CQC何松：如何消除户用光伏系统安全隐患

2018年4月25日，2018户用渠道开发交流大会暨户用屋顶光伏系统认证规范研讨会在上海举行，会上就户用光伏的高质量和规范发展以及户用光伏所面临的问题进行了研讨，一起光伏APP对会议进行了现场直播。中国质量认证中心（CQC）光电事业部总监何松以百户户用实地调研结果为例，释读户用光伏系统安全隐患。

以下为发言实录：

中国质量认证中心（CQC）光电事业部总监何松：大家好！很高兴今天有这个机会在这里跟大家共同分享一些我们在新能源的东西，部长给我这个任务我看了一下也想了一下，安全到底应该怎么来讲，安全这个东西如果说的狭义一点就是我们人的身体健康，生命安全相关，说的广义一点就是我们的财产相关，甚至我们的设备和别的东西相关和用户的权益相关。今天我们讲的主要说一个狭义方面一点的。因为我们做光伏发电也好，做什么东西也好，安全是第一位的，这个东西如果对我们有任何一个伤害的话，我们要做一个民用的系统后面都会给我们的社会造成一种不太负责任的行为。这个安全的话，按照我们一个简单的理解，怎么去考虑一个安全问题，首先我们做一个系统，从它的结构出发，我们可以注意安全方面的一些问题，第二个从它的应用环境出发，我们可以做一些安全问题。所以今天我们这个安全问题主要从四个方面来：第一个就是我们系统用电的安全，第二个就是我们建在屋顶光伏防火的安全，第三个是雷击的安全，第四个是载荷安全。

这是我们户用光伏系统的结构图，从这个图上我们可以看到我们一个最基本的单元是直流发电，这是光伏组件，有很多类别可以是单晶、多晶还有薄膜，不管怎么样都是产生直流电，然后线网阐述到我们的逆变器，另外我们部分的系统里面会有一些汇流的设备，如果涉及到多台的小台的，完了以后在并网接入以前都有一个保护。光伏系统的基本功能就是发电，所以我们应该考虑的第一个问题就是用电的安全，我们现在光伏系统它的直流的电压就是最大系统电压是1000V，还有1500V所以以后是会有变化的，交流的电压现在基本上都是380V或者22V，这个和我们并网电压有一定的关系，所以我们这里引发出的第一个问题就是我们的电压问题，我们刚刚讲到这个1000V，这个电压相当的高，在我们的从直流电来讲对人体的安全电压，比如42.6V，我们1000V远远超出电压水平，我们在实际检测过程当中，包括我自己也亲身经历过这个事情，我们不相信它短路，短接在一起，就在插播过程当中就引发起火的问题在里面，这一点我们现在还有怎么做的呢？我们现在组件20或者22，比如说08年做光伏的时候，它的电压才33V、35V左右，现在我们有些光伏组件开路件已经到了40V，我们的光伏侧转换效率要提升，第一要提升电流，第二提升电压，我们以前用的22块组件，现在还是22块组件，这个电压是在不断的升高。那个时候800多一点，现在我们有些应用环境，按照再考虑到环境对它的影响，电压都可以达到976，或者980V，已经非常接近最大系统电压，因为我们很多直流设备，包括光伏组件背后的线、连接器，我们很多线路都有一个电压等级，如果超出就会造成电压击穿的风险。这里我们直流侧和温度有关系，这个温度现在我们的温度来讲的话，温度越低电压就越高，一般企业对外公布的电压温度系数-0.3，低10度就加3%，这个相对哪一个基准呢？如果是0度环境来讲，它的电压就应该以我们标准的电压层级还要高出7.5%，我们可能有的达到了零下20几度的环境，就有10几V的电压变化。直接进入到我们组件的线路上面，我们所谓的主创的接线，第二个我们逆变器的直流进线端，这是最最常用的两个点，所以电压也主要在这个上面出现。在安装过程当中很多的线，它的绝缘层被割坏，就造成交流侧的击穿。第二个风险就是我们的触电风险，讲到这里我们就要讲一个小小的故事，就是我每次在现场的一些案例当中都会有人来问不同的问题，我们的光伏组件在接的时候有些是用压块来安装，没有专门接地，我们的回答是不可以，为什么不可以呢？组件表面有氧化层，最终导致连接这个不是完全导通的，这有一个缺陷在里面，所以就没有做接地。我们在有些系统当中做调研，比如在河南，在江西以及在浙江，我们的部分项目里面秋收遇到过这样的事情，我们组件的边框是带电的，我们逆变器的外壳也是带电的，直流和交流最高的电压超过了500V，在屋顶上面，交流侧也是超过了人体的安全电压。导致这个触电风险的原因或者点我们可以看一下，第一个就是我们有一些组件，可能这是极少数的，但是也确实存在，他的边缘密封性特别差，下雨潮湿的情况下就特别严重，我们也报道过雨后作业的时候产生人员伤亡的情况，第二个我们光伏的组件和组件之间的插接，这两个地方为什么会出问题呢？因为我们组件厂的连接器，它的规格都是统一的。有一些会很轻易的就插的很挤，有一些就很松，在插不太紧的情况下，尤其是在潮湿的情况下这些地方就会漏电，这个后面我们讲到不仅仅是导致漏电的问题，还会导致起火的现象也会有，第三个就是在绝缘层破损，这个非常非常常见，所以我们在现场防护这一块，也是在检验过程当中发现的一个非常重要的一个隐患。

