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6月11日，蘇州園區(qū)內(nèi)，寶時得機(jī)械（中國）有限公司屋頂光伏著火，組件持續(xù)燃燒4、5個小時；就在同一天，美國亞馬遜同樣發(fā)生一起由屋頂上的光伏電站引起的火災(zāi)事故，該場大火造成了約50萬美元的損失。光伏電站火災(zāi)頻發(fā)，已經(jīng)對業(yè)主的生命及財產(chǎn)安全造成了較大的威脅。在此背景下，光伏組件級快速關(guān)斷受到越來越多人的了解和重視……

什么是光伏組件級快速關(guān)斷？

光伏系統(tǒng)的快速關(guān)斷，顧名思義就是快速關(guān)斷每一塊光伏組件之間的連接，這一概念是美國國家電工規(guī)范（National Electrical Code，簡稱NEC）提出的。早在2014年，NEC2014 690.12《組件級自我關(guān)斷解決方案》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，即對光伏系統(tǒng)的快速關(guān)斷作出了要求。2017版的NEC690.12中，對此快速關(guān)斷又做了嚴(yán)格的要求——以距離到光伏矩陣305mm為界限，在快速關(guān)斷裝置啟動后30S內(nèi)，界限范圍外電壓降低到30V以下，界線范圍內(nèi)電壓降低到80V以下，也就是要求實現(xiàn)“組件級關(guān)斷”。在最新2020版的標(biāo)準(zhǔn)中，將“快速關(guān)斷”的說法進(jìn)一步修改擴(kuò)大，提出了“光伏危險控制系統(tǒng)”（PV hazard control systems）。新標(biāo)準(zhǔn)要求光伏系統(tǒng)中具有“光伏危險控制系統(tǒng)”，使光伏系統(tǒng)在危急情況時是一個可控制的狀態(tài)，也就是說可以利用“光伏危險控制系統(tǒng)”，實現(xiàn)組件級別的關(guān)斷，在快速關(guān)斷啟動后30S內(nèi)，界線范圍內(nèi)電壓降低到80V以下。


截至2021年8月1日，2020版NEC在美國13個州生效，2017版NEC在24個州生效，2014版NEC在7個州生效，2008版NEC在2個州生效。

為什么光伏組件級快速關(guān)斷這么重要？

光伏電站發(fā)生火災(zāi)有多方面原因，火災(zāi)危險性較大的設(shè)備有逆變器、匯流箱、電纜、組件，只要是電氣系統(tǒng)，就有因為電流而起火的風(fēng)險。另外，隨著光伏技術(shù)的進(jìn)步，光伏產(chǎn)品的功率等級和電流電壓不斷提高，光伏系統(tǒng)從最初的600V設(shè)計提高至1000V，最近又逐漸向1500V升級，更高的電壓更容易導(dǎo)致起火。光伏電站起火向消防隊提出了很大的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)后，仍然會產(chǎn)生幾百乃至上千伏的高電壓，如果消防員貿(mào)然施救，會對消防員的生命造成威脅。有了組件級快速關(guān)斷功能，消防人員可以迅速切斷組件之間的連接，對電站實施救援。


所有的逆變器都具備組件級快速關(guān)斷功能嗎？

逆變器主要分為集中式逆變器、組串式逆變器以及微型逆變器。在這三種類型的逆變器中，只有微型逆變器具備此功能，其他兩種類型的逆變器不具備組件級快速關(guān)斷功能。微型逆變器系統(tǒng)采用全并聯(lián)電路設(shè)計，可將每塊組件的直流電逆變?yōu)榻涣麟姾蟛⑷腚娋W(wǎng)，僅存在60V左右的直流電壓，具有天然無直流高壓的優(yōu)勢，徹底解決了由于高壓直流拉弧引起火災(zāi)的風(fēng)險，同時也解決了當(dāng)房屋起火時，因光伏電站而阻礙了施救的問題。然而，微型逆變器在光伏逆變器市場中只占據(jù)了很小一部分，大多數(shù)的系統(tǒng)還是采用了常規(guī)的集中式或組串式逆變器，那么此類逆變器就需要加裝特定裝置才可以實現(xiàn)組件級快速關(guān)斷功能。組件級快速關(guān)斷設(shè)備的使用是目前最簡單、成熟且可以實現(xiàn)這一要求的方式。

目前國內(nèi)對于光伏直流安全有哪些規(guī)范？

盡管國內(nèi)對于快速關(guān)斷還沒有出臺強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，但各級也逐步出臺了相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，助推光伏電站安全有序發(fā)展。

中國建筑裝飾協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《光電建筑技術(shù)應(yīng)用規(guī)程》：高壓直流電弧是產(chǎn)生光伏系統(tǒng)火災(zāi)的主要原因，在發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)盡量減少使用直流線路。直流系統(tǒng)電壓不宜高于80伏。

浙江省市場監(jiān)督管理局發(fā)布的？家庭屋頂光伏電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范？：根據(jù)GB/T3805和GB/T 18379相關(guān)規(guī)定，光伏電源應(yīng)具備技術(shù)措施，在施工、維護(hù)和檢修等情況下能夠控制人體可能接觸的直流部分電壓在120V安全限值范圍內(nèi)。

中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司最新發(fā)布實施的《戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)檢測及評價》安裝在屋頂上的戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，當(dāng)直流電壓大于120V時，單塊光伏組件或組串宜采用快速關(guān)斷的方式控制危險直流電壓，宜采用電弧故障檢測、報警及處理系統(tǒng)。

什么是組件級關(guān)斷器？

組件級關(guān)斷器是一種可實現(xiàn)組件級快關(guān)斷的裝置。在危急情況下，通過該裝置，可以遠(yuǎn)程或者手動快速關(guān)斷每一塊光伏組件之間的連接，從而消除光伏系統(tǒng)陣列中存在的直流高壓，降低觸電風(fēng)險、解決施救風(fēng)險。昱能科技組件級關(guān)斷器具有安全可靠、安裝靈活、高效率、低噪聲等諸多優(yōu)勢。雙通道直流輸入，大幅降低安裝成本；符合美國NEC 2017&2020（690.12）要求，符合美國SunSpec認(rèn)證要求；體積小、質(zhì)量輕，可直接卡在組件邊框或黏貼在組件背板上；采用由昱能科技自主研發(fā)的ASIC芯片，功能更強(qiáng)大，集成度更高，元器件更少；更低的電能損耗，更低的最小運(yùn)行電壓（8V），更長的組件運(yùn)行時間；RSD產(chǎn)品噪聲遠(yuǎn)低于電弧噪聲，不會誤觸發(fā)電弧檢測（AFCI）。

小結(jié)

盡管對于國內(nèi)來說，出于成本等一系列因素的考慮，全面推廣安裝組件級快速關(guān)斷器仍然有一定困難，但不得不說組件級快速關(guān)斷對光伏電站安全來說是一個非常重要的功能。相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步、安規(guī)的普及落實、安全意識的逐漸加強(qiáng)，該技術(shù)將被越來越多的應(yīng)用，為更多電站保駕護(hù)航。 

原標(biāo)題：科普 | 關(guān)于光伏組件級快速關(guān)斷，你需要知道的幾件事