太阳能火灾防护必知重点,“快速关断”迅速降压重要性不可言喻

商用屋顶装设太阳能系统不仅可以减少电费支出,还能为环保尽一份心力,但也要小心谨慎看待。纵使太阳能光电火灾不常发生,且其中太阳能系统为起火因素的状况更少之又少,可最小的风险也有可能造成重大损失,因此提升太阳能系统安全性对太阳能普及与设备量至关重要。

根据英国建筑研究院(Building Research Establishment,BRE)先前研究,太阳能系统起火风险为八万分之一,已低于其他电器设备,只是仍不可忽视。台北市消防工程器材商业同业公会首席顾问高贤松就表示,太阳能板失火主要分为外部与内部原因,外部包括天灾砂石、物品撞击、雷击、鸟击与老鼠;内部原因则是面板材质、线路、接头、逆变器等电器因素。

其中在电器起火意外中,除了机台在安装过程中人为失误,另一个非常见但却值得注意的问题为“电弧产生”。不管是2014年台湾自来水园区太阳能板起火、还是2019年日本千叶县水面型太阳能因风灾失火,都是因此而起,对输电系统、配电系统以及电子设备造成损害。一旦出现火光、氧气、高压电,就会有起火燃烧的风险。

偏偏电弧故障并不是那么容易发现,可能发生在电线、DC盘或是连接器等隐秘位置,台湾法规中,也没有强制要求设备电弧故障启断设备。再加上太阳能板又是高压直流输出系统,一般直流电压输出为600伏特到1,500伏特,若太阳能板意外起火、或是室内失火,纵使台电紧急关闭交流端电源,模块只要有光就可以发电,太阳能板到逆变器的直流端仍会存在高压电。

因此根据台湾的消防机关抢救太阳能设备的火灾指导原则,当太阳能电厂发生火灾时,消防人员不可贸然进行射水洒粉或是入室抢救,以免有触电风险,在此种情形下,只能等待太阳能模块燃烧完毕,以保护消防人员安全,但会错失最佳灭火时机,也可能会波及工厂的物质财产。就以今年3月7日彰化塑胶厂的夜火案例来说,虽然起火点位于厂房内、事发时间也在凌晨,但为了打火兄弟安全着想,也是等多数太阳能板烧熔之后才进行全力抢救。

现在已有不少国家制定相关规定,其中又以“快速关断”为重点,太阳能系统安全规范领导者美国国家电工法规(NEC)NEC 2017规定中,要求屋顶型系统应配有快速关断功能,降低太阳能组串的触电风险,得在30秒内将太阳能板30.5厘米外的电压降到30伏或更低,以便安装人员、维修人员和消防员能在关断后快速处理系统。

目前台湾也有意朝此方向迈步,其中消防局也建议经济部能源局修改“用户用电设备设备规则”,强制要求装设电弧故障启断设备,并在太阳能案场设置明显的太阳能设备告示牌等。

尤其未来当用电大户法规上路之后,对于选择要创能、安装太阳能系统的企业来说,安全性为重要考量。以色列太阳能公司SolarEdge资深技术市场营销经理苏益立博士就表示,用电大户大厂房用电量高,通常厂房内部的财产价值远高于太阳能板,多是忧心出现失火意外,消防人员无法进行抢救,造成巨大的财物损失。因此,即使太阳能系统普遍安全性与可靠度高,但仍要采取各种防护措施,再加上,太阳能系统的技术创新有时会让安全性超过产业安全法规。

虽解决这些安全性问题在前期成本投入上有点昂贵且技术层面困难,但目前是有解决方案直接内置安全性功能,可大幅提高安全度与性能。SolarEdge解决方案内置太阳能电厂电弧保护机制与SafeDCTM电压自动关断功能,集成逆变器、优化器、储能解决方案以及云计算管理接口。通过优化器精密运算,可解决遮荫、脏污、模块老化程度不一等发电损失,自动优化每片模块的发电量。除了提升模块管理,还提供太阳能电厂电弧保护机制与SafeDCTM电压自动关断功能,前者可自动检测电线、连接器或零件等电弧故障,将火灾风险降至最低;SafeDCTM自动关断功能则是一旦检测到逆变器与电网关闭、线头脱落或漏电,可快速自动关断电流输出,每片模块输出电压也会自动调降至1伏特人体安全电压范围,维修人员可以安全地进行检查与更换。

若是出现屋内、附近起火意外,消防人员便能进行洒水抢救而不用担心感电风险,因此不管是在预防火灾还是保护消防人员,都可以一机搞定不需要再额外购买新方案。

太阳能系统可为人们带来干净又便宜的绿电,已被视为绿色能源显学,除了能降低电费负担,将来也能通过回输台电来赚钱,而随着太阳能在用电系统的重要性与日俱增,以及严格与谨慎的新标准,陆续将会有越来越多满足安全要求的创新解决方案登场,持续驱动太阳能产业前行。

(图片来源:科技新报摄)

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