一提起光伏電站，最害怕的是什么?當(dāng)然是火災(zāi)!前段時(shí)間某地光伏電站起火的視頻在網(wǎng)絡(luò)上瘋傳，再一次把電站的安全問(wèn)題提到了風(fēng)口浪尖之上。今天我們就從逆變器的角度來(lái)談一談如何降低甚至說(shuō)杜絕潛在的火災(zāi)隱患。

眾所周知，光伏電站直流側(cè)是電站故障的重災(zāi)區(qū)。在傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)中，光伏電站直流側(cè)存在著直流高壓，電壓通常高達(dá)600-1000V，由于光伏組件接頭接點(diǎn)松脫，接觸不良、電線受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現(xiàn)象。直流拉弧會(huì)導(dǎo)致接觸部分溫度急劇升高，持續(xù)的電弧會(huì)產(chǎn)生3000-7000℃的高溫，并伴隨著高溫碳化周圍器件，輕者熔斷保險(xiǎn)、線纜，重者燒毀組件和設(shè)備引起火災(zāi)。據(jù)知名光伏網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，在光伏電站的火災(zāi)中，80%以上的電站著火是由于直流側(cè)的故障，由直流高壓引起的電弧火花是光伏火災(zāi)的“元兇”。

可見(jiàn)，在傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)中，直流高壓帶來(lái)極大的安全隱患。特別在屋頂項(xiàng)目中，直流拉弧起火將會(huì)波及建筑物自身并威脅建筑物內(nèi)的人員財(cái)產(chǎn)安全。所以，在屋頂項(xiàng)目中，光伏電站的安全性是首要關(guān)注的問(wèn)題，需要從光伏逆變器設(shè)備角度以及光伏電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度(本文暫不分析)綜合考慮加以解決。

如圖1所示，微逆系統(tǒng)中為每個(gè)光伏組件配一個(gè)可以直接交流輸出的逆變器，一方面使光伏組件之間完全解耦，以實(shí)現(xiàn)所有組件的精準(zhǔn)控制，另一方面又直接避免了光伏組件串聯(lián)所帶來(lái)的高壓風(fēng)險(xiǎn)。在屋頂光伏項(xiàng)目中，與傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)相比，微逆系統(tǒng)在火災(zāi)預(yù)防上有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

圖1 微逆系統(tǒng)圖

如前所述，傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)中，直流側(cè)光伏電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)構(gòu)成一條200V～600V或甚至更高的高壓直流母線然后接入逆變器，在安裝過(guò)程中容易引發(fā)對(duì)工程人員的電擊傷害，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中更有絕緣損壞或連接件接觸不良導(dǎo)致的直流電弧風(fēng)險(xiǎn)，電弧溫度可達(dá)數(shù)千度從而引發(fā)火災(zāi)，造成火災(zāi)或人身傷害。

同時(shí)，傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)還要面臨以下業(yè)內(nèi)難題：直流保護(hù)器件更貴，比交流保護(hù)器件可靠性低，高壓直流電弧難以分?jǐn)?光伏組件呈電流源特性，過(guò)流后電流不會(huì)明顯變大，使保護(hù)變得更加困難;有光的時(shí)候就有電能產(chǎn)生，難以切斷，發(fā)生故障尤其是火災(zāi)后對(duì)救援與滅火人員造生威脅。

圖2 系統(tǒng)電壓對(duì)比圖

在微逆系統(tǒng)中，由于每個(gè)光伏組件獨(dú)立接入逆變器，因此系統(tǒng)最高直流電壓為光伏電池開(kāi)路電壓，大約在40V左右，安裝和使用過(guò)程中非常安全，無(wú)電擊及拉弧起火風(fēng)險(xiǎn)，從根本上解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中高直流電壓的業(yè)內(nèi)難題。

綜上，單純從逆變器角度來(lái)看，低電壓、無(wú)直流電弧風(fēng)險(xiǎn)的微型逆變器在火災(zāi)預(yù)防上可以說(shuō)是無(wú)逆變器能出其右。