隨著社會的進步，科技的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，而現(xiàn)有的能源有限，需要人們不斷發(fā)展新能源，而太陽能就是一個不錯的選擇，人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。消息顯示，5月21日下午3點左右，位于唐縣迷城鄉(xiāng)的一座20MW山地光伏電站突發(fā)火災，一時間電站現(xiàn)場煙霧彌漫。

據(jù)說，火災原因是附近山坡上的草木著火，最終殃及了電站，幸虧撲救及時，才沒有造成太大的經(jīng)濟損失。

資料顯示，該電站于2015年7月并網(wǎng)發(fā)電，投資商為保能唐縣電力開發(fā)有限公司。

而此之前不久，4月2日上午，位于張家口宣化區(qū)北外環(huán)的某山地光伏電站也曾發(fā)生火情，最終造成部分光伏陣列被燒得只剩支架，組件損毀嚴重。

炎炎夏日，天干物燥，最是火災高發(fā)季節(jié)。作為常年暴曬于陽光下的光伏發(fā)電系統(tǒng)，此時更應該將防火安全提到最高等級。回頭去看，去年的部分光伏電站火災，也多發(fā)生在夏季：

2018年4月3日，靖遠縣北灘鎮(zhèn)杜寨村光伏電廠燃起熊熊烈焰，情況危急;

2018年4月18日，江蘇南通一光伏電站突然起火，現(xiàn)場濃煙滾滾，消防第一時間趕到現(xiàn)場;

2018年4月19日，安徽銅陵某地面光伏電站發(fā)生火災，整個電站一片狼藉，組件基本被燒光，只剩下一些凌亂散落的金屬支架;

2018年5月21日，北京中國石油大學附小屋頂光伏電站起火;

……

光伏電站屬于重資產(chǎn)投資，火災導致的損失非常嚴重。那么，光伏電站發(fā)生火災的原因究竟是什么?又該如何去防患于未“燃”呢?

光伏系統(tǒng)失火原因

對于光伏電站的安全運行，一位常年參與浙江省光伏電站驗收專家指出，火災，正是光伏電站的最大安全隱患。

他認為，除了來自于外部原因的火災外，光伏系統(tǒng)自身的火災隱患更需引起足夠重視。其中，組件的熱斑效應、接線盒與連接器故障、電纜載流量過小、直流拉弧、電流倒灌等，是引發(fā)光伏系統(tǒng)火情的最常見原因。

他表示，除了電站施工質(zhì)量和后期運維，設(shè)備質(zhì)量問題尤其需要引起投資方的足夠重視。

來自中科院風電光伏檢測中心的數(shù)據(jù)證實了上述專家的看法。

該數(shù)據(jù)資料顯示，光伏電站起火的常見原因有：組件熱斑效應造成組件局部溫度過高;插頭腐蝕，虛接拉弧起火;線纜磨損破皮，與支架拉弧起火;電纜線徑太小，阻值過大發(fā)熱起火;匯流箱接頭虛接，腐蝕，匯流箱起火;大型逆變器散熱風扇損壞，逆變器線排接頭腐蝕，虛接等造成的逆變器失火;雷擊起火;接線盒二極管失效，虛焊等造成局部溫度高，等等。

據(jù)上述資料統(tǒng)計，約有70%左右的光伏電站火災是由于設(shè)備問題造成，其中又以匯流箱、逆變器、連接器、電線電纜、組件、配電柜及變壓器等設(shè)備導致的火災最為常見。

與此對應，據(jù)一位常年在海外市場做光伏電站工程的業(yè)內(nèi)人士介紹，光伏電站的火災事故在國外也并不少見，但相對來說，主要原因更多是設(shè)備老化而未及時更換所引起。

反觀國內(nèi)的電站火災，則大多與系統(tǒng)部件自身的質(zhì)量問題或工程質(zhì)量問題有關(guān)。

“排除自然和部分人為因素外，其實主要問題還是在產(chǎn)品層面，大多是因為產(chǎn)品設(shè)計不合理、不具有針對性或產(chǎn)品質(zhì)量不達標引發(fā)的。”上述專家強調(diào)。

設(shè)備質(zhì)量問題嚴峻

作為全球領(lǐng)先的光伏設(shè)備制造大國，國內(nèi)光伏電站的設(shè)備質(zhì)量怎么會不過關(guān)呢?