最后一个就是我们有一些等电位的连接处不太完善，这里讲的是有一些系统如果做的很专业就很可笑，就是把光伏组件的边框做了连接，也连接到我们的支架系统，而我们全部联结在一起，然后就放置在屋顶上，整个系统就差一步，就是真正的连接地下去，没有做这一步，所以它的连接都是假的连接，或者虚的连接，当然我们在后面也可以看到对应的一些案例的展示。第三个就是我们部分的环节，还有过电流的风险，我们现在组件豁免的现场都是匹配的。我们都是根据组件后面来选择，实际上在选择过程当中大家需要注意的就是我们要考虑1.25倍的安全系数，第一个就是我们去看一下电流，首先是直流侧，我们要与组件的短路为准，考虑1.25倍之后，然后根据这个去选择我们直流的线和设备，它的一个能力，这样才可以，但是交流侧为什么没有接安全系数，因为我们的很多逆变器是限额，他的功率到一定程度之后就会限制，电压也是固定的，所以电流其实相对额定来讲的话基本上是比较确定的，所以主要的一个过电流的风险是直流侧的风险会更加多一些。我们现在在现场实测的时候也会有一些数据，刚刚讲到的1.25倍的系数，这是为什么？我们在很多地方测的时候，电流的大小和辐照度是成正比的关系，最多的是1200到1300，基本上就是我们ISC的情况下×1.25的系数。

