引言：随着全球气候变暖、环境污染等问题日益突出,发展清洁可再生能源已成为世界各国的共识。作为清洁能源的重要组成部分,光伏发电近年来发展迅速。据国际能源署(IEA)预测,到2030年,全球光伏发电量将达到1721太瓦时,约占总发电量的5.3%。我国提出力争2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,其中光伏将发挥重要作用。然而,光伏电站受其独特的地理环境和设备特点,极易遭受雷电侵害,给安全生产运营带来严峻挑战。据不完全统计,我国平均每年约有近百起光伏电站雷击事故,直接经济损失上亿元。防范化解雷电灾害风险,成为光伏行业高质量发展的紧迫任务。
一、加强新能源光伏发电站综合防雷的重要意义
(一)确保电站安全运行,保障清洁能源稳定供应
光伏电站的安全稳定运行是其发挥效益、创造价值的基础和前提。一旦发生雷击事故,不仅会损坏昂贵的光伏组件、逆变器、配电设备等,还可能引发连锁反应,导致整个电站停运,影响电网稳定。我国幅员辽阔,部分地区雷暴活动频繁,如新疆、西藏等地年雷暴日超100天[1]。在"西电东送"的大背景下,西部地区大规模光伏基地的雷电防护尤为重要,事关区域乃至全国的清洁能源供应安全。
(二)维护设备安全完整,降低运维成本
光伏发电设备多置于露天,长期受到雷电、高温、冰雪、沙尘等恶劣环境因素影响,损耗速度较快。据测算,我国光伏电站因雷击造成的直接经济损失平均每兆瓦0.6-0.8万元,高于火电等常规电站[2]。一些地方反映,新建电站投运仅1-2年就发生雷击损坏,更换设备费用高昂,运营成本大幅上升。加强防雷,有利于延长设备使用寿命,降低非计划检修率,从源头上控制成本,提高企业经济效益。
(三)保障人身安全,体现企业社会责任
雷电不仅危及设备,更威胁人身安全。据报道,近年来国内外均发生多起光伏电站工作人员遭雷击伤亡事件安全形势不容乐观。电力企业作为光伏电站的建设运营主体,有责任采取有效防范措施,为职工提供安全的工作环境。这不仅是企业应尽的法律义务,更关乎社会形象,彰显责任担当。优化完善防雷体系,既是对员工生命安全负责,也是树立良好企业形象、赢得公众信赖的需要。
二、新能源光伏发电站防雷工作中存在的主要问题
(一)防雷意识薄弱,重视程度不足
受传统观念影响,一些企业对防雷重视不够,缺乏忧患意识和风险意识。有的认为本地"雷击少发",防范措施做得再多也是"镜中花、水中月";有的把防雷当成"拾遗补缺""锦上添花",在人力、物力、财力投入上明显不足;还有的把防雷等同于装避雷针,认为设备有了就万事大吉,往往重建设、轻管理,导致防雷工作"重形式、轻实效"。
(二)防雷体系不健全,保护措施不完善
由于光伏电站环境复杂,设备种类繁多,防雷涉及电气、土建、金属结构等多个专业,需统筹规划、系统设计。但目前行业缺乏统一的技术标准,许多防雷方案缺乏科学性、针对性,重点不突出,措施不配套,难以形成完整有效的防护体系。一些施工单位为节省成本,在防雷器选型、接地体设计、线缆铺设等方面简化处理,留下安全隐患。还有的电站内部缺乏防雷协调机制,职责划分不明晰,出现管理盲区。
(三)防雷设施陈旧,功能单一,适应性不强
我国不少光伏电站建成较早,受当时认识水平和技术条件限制,防雷设施设计较为简单,功能单一,只能进行感应雷、直击雷等常规防护,对地闪、反击等特殊情况难以有效应对。许多防雷设备长期处于带电工作状态,老化速度较快。一些关键元器件缺乏备用,一旦损坏无法及时更换,形同虚设。新建电站的规模不断扩大,环境更加恶劣,传统的静态单一防雷已难以适应,必须与时俱进,积极创新。
三、构建新能源光伏发电站智能综合防雷体系的对策建议
(一)完善防雷工作机制,形成全员参与格局
提高防雷水平,首先要转变思想观念,切实把防雷作为安全生产、优质服务的重要内容,摆上议事日程,纳入管理体系。要建立健全防雷责任制,明确各部门、岗位职责,做到分工明晰、各负其责、齐抓共管。同时要加大宣传培训力度,组织管理人员和一线职工学习防雷知识,掌握防范措施,提高安全意识和应急处置能力,营造人人重视防雷、人人参与防雷的良好氛围。
(二)优化防雷系统设计,实现分层分区防护
综合防雷要立足光伏电站实际,因地制宜、突出重点,优化整体防雷方案设计。一是实施分区防护。合理划分防雷区,重点做好直流汇流区、逆变区、升压站等防雷,提高防护等级。二是加强关键设备防护。在太阳能电池板、汇流箱等易受雷击的关键设备上增设避雷器等防雷设施,提升防护能力。三是增强接地系统可靠性。扩大接地网覆盖范围,降低接地电阻,防止过电压、雷电流危害。四是完善防雷检测手段。利用在线监测、红外测温等技术及时发现防雷隐患,确保防雷设施完好。
(三)运用信息化智能化技术,建立监测预警体系
随着物联网、大数据等新一代信息技术的发展,光伏电站智能化、信息化建设进程加快,为创新防雷手段提供了契机。要顺应这一趋势,加强雷电灾害监测预警,做到灾害"早发现、早预警、早处置"。可充分利用气象部门的雷电定位系统,获取实时雷电信息,形成覆盖电站的雷电监测网络。在现场主要装置附近,布设雷电监测装置,对雷电流、雷击次数等实时监测。同时加强气象灾害预警,细化完善应急预案,最大限度避免、减轻雷电灾害损失。
结语
雷电灾害防范事关光伏发电安全、事关清洁能源发展大局。新时期推进光伏电站防雷减灾,必须以新发展理念为引领,运用新技术、新手段,构建全面立体、智能高效的防雷减灾体系。这需要企业高度重视,加大投入,不断创新完善;需要相关部门加强指导,完善标准,形成合力;需要各方携手努力,攻坚克难,久久为功。惟其如此,方能筑牢防雷安全屏障,为光伏发电高质量发展、为我国能源革命和绿色发展提供坚实保障。
参考文献:
[1]赵继锋.基层气象台站综合业务信息系统雷电防护技术探究[J].中国设备工程,2023(20):243-245.
[2]滕井玉,金岩磊,王言国,张军华,葛立青,吴俊.新能源电站集控中心统一综合防误系统[J].电力系统自动化,2018,42(11):157-162.