據(jù)一位熟悉采購業(yè)務的業(yè)內(nèi)人士介紹，光伏設(shè)備都有權(quán)威認證，且出廠前經(jīng)過全面嚴格的檢測，一般不會有太大問題，但由于近年來搶裝現(xiàn)象較多，造成不少低質(zhì)低價產(chǎn)品流入市場，再加上“低價中標”的招標方式，促使一些設(shè)備生產(chǎn)廠家為降低成本不得不降低相關(guān)質(zhì)量要求，也客觀上造成了一些電站質(zhì)量的下降。

1、組件問題

“組件作為光伏電站的核心設(shè)備，防火等級在B級以上一般是不會引發(fā)火災的，目前著火的大都是因為背板和接線盒材料質(zhì)量不良、封裝工藝不良問題引發(fā)的。組件焊接面積過小或虛焊、接線盒絕緣不夠，都會引發(fā)組件自燃”。正泰太陽能組件技術(shù)專家王仕鵬分析道。

作為光伏組件的重要部件，接線盒是集電器設(shè)計、機械設(shè)計和材料應用于一體的綜合性產(chǎn)品，其主要作用是連接和保護光伏組件，傳導光伏組件產(chǎn)生的電流。因此，接線盒的質(zhì)量對組件質(zhì)量影響較大。

目前看，接線盒的二極管、殼體、連接線路及引線端子的質(zhì)量不良，正是接線盒起火的主要原因之一。

專家表示，接線盒的防護等級須滿足IP65及以上，引出線和接線盒焊點焊接面積至少要大于20平方毫米，還要控制引出線長度符合要求，避免接觸接線盒塑膠件等。

光伏背板材料失效則是導致組件容易過熱乃至引發(fā)火情的另一個重要原因。

背板材料失效，將使組件內(nèi)部封裝材料和電池直接曝露在戶外環(huán)境中，引發(fā)封裝材料水解、電池和焊帶腐蝕及脫層等問題，迅速降低組件功率輸出和使用壽命，嚴重的還會導致組件絕緣失效引發(fā)火災和傷亡事故。

而導致背板燃燒的典型原因，就是組件熱斑區(qū)域溫度過高致使背板被燒穿。

封裝工藝常見的問題，則主要在焊接不良和接線盒組裝工藝方面。

焊接工序作為組件封裝程序的關(guān)鍵工序之一，其質(zhì)量好壞對整個封裝性能的影響比較大。若焊接過程控制不當就會造成熱斑、碎片等情況，而熱斑通常也被認為是組件起火原因之一。

據(jù)CTC國家光伏質(zhì)檢中心的數(shù)據(jù)，其在對江蘇某10MW光伏電站的紅外成像抽檢發(fā)現(xiàn)，抽檢的2868塊組件中有19%存在虛焊熱斑效應問題。

專家介紹，個別壞電池的混入、電極焊片虛焊、電池由裂紋演變?yōu)槠扑椤€別電池特性變壞、電池局部受到陰影遮擋等，都是引發(fā)熱斑效應的常見原因。

據(jù)專家介紹，為規(guī)避熱斑效應，目前通常的做法，是在組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管的接線盒來降低熱斑的影響。當一個電池被遮擋時，其他電池促其反偏成為大電阻，此時接線盒中的二極管啟動，屏蔽掉含有問題的電池片，從而避免被遮擋電池因過熱而損壞。

2、連接器

連接器是另一個容易導致失火的器件，比如MC4接頭。

“劣質(zhì)接頭很容易因接觸不良造成拉弧，輕者熔斷保險、線纜，重者燒毀組件和設(shè)備引起火災。”

史陶比爾光伏總監(jiān)方宇明告訴記者，雖然連接器價格不高，但是用量較大。在通流情況下，如果連接器的電阻增大導致溫升增加，并超出塑料外殼及金屬件所能承受的溫度范圍，就容易引發(fā)火災。

“可以說，連接器的失效并引發(fā)火災，是由塑料外殼和金屬件共同作用的結(jié)果。”方宇明表示，絕緣材料的選擇直接決定了連接器的質(zhì)量，特別是材料的耐候性、耐熱性、阻燃性、絕緣性等

據(jù)介紹，目前業(yè)內(nèi)一些廠家使用回料生產(chǎn)連接器，可能也是導致連接器質(zhì)量下降的原因之一。

專家表示，雖然使用回料可以降低成本，但卻增加了產(chǎn)品在使用端的失效概率，連接器廠商對此應該加以杜絕。

與連接器由連接的電纜的選擇也非常重要。一般來說，不同的連接器型號會對應不同的電纜外徑，其目的是保證密封性能。如果密封不好，在戶外應用時有可能會進水進塵，從而破壞絕緣性能，進而引發(fā)火災。