第二个风险就是我们的一个防火的风险。光伏系统的起火就是不能主动去灭火，为什么？因为两端都带电，只能等待我们光伏系统烧完了之后再灭火，起火的原因有什么？无外乎最大的问题就是过热，到达燃点就起火，到达燃点有很多原因，比如突发事件，我们的设备爆炸，我们一些现场连接头突然烧起来，也有一些持续性的原因，比如说长期的处于一个发热的情况，周围的一些十绝缘层的老化。这个就是我们看到的一些局部发热的情况，我们现在可能很多人都知道热斑，我们平时热斑就是多几度的温度而已，大家认为对发电量有影响，但是还没有考虑到系统安全性，但是我们实际上有一些热斑我们可以看得到，我们的背板已经击穿，最大的最主要的或者最常见的两个，第一个就是我们的遮挡，我们可以从第一张图片就可以看得到，这是一个屋顶的系统，在烟囱的旁边，排烟囱的旁边密密麻麻的安装组件，就是追求安装的容量，并没有去避开他，我们最起码的第一就是背面是不能装的。所以早上晚上应该避开他，我们还在山东烟台的一个电站，整个光伏电站的所有组件全部都是下边被遮挡，整个下面全都是热斑现象，找不到没有的地方，第二种就是我们的，包括我们组件内部的一些损伤，这种也会造成一个局部的热斑，这里需要提一个注意事项是什么呢？就是我们现在在光伏组件的背面都可以看到它有一个C的防火等级，C级是最低的要求，总共有三个级别A、B、C，C是最低要求，因为我们光伏组件的备办是属于集合物，真正就在于背板，所以我们在防火性能上要特别考虑一下，而且这个背板一旦遇到我们所谓局部温度过高，或者烧起来的情况阻燃性就特别的差，这种就是我们常见的一些接插件，我们也叫连接器，带这些地方引发的安全问题，我们可以看到第一个在接线盒的内部，他有四条引出线，像我们用的最常见的线都是焊接的工艺，焊到线上面，再交到上面，经过时间的关系，或者在施工过程当中，或者在现场的行为，以便焊点就会出现松动，就会有虚接的情况出现，所以这是我们从项目上面接开之后发现的现象，第二种就是我们刚刚提到的，有些接插件不是很好，导致起火的案例，两个大家都可以看到，这个地方已经全部烧毁了，包括我们自己都会遇到一些事情，有一些接插件尺寸就比别家的大一点点，所以有一段好接，有一段就不怎么好接，有一些施工细节不好的地方。有些施工只是简单的按进去，我们发现还可以再按一下，直到听到声音为止。所以既有连接器本身规则的问题，也有施工人员的规则在里面。

这是防火方面第三个安全问题或者隐患。这里最主要的就是散热的问题，我们在咱们浙江的彩刚瓦的屋顶的发热程度，现场的温度很高，我们可以右边的一些图片，第一排最右边的可以看得到有两个问题，第一个密密麻麻的挨着，很大的面积都在一起，第二个我们的组件对于整个屋顶的缝隙是非常小的，所以就会产生很多的热量，我们再看一下右下角的图片，这个图片是部分的屋顶，可能我们在面上看到的就是瓦片，但是在瓦片底下还有很多的易燃物在里面，所以如果长期的高温被烤的很干很火，稍稍有一点火就起来了。这里就是我们在建设过程当中一定要充分考虑一下组件的温度问题，这里也提供一些来自我们标准的，或者来自我们经验上组件的温度东西。按照我们组件的一个基本的检测，按照在NOCT来讲，相对环境温度会有一个25度的温差，这个温差他不会跟着环境温度变化而变化，比如说相对20度，就是45度，如果我是10度就是35度，基本上来讲温差和环境没有太大关系，差值相对来讲是比较固定的。所以一方面是考虑足够的散热性，另一方面对于发热组件温度的预估，只要不是太严格的情况下差异不是太大。

