千瓦，其中集中式光伏1.44億千瓦，分佈式光伏6435萬千瓦。
從累計裝機佔比看，分佈式光伏占到了31%，成為了不可忽視的重要力量。分佈式光伏，正越來越受到老百姓的歡迎，走入尋常百姓家，成為了大家喜聞樂見的“屋頂銀行”、“屋頂取款機”。
但是，一個不容忽視的問題是，分佈式光伏安全隱患不排除，很可能就變成了頂在老百姓頭頂的“火藥桶”。隨著越來越多的屋面光伏電站的投入運行，面臨的安全隱患和安全挑戰也在急遽增長。
那麼，為何會出現如此問題？這還要從光伏發電的技術路線說起。
現行光伏組串技術路線，大多以20餘塊組件為主，組成一個串，形成1000V，1500V級的直流高壓線路進入直流匯流箱，再進入集中式逆變器或組串式逆變器進行直流向交流的逆變，然後將交流電併入電力網絡中。
從光伏開始產業化發展以來，這已經形成了一個固定的思維格式。該技術路線最大的優勢就是在於光伏PN結形成的單個電池片電壓始終只有0.5~0.6V左右，電流與電壓帶來的反比關係決定了只有更高的電壓獲得更低的電流，降低系統的電阻損耗，提升系統效率，降低系統成本。
但是，在直流側的串聯電路中，會形成高達1000V的電壓（近年為降低直流側電纜用量，又開始將直流電壓升高到1500V的電壓等級）。在一個組串過程中，各組件電壓進行疊加，形成一個疊加的直流側高電壓。為降低組串過程損失，避免木桶短板效應，因此要求每個組串內組件的工況（發電運行工作參數）盡可能保證一致性。
這一技術路線，在地面光伏電站運用中是沒有太大問題的。地面電站會進行場地平整，讓每一個組串的組件盡可能安裝在一個支架陣列中，同時，要做好日常維護，檢查熱斑，組串電流偏差，進行灰塵清理，以盡量保證組串內組件工況的一致性。實踐證明，地面光伏電站也幾乎沒有出現大的安全事件。
但是，屋頂分佈式發電應用場景卻有很大不同。尤其是安裝在建築表面的光伏發電系統（BIPV和BAPV），存在更多的不確定性。屋頂光伏電站一般難以維護清掃，很容易積灰，組串內各組件工況的一致性難以保證，因而會放大可能存在的孤立或小概率事件發生，這就是屋頂光伏的安全隱患所在。
在美國，據2019年8月22日央視財經報導：美國沃爾瑪超市在過去11個月裡連續7個購物中心屋頂的光伏發電起火燃燒，沃爾瑪控告美國特斯拉SolarCity全部拆除屋頂光伏發電並賠償損失。
在中國，隨著近年光伏扶貧和農村分佈式的發展，屋頂光伏電站著火事件也時有發生，已經成為威脅人們建築安全的重要因素。關於光伏電站著火概率至今仍沒有詳細的統計，但事實上已經對建築構成了潛在的安全風險，對人員安全帶來巨大隱患，必須引起人們的高度重視。
在過去20年間，光伏發電為降低系統成本，各光伏企業和研發機構均投入最大的精力進行光電轉換效率的提升和系統成本的降低，卻很少關注光伏應用場景的多樣性以及不同應用場景對人類活動所造成的潛在威脅。
如今，安全問題必須需要引起足夠重視了。安全為本，安全性才是建築光伏一體化（BIPV）發展的王道。
2014年和2016年，歐盟和美國分別通過立法，強制要求屋面光伏發電設施必須裝設智能關斷器，分別設置的最高電壓為60和80v。2020年，中國通過的《建築光伏一體化技術規程》也參考美國標準提出了80V的故障關斷要求，但由於並非強制性標準，仍未在中國引起充分重視。
當光伏屋頂變成“火藥桶”，誰來對BIPV安全負責？是時候來發起一場屋頂光伏的“安全保衛戰”了！
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