【观察】全球光伏接地对比：群氓的狂欢

失控：群氓的狂欢

     “群氓”并不是一个褒义词，这个群体拒绝理性而复杂的思考，对于提供给他们的各种意见、想法和信念，只简单地选择两个极端：全盘接受或一概拒绝。

在光伏接地这点事儿上，中国和国外相同之处在于同样有着群氓现象，不同的是中外陷入两个极端：超配到浪费和省钱到不顾后果。

国外光伏电站接地材料较为普遍的是纯铜，而中国则几乎全部采用镀锌扁钢。“纯铜的接地寿命可以达到上百年，但成本高达每兆瓦10万元人民币，而且光伏电站的寿命才25-30年。”朗坤电气总经理李建魁说，“外国的光伏电站虽然浪费，但接地质量还是有保证的，而国内的镀锌扁钢虽然造价低，但使用寿命短，往往覆盖不了光伏电站的全生命周期。”

镀锌扁钢具备较好的防腐防锈功能，常被用于做防雷接地的导体，同时造价便宜。李建魁告诉笔者：“在理想环境下，镀锌扁钢也是可以使用25年的。但在酸碱等腐蚀性土壤中，扁钢很容易出现问题。

点蚀是镀锌扁钢的一大杀手。迄今科学家仍然没有找到这种让镀锌扁钢突然出现小孔的原理，但普遍认为点蚀多发生在含有氯、溴、碘的水溶液中，且带钝化性能的金属或合金是“重灾区”。

在腐蚀性土壤条件下，点蚀现象将进一步加剧接地装置的腐蚀速度。同时，所有埋入地下的金属材料都会发生“原电池”反应，镀锌扁钢表层的金属锌材质作为活泼金属，在地下会变成“电池阴极”而被快速腐蚀。电焊连接工艺导致了锌层的破坏，防腐性能的退化，最终有些地区接地装置的实际寿命只有5-7年。

“由于施工工艺的不完善、地质情况的复杂等问题，河北省的第一个光伏示范项目，涞源1兆瓦光伏电站在建成第二年便出现了改造需求，而且改造费高达二十余万元。”李建魁说“这是一个极端的案例，也是我们参与改造的最早的案例。”

好的接地方案，应该与光伏系统“一起慢慢变老”。

上可穷碧落，下难至黄泉

即使人类已经拥有了探索宇宙，看到150亿年前接近宇宙诞生之时的“逆天”的黑科技，但在我们45°角仰望星空时，却仍然对于脚下的土地中深埋的秘密所知甚少。光伏电站对于“头顶上”的辐照等气象数据越来越关注，很多平台也开展了与气象单位的合作，但却甚少有对土壤进行过详细的研究。

曹仁贤与郑桂标二位阳光电源的高管曾与合肥工大电气学院李维华老师和住了一篇名为《光伏、风力发电系统的接地技术》的论文，他们指出，光伏系统接地主要目的有几点：1、将光伏系统的中性点接地可降低对光伏发电设备的绝缘水平要求，抑制因系统故障接地而引起的过电压;2、防止发电设备由于绝缘老化、损坏引起触电、火灾等事故;3、保证防雷器件在遭受雷击时更有效保护设备;4、降低系统的电磁干扰。

其中第二条是最重要的。近几年光伏行业在中国市场蓬勃发展，但部分施工、运维人员缺乏专业知识，在某些环节上存在疏漏，时有电击、火灾事故发生，其中一部分就与接地系统失效甚至缺失有关。

在那篇论文中，几位作者还整理了一份非常有价值的表格：不同土壤电阻率参考值。从表中可以看到，仅是土壤一类，就有11种情况，而一些山地、水上光伏还涉及岩石、水中等特殊情况，这些土壤有着不同的电阻，不同的酸碱度，这些土壤的电阻率还与受温度影响非常大，冬夏电阻率可以相差44倍。现在，你还敢保证你用的镀锌扁钢真的这么“坚挺”么?

难堪的再会：接地的隐性成本

“过几年可能要把之前做过的土建挖起来重新做一次，这工程量不可想象。”李建魁说，“目前沿海地区已经有些没有考虑做特殊防护的电站出现问题，在给他们做改造工程的时候，我们发现仅仅几年时间，挖出来的镀锌扁钢已经锈蚀的不成样子，甚至有的已经断了。“

从2009年敦煌特许权招标开始，迄今正好7年，许多电站的接地系统面临着“七年之痒”的危险，如果一旦大规模失效，业主方就不得不把埋在地下的系统挖出来，重新布局。可以想象，这是一次令人难堪的“再会”，“See you again”不仅令人尴尬，而且花费的成本远比初始投资高得多。