这是第三个光伏系统的安全问题，一般户用系统的可能的雷击风险。我们有些装光伏组件的基本上屋顶系统装在配电房的顶上，本来我们屋在周边就算比较高的建筑，或者说跟别的建筑一样高，他在上面做了一个很高的支架放上去之后，光伏系统就作为最高建筑，就屹立在那个地方很是壮观，这是常见的，当然也有系统周围是围墙，我们不太可能看到周围结构的变化，另外虽然没有明显增加，但是也会有一些变化，所以变化会带来两个风险，第一个就是直击雷的风险，第二个就是即便雷不打在光伏系统上面，也会产生一个电磁脉冲的风险。直接雷也有被打的现象，但是相对来讲非常少，我们预防来讲非常简单，我们做一个接闪器，不管是用哪一种做，对于这个接闪器都有它的固定的规格和技术要求的，所以我们的安装在做这个情况的时候，一定要看一下我们材质，看是不是满足做我们的接闪器，因为我们现在有的一些屋顶光伏系统，他的支架系统用的是铝合金的，而且很薄，按照我们的要求是不到2毫米，1个毫米或者厚度在里面，我见过最夸张的光伏系统。它就是整个支架系统的强度不够，然后力度比较远。这个是我们光伏系统的一个电子脉冲的一个风险以及我们一些防护的基本建议。对于我们这种电磁脉冲的话，就是雷电打到旁边的时候跟容易产生条件，所以第一个我们在接线的时候，我们有很多线圈，或者大家堆积的线是很难产生的，就是它在我们任何环节都会产生，所以也可能在光伏系统的中间任何一个环节来产生，我们要做的第一个不要伤害别人，第二个别人不要伤害我，所以我们就要做一个逐级的防护，一些最基本的要求，因为我们光伏组件的接地，一定要有效的接地，这个就拿实际测量的情况看，如果大家自己对这个有疑问的也可以去对比一下，使用压块部分是好的，还有很多一部分就是同一个系统部分位置可能接地就达不到要求的，这个无论是对于咱们雷电防触电还好，都有一个隐患在里面。第二个就是逆变器，大家在做这个系统的时候，合理的选择逆变器，甚至关注一下性能参数。第三个就是不管我们并网柜还是什么这地方都有一个模块，我们有些把并网柜就省掉，或者有些里面就是一个开关为主，并没有做一个接地在里面。所以这样的话对于我们如果来自于我们电网端走的情况的话，就不能做一个有效的防护，还有一个就是我们所有的线，现在屋顶光伏系统的线保护比较多，有一些就是金属的，如果我们用的金属或者走桥带的话，本身也要做一个接地，还有我们有些地方会有一些监控设备，或者别的设备会有一些信号线，我们的对应信号线这块也要去配置足够的对应的保护装置在里面。

这个大家可以看一下我们在现场发现的一些接地的典型的问题，其实现场问题特别特别多，为什么我只选择这三个呢？其实这三个就是最常见的，还有大家可以特别留意一下，我们下面这个图片，在白色的管子旁边有一个黑色的线这就是接地引下线，就是没有通过保护往下走，第二个就是线是悬空的，并没有埋下去，甚至有些更夸张连这个线都没接，还有这个线，我们比如说1.5米或者2米，他挖一个小坑把线头埋入之后，你就没办法挖开看里面是什么样子的。实际我是埋的很深很深了，这样的情况在里面。

