光伏项目风灾事故分析

智汇光伏

一、跟踪支架渗透率快速提升

无补贴甚至低电价时代，光伏项目已经从追求低初始投资转变为低度电成本（LCOE），越来越多的新技术被应用到项目中，实现更低的LCOE。

跟踪支架能大幅提高发电量，是降低度电成本的重要手段，近年来在国内外应用越来越广泛。根据GTM的调研，最近几年，跟踪支架的市场快速增长。

2019年，全球跟踪支架销量达到35GW，约占当年全球115GW总装机的30%。然而，在跟踪支架应用快速增长的同时，一些问题也逐渐暴露出来。国内发生多起跟踪支架被吹毁事故。

二、内蒙古跟踪支架吹翻事故

1、本次事故基本情况。2021年3月中旬，内蒙古某地区连续大风天气，平均风力8～9级，最高风力达到11级，瞬时极大风速一度逼近50年一遇极大风速；大风持续时项目现场黄沙蔽日，能见度低于2米，运维人员行走都十分困难，无法对设备进行正常维护。

大风过后，项目现场惨不忍睹，随处可看破碎的组件、零散的跟踪系统和断裂的支架。据统计，本次风灾共造成场站近60%的斜单轴跟踪系统出现支架断裂、变形、组件脱落及碰裂损坏等不同程度的损坏，直接经济损失达上千万元。与之形成对比的是，平单轴跟踪系统在风灾来临时紧急制动，系统自动放平。因此，风灾过后，平单轴基本正常运行，仅有少量脱落或破碎。

2、事故原因分析。经现场勘查，此次事故极端天气是主要原因，同时由斜单轴跟踪系统自身问题、施工质量问题以及后期维护等多个因素叠加耦合而成。主要原因如下：

1）斜单轴跟踪系统缺失主动避险功能。主动避险功能指当大风来临时，跟踪系统将组件进行放平。这是跟踪系统实现自身保护的一项基本功能。本项目斜单轴跟踪系统的主动避险缺失，当大风来临时，跟踪系统没有将组件进行放平，而是依然按照既定的程序进行追日，最终在大风作用下，当系统的体型系数较大时，破坏即从最薄弱的结构开始发生。

2）斜单轴跟踪系统的结构问题。斜单轴跟踪系统的各部件均出现不同程度的损坏，其中作为主支撑结构的方钢管主梁发生屈曲断裂直接导致支架倒塌，因此造成的损坏最大。

经调研发现，系统立柱、方钢管主梁、拉杆及推拉臂等所有结构件的断裂均与焊缝直接相关，这不仅与焊接结构设计不合理有关，而且与焊接缺陷（焊瘤、焊渣、气孔、焊高超标）有很大的关系。

其中，方钢管主梁发生屈曲断裂并不是因为方钢管强度、刚度及稳定性不够，主要是因为现场焊接施工（点焊）工艺不稳定，造成焊接烧穿、弧坑、咬边等引起应力集中的缺陷破坏方管的结构稳定性。

3）电站运维人员忽视灾害天气预警。在本次风灾发生前，气象台已多次发布大风预警，未引起运维人员的重视。

如运维人员能及时根据预警对电站内的发电设备进行提前调整，人工将设备调平，可有效降低事故损失。

加强电站资产管理，摸清站内设备的“脾气”，在灾害来临前按照预案提前进行防备，对电站的安全生产至关重要！

4）设计可以考虑更加周全。光伏电站既要实现高发电量，又要实现低成本，对设计环节提出更高的要求。

不同类型的安装方式，抗风性差别很大，一般情况下：固定式＞固定可调＞平单轴跟踪＞斜单轴跟踪＞双轴跟踪。

因此，在设计时可以综合考虑。例如，黄河水电的青海海南州光伏项目基地的设计中，就根据风向、风载荷对支架布局进行了优化。

按风向优化布置，光伏电站受风力影响，承受的载荷由外围到内部逐渐减少。在不同地方，在不影响支架结构强度的情况下，布置不同强度材料的支架，节省了材料。

固定支架的抗风能力比较强，支架的投资相对比较低。因此，电站由外到内分别布置固定支架。再依次根据抗风能力布置普通平单轴、优化平单轴。

三、结语

当前，跟踪系统在国内的应用比例相对较低，从光伏电站设计、施工到运维，都缺乏经验。在本次内蒙古电站案例中，除极端天气外：

1）前期设计缺乏周全的考虑；

2）斜单轴系统缺少紧急制动功能；

3）支架施工存在一定问题；

4）运维人员疏忽；

上述四点，有一个环节加强，都可能避免这场事故的发生。这场事故，也给许多已经投运的、在建的跟踪项目做了很好的警示。

本项目中的平单轴系统正常运行，斜单轴系统受损严重，也体现了两种技术在国内的成熟度。