3、逆變器

據(jù)一位逆變器業(yè)內(nèi)人士介紹，歐美等很多國家都嚴格規(guī)定逆變器要具有電弧自動切斷保護功能，必須有兩級斷開機制：要么用兩個繼電器串聯(lián)，要么一個繼電器里面必須有兩個斷開觸點，這樣可做冗余保護，防止一個壞了，另一個依然可起到隔離斷開作用。

而國內(nèi)由于缺少這方面的硬性規(guī)定，有的廠家為了減少成本，在國內(nèi)銷售的逆變器也就沒有這個功能。

據(jù)逆變器技術(shù)專家介紹，高質(zhì)量的逆變器，一般采用LCL三階濾波結(jié)構(gòu)，但業(yè)內(nèi)一些逆變器廠商只有LC,省掉了其中的L，有的連繼電器的兩個斷開觸點也省掉一個，這樣做雖然能降低一些成本，但卻大大增加了后期運行安全隱患。

“國內(nèi)項目對逆變器單瓦價格壓得太狠，企業(yè)也是迫不得已，在模塊上沒有更多的成本操作空間，只能在元器件上做文章，這種偷梁換柱的做法似乎已成了某種行業(yè)潛規(guī)則。”上述逆變器業(yè)內(nèi)人士無奈地說。

據(jù)他介紹，導致逆變器容易發(fā)熱失火的原因還有很多，比如電感器性能下降、電容器不穩(wěn)定、塑料器件變脆劣化、壽命縮短、器件絕緣性能下降、散熱性能下降、半導體器件失效等。

4、匯流箱

作為電流匯聚和分流的連接設(shè)備，匯流箱也是一個容易發(fā)熱失火的器件，包括匯流箱和直流柜等設(shè)備接地不可靠、連接頭接觸不良、接線混亂等，都極易引起直流電弧或因雷擊而引發(fā)火災。

其中，匯流箱的質(zhì)量問題尤其突出，主要問題有：匯流排和熔斷器布局不合理或重疊在一起，不利于散熱，很易造成短路燒壞;端子和匯流排接觸面積較小，易引起發(fā)熱和打火;匯流排采用鋁排，運行時箱體溫度過高;箱內(nèi)缺少監(jiān)測各支路電流的通訊單元和保護單元;沒有斷路器，即使發(fā)現(xiàn)事故，也很難人為斷開;控制板輸入端高壓電氣間隙爬電距離不足，引起燃燒;熔絲質(zhì)量不過關(guān);IP等級達不到要求;接線排絕緣質(zhì)量和耐壓值較低;斷路器相間隔板未安裝，或斷路器距外殼過近、飛弧距離不夠。等等。

5、電線電纜

電線電纜質(zhì)量問題，更是引發(fā)光伏電站火災的常見原因。據(jù)統(tǒng)計，電纜故障原因主要有以下幾種：

電纜頭制作質(zhì)量不良致電纜頭爆炸起火;電纜經(jīng)長期運行絕緣老化擊穿短路起火;電纜敷設(shè)條件惡劣(高溫或積水)致絕緣下降短路起火;電纜受外力機械損傷致絕緣破壞短路起火;電纜長期過負荷運行，或保護(開關(guān))裝置不能及時切除負載短路電流致絕緣過熱，損壞造成電纜短路起火;電線電纜本身質(zhì)量不良致電線電纜過載起火。

其中，電纜接頭接觸不良、接插件開關(guān)的可靠性、絕緣層長時間老化、外力導致絕緣層破損等問題，都會造成直流電弧。而直流電弧產(chǎn)生的高溫輕易超過3000℃，能夠直接導致起火。

從目前相關(guān)數(shù)據(jù)來看，有約80%以上的光伏電站火災是因為直流拉弧原因造成。

隨著平價上網(wǎng)和競價模式的施行，光伏電站的產(chǎn)品質(zhì)量問題更應當引起全行業(yè)的高度重視。

“光伏行業(yè)要想持續(xù)發(fā)展，質(zhì)量問題已是一個必須高度重視的問題，如果一味為了降低成本而降低質(zhì)量，最終損害的將是整個行業(yè)的利益。”上述專家表示。

在他看來，即使光伏電站具備科學詳細的滅火規(guī)范并配備正確的滅火裝備，卻也無法防范劣質(zhì)產(chǎn)品帶來的火災隱患，唯有從源頭上解決問題，嚴格控制進入市場的產(chǎn)品質(zhì)量，嚴格落實相關(guān)標準和驗收規(guī)范，才能保證電站安全確保投資者收益。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。