这是我们的第四个，就是屋顶载荷的问题，我们先看下载荷的来源，第一个我们要建一个光伏系统是建在屋顶的，屋顶自身首先要有一定的承载能力才行，我们有一些经验的常识，比如说工业厂房的屋顶，如果有设计图纸可以看到沉重是多少，如果没有是800公斤或者600公斤，有一些民用的可能300也好，或者500也好，还有一些非常极品的建筑，现在遇到一些所谓在车棚上面做屋顶，只有一层铁皮的彩刚瓦，下面什么都没有，或者彩刚瓦下面接了一个两厘米厚的泡沫，做成了一个屋顶，就把光伏系统安置在上面，昨天我们大家在交流，你首先不要说这个东西能不能沉得住我们光伏系统，你站人有没有问题。还有这种屋顶话，其实本身没有问题，但是如果遇到风、雪的话都会有问题，还有刚才讲的现象，有些为了单纯的追求容量或者追求业绩，不管什么样的屋顶都会用，当然有好的就选好的，没有就饥不择食，反正用了再说。这种是支架基础的承载能力，这个大家可以多看一下这几个现场的案例，第一个案例就是把整个光伏系统包括我们的支架系统全部坐在一起，堆放在屋顶上面，没有螺丝固定，放在上面就可以，第二种就是用的水泥墩的，但是螺帽都没有安装，最后支架安装上去之后，风险就比较大。第三个就是水泥墩的质量较差。比如说我们在上海或者福建，或者江西的风力达到八级、九级，去年检测之前就告诉我们这个不会有太大的问题，我们人走了不到一个月，不是检测，就是去咨询的时候说没有问题，我们走了不到一个月，马上就被风刮走了，然后没办法，做几个水泥墩，这是我们的在一些矮墙上固定，我们很多支架都是悬空的，这个没有打下面去，也没有水泥墩，这个是通过螺钉固定在矮墙上面，通过下面这个图可以看到，这个支架下面其实是悬空，我们右边图片也可以看到，我们右上角可能照片不够全，这是一个斜屋顶，不是平屋顶，所以我们组件本身是有一个向下滑的东西，规模还不小，可能有十几个千瓦在里面，全靠下面的矮墙挡着，下面是操场，是学校。这就是我们通常看到的支架跟我们的屋顶基础的承载力和结构，这一块不够牢固。当然不仅仅是这些问题，我们用彩刚瓦或者用别的支架，有的连接在铁皮上面现场也太常见了，这个是支架本身的程度，还有的是支架自身的强度问题，我们现在有一些凭着经验去做的，我不知道怎么做，就开着车到江浙这一带转一下，看看别人怎么做的，看了之后把别人学回去，为了控制成本就选一些非常便宜的支架材料做，第一个不达标，材质的类型有问题，所以就出现了一些问题在里面，我们在本身结构上面也会有一些问题，可以看到左下角的图片是侧扁靠焊接的连接着一点点而已，右下角图片这个和组件安装的强度也有关系，这是一个斜屋顶，就是咱们刚刚看到的下面有一个学校，有些斜屋顶下面甚至没有很矮的矮墙就直接是一个平的，他边上的组件，四个压块有两个没装，所以很容易砸伤人，这也是一个非常大的安全隐患或者安全问题在里面。是我们非常非常简单的安全模型，第一个除了屋顶自身的沉重之外，我们从方法上要去讲，要考虑的一个，比如说我本身光伏系统第一向下，会有雪压，会有不同方向的风，第二个不仅仅是数字向下的，还有水平的，所以不能风一来就刮走了，第三个有倾斜的屋顶，一定要防止滑落。这些下面都是居民生活地区，滑落下去之后都是非常严重的后果。这是我们需要考虑的最基本的。

在这里就是我们说一下现在光伏支架系统支架的强度，大家现在看一下标准，100千瓦及以上的系统，对我们供应系统标准的设计，这个大家可以看一下，首先第一个要确定一个载荷值，这个在国标50009里面可以查，第二个我们有了载荷值之后就要选组合的效应，总的一个设计载荷是每个标准值，分别相加在一起就是我们的设计值，根据我们这样一个风向值或者设计值的话，还有对应的50017还是另一个就是专门有针对各种钢材、型材在支架里面找到对应的螺钉型材的厚度，型材的结构它的一个强度的要求，通过这个我们就能够找到一套有效的强度足够的光伏的系统。

总结一下，第一个我们在前期安装的时候要考虑我们的选址，要考虑我们的屋顶类型，第二个就是我们在设计的时候应该考虑足够的散热；第三个就是我们的设备选型与匹配，可以降低电压击穿的风险；第四正确安装既可以防止设备损伤，也可以降低漏电的风险在里面；最后一个就是除了安全，安全有两个概念，一个是安全技术，还有一个是安全管理，所以我们从技术角度我们要去做很多很多东西把安全做到位，还有从管理上面要把我们的用电安全，我们的现场标志管理，包括我们对用电安全管理，告诉他们正确防护方法，还有预防的安全方法。这是我们做的一个预防。这是我对光伏安全方面的解读，不对之处请大家批评指正，谢谢大家。

（根据现场速记整理，未经嘉宾审核）