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新十年伊始再談光伏組件級快速關斷

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2020-01-16??瀏覽次數:371
核心提示:新十年伊始再談光伏組件級快速關斷
   【前言】屋頂分布式光伏在中國、美國、澳洲、歐洲、日本都是重要的光伏應用細分。作為離人類活動區最近的應用,如何保證相鄰的人身安全,如何防范光伏設施的火災風險,如何保證非專業人員第一時間識別并切斷風險,成為各國廣泛關注的問題。
  
  
  然而美、澳、歐洲、日本都已將光伏設施的組件級快速關斷列為強制要求,作為戶用光伏大國的中國在這個領域仍未重視,安全標準遠遠落后于產品制造和市場推廣。目前,僅有安徽省公安消防總隊歸口的地方標準提出規范化要求。盡管浙江制造及嘉興也推出了團體標準,但并未對組件級快速關斷提強制性要求,僅表述為“宜具備”、“宜具備”。
  
  盡管在國內已有不少屋頂光伏的火災案例,但目前還沒有參照標準要求的“組件級快速關斷”設計、應用案例,也尚未見報道安徽省對標準執行的檢查案例。
  
  本文從美國NEC法規實施的要求介紹滿足NEC法規的屋頂光伏設施要求,為國內屋頂分布式光伏的設計、施工、驗收等提供參考學習資料。
  
  1.2017版NEC- 《美國國家電氣法規》
  
  自2019年1月1日起,2017NEC - 《美國國家電氣法規》第690.12(b)(2)節中關于“光伏陣列內光伏快速關斷的要求”已在美國30個州正式生效,其他大多數州也都在陸續采用新規則。2017 NEC要求所有建筑物上的光伏設施均具有在緊急情況下實現組件級快速關斷的能力。
  
  該規則適用于任何安裝在建筑物上的光伏設施,但不包括不屬于建筑物附近的太陽能車棚、避難所、涼亭等。
  
  2.滿足2017 NEC法規的具體要求滿足2017 NEC法規的具體要求需要做到以下幾點:-安裝“Listed-列名的”或帶有現場標簽的快速關機系統“Listed”是指經過第三方認證機構列名。美國國家電氣法規規定使用“Listed”-即包括CSA等任何國家認可的測試實驗室認證列名的產品。
  
  在2019年國際太陽能博覽會上(SPI),許多逆變器和快速關機設備制造商都展示了SunSpec認證。SunSpec為快速關斷過程中的不同設備之間的通信開發了重要的協議,但它不是認證機構。
  
  通信協議認證并不滿足NEC第690.12節中的操作方面或NEC列名要求。通信協議列出的額定值、標記和/或認證不能替代UL1741光伏快速關斷認證(列名),僅看到SunSpec標簽并不能告訴安裝人員產品已通過NEC 2017認證可快速關斷。
  
  此外,在硬件安裝符合NEC 2017要求后,還需要在該光伏系統安裝位置,對快速關斷系統進行明顯的標識標示快速。
  
  -安裝能夠在30秒內將電壓降至80 V的系統30秒內電壓降至80V是為了滿足對人體接觸的基本安全要求。目前國內標準或規范大多要求100V、120V等臨界指標。微逆變器將高壓直流電轉換為低壓安全的交流電,通常采用微型逆變器的光伏陣列一般都能視為本質上符合快速關機的要求。
  
  但由于某些微型逆變器設計在電路的前端裝有電容器,因此,除非檢查人員實際執行電壓測量,否則無法知道它是否低于80V極限。如果認證機構會能主動進行這些測試,以驗證該微型逆變器示范可以滿足80V閾值,要比在安裝逆變器之后進行測試容易得多。
  
  -BIPV系統比BAPV更容易滿足NEC法規從領跑者創新論壇第四屆BIPV大會上了解大,BIPV系統一般都把光伏產品作為建筑構件的一部分進行設計,通常沒有金屬部件和裸露的導體,且不在接地金屬的8英尺之內,如太陽能瓦。BIPV產品由于需要符合建材規范,因而系統與接地和導電部件隔離,最容易滿足NEC法規的要求。
  
  3.持續完善的光伏危害控制系統目前行業正在為2020版 NEC討論修訂,是快速關斷的未來要求:根據UL 3741,陣列安裝應列為光伏危害控制系統。
  
  對于正在討論中的新要求,主要觀點集中在“關斷速度該多快?實際該關斷什么部位?是否完全關斷?”。
  
  要檢查30秒鐘內陣列是否降至80 V或更低,檢查人員必須登上屋頂并將電壓表插入連接器測試。這對于民用建筑上的光伏設施運維及檢查是不合理的。
  
  當前,組串式逆變器仍需要安裝“列名”的附件才能實現快速關機,這可以通過將快速關斷的變送器或啟動器安裝到逆變器中實現。該變送器與連接到陣列的傳感器配對,在火災發生時,由第一響應器在逆變器上啟動快速停機開關或斷路器,則變送器會連接陣列上的傳感器并關斷電路。
  
  隨著對光伏危害控制的要求日益嚴格,快速關斷功能將全面集成到太陽能系統中,而不是像當前的標準那樣允許使用經過快速關斷認證的不同零件。預計在2020 NEC會提出為PV危害控制系統專門設計、評估、測試和認證。
  
  4.快速關斷裝置通常,光伏設施或消防系統的檢查員不太可能會對光伏陣列進行測試以確保快速關斷系統能夠正常工作。對于他們來說,翻轉開關裝置或斷路器以啟動快速關機很容易。
  
  MLPE組件級電力電子技術是實現組件級關斷的主要方式,應用產品包括微型逆變器、功率優化器及智控關斷器。微型逆變器的使用可以從根本上消除光伏系統存在的直流高壓,而功率優化器及智控關斷器具有組件級關斷功能。
  
  在緊急情況下,安裝有功率優化器或智控關斷器的光伏系統,能切斷每塊組件之間的連接,消除陣列中存在的直流高壓,實現組件級別的快速關斷。不少企業已經能夠提供組件級快速關斷裝置,如有快速關斷功能的接線盒。
  
  一直在與行業以及其他利益相關者(如急救人員社區)一起開發這些需求,以使那些在執行其至關重要的系統時必須與這些系統進行交互的急救人員提高這種信心。我們有責任保護社會,人民和財產安全,我們希望使它們盡可能安全。”
  
  【結語】工商業屋頂光伏的平價上網已經完全實現,TestPV在《??2020年142GW全球光伏市場》一文中預期中國將有12-15GW的工商業光伏。當光伏被普及成為一種日常屋頂設施后,潛在的安全風險就更有可能暴露出來。我們一方面要積極推動行業盡快建立更普及的強制性安全標準,另一方面也要從意識上對設計規范、施工和驗收提出要求,確保財產和人身安全得到保證。
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關鍵詞: 分布式光伏
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