目前新建光伏电站在采用镀锌扁钢作为接地装置的情况下，建设成本约为每兆瓦5万元人民币。但是，一次“难堪的再会”，就会让业主方付出每兆瓦7~10万元人民币的改造代价。并且，在电站25~30年的全寿命周期内，这样的“再会”，会发生两到三次。这些隐性成本远远高于新建时的投入。

“地面电站中，最严重的接地腐蚀情况会发生在一类特殊的项目中——农光互补，但是很少有人注意到。”朗坤的李建魁先生指出“首先，在现实情况中，普通的地面光伏电站维检人员很少，对包括接地系统在内的电站设施干扰较少。而在农光互补项目中，电站内会有大量从事农业生产活动的工作人员，人员、机械都会对接地装置产生意外的机械伤害。其次，在农田中，日常的生产过程会频繁的进行浇灌活动，同时对土壤施用大量的肥料、喷洒农药。这些活动都会使土壤含水量增高、土壤酸碱性发生变化，进而加剧了接地系统的腐蚀速度。”

水面光伏项目更是接地的“重灾区”。且不论沿海滩涂地区的高盐分海水对接地材料的强烈腐蚀，即便是在内陆的渔光互补项目上，接地干线临水敷设，流散电极更是要插入水中来达到泄放故障电流的目的。潮湿甚至是泡水的环境对钢材的腐蚀速度数倍于土壤环境，这就使得“难堪的再会”缩短到5年左右。

技术方案：成本平衡

正泰太阳能总经理仇展炜告诉笔者：“目前镀锌扁钢仍然是比较常见的解决方案。”正泰太阳能从事光伏开发时间较长，在接地方面也整理了一套自己的办法：对于腐蚀性土壤，可以采用阴极保护接地，但费用较高。在正泰的格尔木电站，土壤勘测为弱腐蚀性，正泰的解决方案是将扁钢型号加大，较为节约成本。

在山地电站，岩石难以开挖且土壤导电率低，传统方式不适用。正泰用支架连为整体，用大截面扁钢引致外延空旷地带，做接地井，保证接地电阻小于4欧姆。

此外，仇展炜还指出，现在有接地企业专门做镀铜钢接地产品，抗腐蚀性强且泄流快，是比较理想的接地方案，但目前价格较高。在2014年，云南电力设计院汪鹏做过测算，一个占地面积458000㎡的20MW光伏电站，当时的总造价22830.05万元，采用镀铜钢的接地方案比镀锌扁钢多了36.55万元，占总投资的0.49%，镀锌扁钢占总投资的0.33%，相差0.16%。汪鹏也比较看好镀铜钢，认为这是比镀锌扁钢更优质的材料，并在云南楚雄州永仁县秀田光伏电站上面成功应用。

“我们就是要解决性能好但价格高的问题。”李建魁说，朗坤做的正是铜包钢接地方案。为了平衡电站业主的成本，提高自身竞争力，朗坤没办法在材料上降低品质，于是就在安装方式上下功夫。

朗坤将“成本账”从单一的光伏接地产品延伸至光伏接地整体方案。“接地成本是有产品和施工两部分费用组成，朗坤开发了高效、快速的模块化设计安装方案，可以根据客户复杂地形和特殊的要求快速制定出符合现场实际情况的接地单元(接地母线单元、接地上引线单元、连接单元)。”李建魁说。经过模块化设计后，工厂会根据图纸在工厂生产处符合现场具体情况的全部预制完成，加工成统一型号、规格、连接方式一致的接地单元，通过检测后发往施工现场，通过施工费用的节约，目前朗坤的整体解决方案已经于镀锌扁钢方案成本持平甚至更低。

传统的扁钢每根约6米长，镀铜钢连接线却由于有较好的柔韧性，可以成卷运输，根据实际情况做到100米至1000米不等，有效地减少了最容易出现锈蚀的连接点，降低故障率。“

朗坤还开发了专门的开沟机械，开挖放线的速度是普通机械的五倍。“这是一种全新的积木式搭建模式。”李建魁告诉笔者，在施工过程中使用放热焊接技术，一分钟内可以实现接地模块分子间的连接，缩短工期以及规避人工操作带来的不安全隐患，也有效杜绝了接地系统的均压问题，热稳定问题和腐蚀问题。

“光伏电站的建设与运维是一个追求利润最大化的过程，我们不能因为自己的产品质量好就忽略客户的成本。”李建魁说，“所以通过机械化提高效率和质量，通过整体解决方案，才能使新技术在各种方面都真正绝对竞争力。”

在刚刚并网的大同领跑者项目中，三峡新能源已经开始用了镀铜钢技术，而镀锌扁钢作为目前的主流仍然被广泛的使用，笔者相信，没有一种解决方案可以适应任何环境的考验，可以满足所有的客户，光伏接地这点事儿，还是要因“地”制宜。

文章作者：曹宇