为解决行业热点问题，提供阿特斯解决之道。近日阿特斯成功举办《高功率组件全场景应用之高原光伏电站》线上直播活动，和大家共同交流和探讨了高原光伏场景下的组件设计和可靠性验证、系统设计以及组件选型推荐。
青藏高原，被誉为地球上除了南极和北极之外的“第三极”，日照强烈，是光伏新能源发电的理想之地。据统计，青藏高原年总辐射量超过1800kWh/㎡，部分地区甚至超过2000kWh/㎡。具有丰富光资源和巨大地理空间的青藏高原，在国家双碳目标的深入推进下，具有无限广阔的光伏发展潜力。
然而，高原地区严苛的环境特点，如高寒、高紫外、高雪载、低空气密度等，也对光伏组件的长期运行带来更多新的挑战。阿特斯作为一家在光伏组件领域耕耘了22年的老字号头部企业，积累了丰富的组件可靠性保障和系统设计经验。
一、高原光伏场景下组件设计和可靠性验证
1、高寒
随着高原地区海拔升高，环境温度会明显降低。随着环境温度降低，组件玻璃热膨胀系数减小，更加容易断裂或爆裂，加之高原地区冰雹频率更高，低温下玻璃的抗冲击性能也面临更大挑战;另外，低温还会导致组件接线盒、连接器和胶膜等高分子材料分子链柔性降低，从而降低材料的抗冲击性能或组件的载荷性能。
针对高原地区高寒的环境特点，阿特斯对于组件关键原材料如玻璃、接线盒、连接器、胶膜等做了一系列优化设计和严苛的可靠性验证：
(1)玻璃
阿特斯在玻璃来料工序执行十分严苛的四点弯测试，四点弯强度达到140MPa，确保组件玻璃材料具备可靠的载荷承载能力。此外，阿特斯参照IEC TS 62782:2016标准对组件执行加严的零下40℃静载+动载的低温载荷序列测试，表明阿特斯高功率组件具备优异的低温载荷性能表现。
此外，高原地区冰雹天气较频繁，典型的如青藏高原，年均冰雹日数甚至超过十天。更高的冰雹频率，更低的环境温度，也对组件玻璃的抗冲击性能带来更高的挑战。阿特斯高功率组件除了通过常规的25mm直径，23m/s速度的冰雹测试之外，还会执行加严零下20℃低温冰雹测试以及冰雹序列测试等，充分保障组件低温环境下的抗冰雹冲击性能。
(2)接线盒/连接器
阿特斯自产连接器和接线盒，采用高强度聚苯醚+聚苯乙烯材料，具备十分优异的耐低温性能。同时，阿特斯连接器和接线盒也均通过了基于UL1703标准的低温冲击试验，低温条件下的抗冲击性能表现优异。
(3)胶膜
当温度低于胶膜玻璃化温度时，胶膜材料会逐渐呈现刚性，对电池片的保护能力大幅降低，在外界应力下易造成电池片隐裂。阿特斯双面组件采用二代POE胶膜，兼具传统POE低玻璃化温度和EVA高粘附性的优点，有效应对高原高寒挑战。经3～10倍加严IEC标准的可靠性测试之后，EVA+二代POE胶膜搭配的组件在TC、HF、SML+DML+TC+HF等测试后都表现优异，功率衰减远低于阿特斯内控3%标准。
2、高紫外
高原地区由于海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用较弱，所以紫外线强度明显升高。由于紫外线能量较高，更容易造成高分子材料分子链断裂或交联，从而加速材料老化。
阿特斯组件原材料如胶膜、接线盒、导线等高分子材料通过最高紫外800kWh/㎡以上的测试，远高于现有标准紫外测试剂量。另外，阿特斯联合华能、CPVT(国家太阳能光伏产品质量检验检测中心)共同制定的IEC 63209-3标准已正式提交至国际标准委员会，国内同等标准同步编制。该标准在紫外测试的同时叠加其他老化因子，如TC热循环、HF湿冻等，更加贴近真实组件户外使用环境。
3、高雪载
高原地区积雪分布广泛且持续时间长。由于大多数组件都以倾斜角度安装，积雪由于重力作用会沿着组件表面下滑，堆积在组件底端，对整个组件产生不均匀载荷作用，容易导致组件局部压力过大，甚至出现边框弯折或断裂、玻璃破碎等失效情况。
针对这一现实情况，阿特斯高功率组件基于IEC 62938标准进行严苛的不均匀雪载测试，临界雪载荷值最高可达7200Pa，按照平均雪密度0.25g/cm³计算，相当于2.9米厚度的积雪积压在组件表面产生的压力。充分证明阿特斯高功率组件具备优异的抗雪载荷能力。
4、低空气密度
随着海拔升高，空气压力和空气密度降低，带电粒子的平均自由程增加，电子单元行程内的碰撞次数减少，但每次碰撞前积累的能量增加，空气分子中电离的可能性增大。因此，随着海拔升高，电气设备的空气绝缘强度会降低。这就意味着在高海拔地区应用的组件产品需要评估更高脉冲电压下的可靠性，以验证光伏组件电气间隙和固体绝缘的能力。
知名第三方技术服务机构CGC鉴衡认证中心对阿特斯高功率组件进行了30kV的极高脉冲电压测试，阿特斯组件以优异的表现顺利通过。根据即将正式发布的IEC 61730新标中“电气间隙脉冲电压对应海拔高度规范”的要求，理论上阿特斯高功率组件可满足5000～6000米海拔高度地区的绝缘性能要求。
二、高原光伏场景下组件选型推荐
以西藏昌都项目地为例，电站容量240MW(直流)，综合对比分析阿特斯五款组件产品(182++为矩形硅片组件)：
得益于N型组件更高效率和双面率、更低衰减以及更优的温度系数带来的发电量增益，以及210系列组件更高的单片功率和更低的系统电压优势带来的BOS成本节省，该项目下，选用210 N型690W组件的资本金收益率以及度电成本优势最明显，其次依次是182++N型600W、182 N型570W、210 P型660W和182 P型545W。
自2001成立以来，阿特斯致力于光伏系统性能的持续深入研究，并在全球多个地区建设了实证光伏电站。阿特斯技术团队在双面组件系统设计优化、组串长度优化、高载荷设计方案等方面为客户提供增值服务。针对高原地区下的系统设计及优化，如果您有相关需求，欢迎联系阿特斯销售或技术人员。
广袤无垠的高原地区，既是环境严苛的“第三极”，也将会是光伏产业前无来者的新宝地。在这片高原上的大胆实践，将为我们开辟一片光伏发展的新蓝海，期待在未来能够见证更多关于高原光伏的突破和成就，为光伏产业发展注入新动力!
责任编辑：周末
